《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告——多通道秒表定時(shí)器

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告姓 名 學(xué) 號(hào) 院 系 自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院 班 級(jí) 2011級(jí) 指導(dǎo)教師 2013 年 7 月目 錄一 、課程設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)的目的32、課程設(shè)計(jì)要求3二 、設(shè)計(jì)的步驟和思路31、總體要求32、設(shè)計(jì)的步驟43、設(shè)計(jì)的思路4三、硬件的設(shè)計(jì)51、信號(hào)輸入電路52、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊的電路.53、LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊電路5四、軟件設(shè)計(jì).61、單片機(jī)選擇62、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析63、主要功能實(shí)現(xiàn)的程序7（1）通道號(hào)的設(shè)置9（2）定時(shí)值的設(shè)置9五、調(diào)試說明11六、報(bào)告總結(jié)12七、參考文獻(xiàn)12八、附錄12一 、課程設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)的目的單片機(jī)課程作為獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié)

2、，是自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)集中實(shí)踐性環(huán)節(jié)系列之一，是學(xué)習(xí)完單片機(jī)原理及應(yīng)用課程后，并在進(jìn)行相關(guān)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次綜合聯(lián)系。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)過程中，我們通過查閱資料，接口設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成一個(gè)基于MCS-51系列單片機(jī)，涉及多種資源應(yīng)用，并具有綜合應(yīng)用功能的小應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，不但使我們能熟練掌握課堂上所學(xué)知識(shí)，而且還能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元件等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、調(diào)試、相關(guān)儀器設(shè)備和相關(guān)軟件的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。使學(xué)生增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解，加深單片機(jī)內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存儲(chǔ)器、I/O接

3、口、串行口等。使學(xué)生了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)化單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)與分析能力。提高學(xué)生在單片機(jī)應(yīng)用方面的實(shí)踐技能和科學(xué)作風(fēng)，培育學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)理解問題的能力。2.課程設(shè)計(jì)要求 課程設(shè)計(jì)以學(xué)生認(rèn)知為主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，重視學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，根據(jù)具體課題安排時(shí)間確定課題的設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試內(nèi)容，分團(tuán)隊(duì)開展課程設(shè)計(jì)活動(dòng)，按時(shí)完成每部分工作。堅(jiān)持獨(dú)立完成，實(shí)現(xiàn)課題規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。要求學(xué)生自己查閱資料和充分利用所學(xué)知識(shí)，根據(jù)所要設(shè)計(jì)系統(tǒng)所要達(dá)到的功能，劃分軟硬件功能、選擇器件、編寫相關(guān)程序，用Proteus 在計(jì)算機(jī)上繪圖并用Keil進(jìn)行程序邊編

4、寫進(jìn)行防真，再對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做調(diào)試運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生在遇到問題時(shí)能進(jìn)行獨(dú)立、系統(tǒng)、認(rèn)真的思考，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的合作精神，不斷調(diào)試修改，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的要求和取得滿意的效果，最后編寫系統(tǒng)說明書，其內(nèi)容包括系統(tǒng)的功能介紹，使用范圍，主要性能指標(biāo)，使用方法，注意事項(xiàng)等。二 、設(shè)計(jì)的步驟和思路1、總體要求該課程設(shè)計(jì)要求基于AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)4位的LED數(shù)碼管作為“4通道的秒表定時(shí)器”。（1）設(shè)計(jì)使顯示時(shí)間為099秒；（2）當(dāng)各通道定時(shí)時(shí)間到時(shí)，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈；（3）設(shè)計(jì)一個(gè)具有4個(gè)按鍵的鍵盤：K1：“設(shè)置”/“定時(shí)啟動(dòng)”；K2：“通道”/“定時(shí)設(shè)置”；K3：“加一”；K4：“減一”；（4）設(shè)計(jì)

5、每到一秒鐘有聲音或LED提示提醒功能，可通過按鈕打開及關(guān)閉該提醒功能。（5）設(shè)計(jì)提示1)用4位7段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備,最高位顯示通道號(hào),第2位顯示時(shí)間.2)可采用定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間100ms.3)參考 Proteus Pro仿真效果圖:2、設(shè)計(jì)的步驟（1）制定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案；（2）硬件的初步設(shè)計(jì)；（3）選擇設(shè)計(jì)所用元器件和參數(shù)；（4）在Proteus 7.5中設(shè)計(jì)和連接電路圖；（5）軟件的初步設(shè)計(jì)；（6）編寫程序?qū)崿F(xiàn)其功能；（7）在keil_v4中進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行；（8）硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試。3、設(shè)計(jì)的思路為使數(shù)碼管同時(shí)顯示通道號(hào)和定時(shí)值（099秒），選用4位7段LED數(shù)碼管，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)點(diǎn)亮

6、對(duì)應(yīng)的LED燈，課程中我們選用LED-BLUE燈，并設(shè)計(jì)有四位按鍵的鍵盤，分別為K1、K2、K3、K4來控制定時(shí)啟動(dòng)/停止、通道號(hào)和定時(shí)時(shí)間的切換設(shè)置、通道號(hào)/定時(shí)時(shí)間加一、通道號(hào)/定時(shí)時(shí)間減一。通過這四個(gè)按鍵來控制整個(gè)電路的運(yùn)行、LED燈的點(diǎn)亮和數(shù)碼管的顯示。具體控制如下：（1）通道號(hào)為14，對(duì)應(yīng)LED燈為LED1LED4，執(zhí)行程序前可任意選擇通道號(hào)；定時(shí)值可在099S內(nèi)任意設(shè)置；（2）當(dāng)程序運(yùn)行初始化化后，如果K2按下，則切換至通道號(hào)的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小通道號(hào)；當(dāng)選擇好通道號(hào)后如果按下K2則切換至定時(shí)值的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小定時(shí)值；當(dāng)定時(shí)值設(shè)置好之后按下K1則程序

7、執(zhí)行所選通道的秒表定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)應(yīng)通道的LED燈點(diǎn)亮；（3）當(dāng)程序運(yùn)行初始化后直接按下K3、K4進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小定時(shí)值；當(dāng)設(shè)置好之后按下K1后直接執(zhí)行一通道的秒表定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)應(yīng)通道的LED燈點(diǎn)亮；（4）當(dāng)程序運(yùn)行初始化后直接按下K3、K4進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小定時(shí)值；當(dāng)設(shè)置好之后按下K2則切換至通道號(hào)的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小通道號(hào)；當(dāng)設(shè)置好后按下K1則執(zhí)行對(duì)應(yīng)通道的定時(shí)；當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)應(yīng)通道的LED燈點(diǎn)亮；（5）當(dāng)程序運(yùn)行初始化后直接按下K3、K4進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小定時(shí)值；當(dāng)設(shè)

8、置好之后按下K2則切換至通道號(hào)的設(shè)置，通過K3、K4來增加或減小通道號(hào)；當(dāng)設(shè)置好后按下按下K2則又切換至定時(shí)時(shí)間的設(shè)置， 通過K3、K4來增加或減小定時(shí)值;依次可不斷循環(huán)通道號(hào)和定時(shí)時(shí)間的切換設(shè)置，直至達(dá)到自己所想要的定時(shí)時(shí)間,此時(shí)按下K1則執(zhí)行對(duì)應(yīng)通道的秒表定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈。三、硬件的設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)框圖如下圖所示，主要由：4個(gè)按鍵的鍵盤、單片機(jī)、數(shù)碼管、4個(gè)LED燈。根據(jù)硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖，對(duì)各部分模塊的原理進(jìn)行分析，編寫個(gè)子模塊程序，最終將其組合。1、AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51 作為秒表計(jì)時(shí)系統(tǒng)的核心器件。該器件是 INTEL 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單

9、片機(jī)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用了可靠的 CMOS 工藝制造技術(shù)，具 有高性能的 8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的 CMOS 產(chǎn)品。不僅結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 HMOS 的低功耗特征，而且繼承和擴(kuò)展了 MCS48 單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 單片機(jī)小系統(tǒng)的電路圖如圖所示：圖1.3 AT89C51單片機(jī)AT89C51的主要特征： 與 MCS51 兼容，4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)靈活的在線系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性； 壽命為 1000 次寫/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可 10 年以上；全靜態(tài)工作模式：0HZ33HZ； 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128×8 位內(nèi)部 RAM，32 位可

10、編 I/O 線；兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5 個(gè)中斷源，4 個(gè) 8 位并行的 I/O 接口，1 個(gè)全雙工 I/O 接口。2、信號(hào)輸入電路獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。消除鍵抖動(dòng)。一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過一個(gè)短暫的時(shí)間才會(huì)可靠地接觸。若在簧片抖動(dòng)時(shí)進(jìn)行掃描就可能得出不正確的結(jié)果。因此，在程序中要考慮防抖動(dòng)的問題。最簡(jiǎn)單的辦法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，等待（延遲）一段時(shí)間再

11、進(jìn)行“行掃描”，延遲時(shí)間為1020ms。這可通過調(diào)用子程序來解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時(shí)，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時(shí)達(dá)到消除抖動(dòng)的目的。3、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊的電路4、LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊電路每當(dāng)計(jì)時(shí)到時(shí)，對(duì)應(yīng)的LED數(shù)碼管就會(huì)點(diǎn)亮。四、軟件設(shè)計(jì)1、單片機(jī)選擇AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大AT8

12、9C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。此設(shè)計(jì)中就采用AT89C51。2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析模塊的劃分：（1）鍵盤的設(shè)置、啟動(dòng)、停止、加一、減一；（2）數(shù)碼管顯示通道號(hào)和定時(shí)時(shí)間；（3）定時(shí)時(shí)間到后對(duì)應(yīng)通道號(hào)的LED燈點(diǎn)亮。程序流程圖如下：3、主要功能實(shí)現(xiàn)的程序（1）通道號(hào)的設(shè)置uchar set_thax() /設(shè)置通道函數(shù) key_set(); if(set_2=2) delay(10); if(k3=0) /K3加1 delay(30); if(k3=0) delay(300); sec+; if(sec=5) sec=1; if(k4=0) /K4減1 de

13、lay(30); if(k4=0) delay(300); sec-; if(sec=0) sec=4; a=sec; return a; （2）定時(shí)值的設(shè)置void set_time() /設(shè)置時(shí)間函數(shù) key_set(); if(set_2=1) delay(10); if(k3=0) /K3加1 delay(30); if(k3=0) delay(300); minu+; if(minu=100) minu=1; if(k4=0) /K4減1 delay(30); if(k4=0) delay(300); minu-; if(minu=-1) minu=99; 五、調(diào)試說明仿真結(jié)果和分析

14、：1、未啟動(dòng)仿真時(shí)，初始狀態(tài)：2、開始啟動(dòng)仿真后：3、通過按下K2切換至一、二、三、四通道和定時(shí)值的設(shè)置，定時(shí)時(shí)間到后對(duì)應(yīng)通道號(hào)LED燈點(diǎn)亮：六 報(bào)告總結(jié)在將近一周的學(xué)習(xí)工作中，我們進(jìn)行了keil和proteus的學(xué)習(xí)，并且熟練的用這兩個(gè)軟件進(jìn)行了這次的課程設(shè)計(jì)，在這期間，我從開始的一無所知到基本清楚，從不熟練到熟練，通過查閱資料、問老師、問同學(xué)，最終完成了這次的課程設(shè)計(jì)。通過這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解,而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神,獨(dú)立自主的去完成一個(gè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)也讓我深深的感到僅在課堂上的學(xué)到的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,課下我們應(yīng)該多到圖書館或網(wǎng)上多了解一下其它

15、的東西,同時(shí)更應(yīng)該加強(qiáng)我們的動(dòng)手能力的訓(xùn)練,因?yàn)閷W(xué)習(xí)就是為了將知識(shí)應(yīng)用到生活中,造福人類。同時(shí),更重要的是,在這一次設(shè)計(jì)中,我學(xué)會(huì)了堅(jiān)持不懈,不輕易言棄。在設(shè)計(jì)過程中我也遇到國很多的問題，比如圖形看上去大體對(duì)了，但是運(yùn)行起來還是出錯(cuò)了，最為要命的是編寫程序，首先要搞清楚是做一件什么事情，然后是基本結(jié)構(gòu)，最后才是細(xì)心編寫，其中編寫程序的時(shí)候，只要有一小點(diǎn)不小心，整個(gè)過程就不能實(shí)現(xiàn)。所以這次課程設(shè)計(jì)不僅僅然我增長鞏固了知識(shí)，還很好的培養(yǎng)了我的細(xì)心與耐心的性格，同時(shí)還更清楚的認(rèn)識(shí)了解和應(yīng)用了MCS-51單片機(jī)。在此要感謝我的指導(dǎo)老師，感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我懂得了許多東西，也培

16、養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。七、參考文獻(xiàn)（1）單片機(jī)原理與接口技術(shù)吳亦峰 陳德為 馮維杰 曹雙貴 許艷 編造 出版社 電子工業(yè)出版社(2) MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例南建輝 熊鳴 王軍茹 編著 出版社 北京清華大學(xué)出版社 版次 2004年3月第1版 2006年2月第3版次印刷八、附錄#include<reg52.h>#define uin

17、t unsigned int#define uchar unsigned charsbit QB1=P20; /選擇數(shù)碼管sbit QB2=P21;sbit QB3=P22;sbit QB4=P23;sbit k1=P10; /k1按鍵,sbit k2=P11; /k2按鍵,sbit k3=P12; /k3按鍵,加1sbit k4=P13; /k4按鍵,減1sbit led4=P30; /LED燈sbit led3=P31;sbit led2=P32;sbit led1=P33;sbit what=P0;uchar sec=1,minu,mstcnt; / 定義初始量uchar set_2=1

18、,set_1=1;uchar mis,mig,ss,sg;uchar code table=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/共陰顯示uchar code tabl=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66; int a;void delay(uint); /延時(shí)函數(shù)void key_change(); / 掃描K1void key_set(); / 掃描K2void disp(uchar,uchar,uchar,uchar); /顯示函數(shù)void set_time(); /設(shè)置時(shí)間函數(shù)uchar set_thax()

19、; /設(shè)置通道函數(shù)void timer0();void haap();void main() /主函數(shù) EA=1; /系統(tǒng)允許有開放的中斷 ET0=1; /允許T0中斷 TR0=1; /開啟中斷，啟動(dòng)定時(shí)器 TMOD=0x01; TH0=0x00; TL0=0x01; while(1) sg=sec%10; /通道個(gè)位 mis=minu/10; /顯示時(shí)間十位 mig=minu%10; key_set(); /掃描K2 key_change(); /掃描K1 if(set_1=1) /設(shè)置顯示條件 haap(); if(k1=1&&k2=1) /正常顯示 delay(10);

20、if(k1=1&&k2=1) sg=sec; disp(sg,mis,mig,ss); key_change(); if(set_1 =2)/啟動(dòng)條件 timer0(); key_change(); if(set_1=3) minu=0; void haap() /設(shè)置顯示函數(shù) if(set_1=1) delay(10); key_set(); if(set_2=1) delay(10); set_time(); key_set(); if(set_2=2) delay(10); set_thax(); void timer0() interrupt 1 using 0 /啟動(dòng)

21、函數(shù) TH0=0x01; TMOD = 0x01; if(set_1=2) delay(10); mstcnt+; if(mstcnt=20) mstcnt=0;if (minu=0)minu=0; set_thax();if(a=1)led1=0;led2=1;led3=1 ;led4=1;elseif(a=2)led1=1;led2=0;led3=1 ;led4=1;elseif(a=3)led1=1;led2=1;led3=0 ;led4=1;elseif(a=4)led1=1;led2=1;led3=1 ;led4=0;elseminu-; if(minu=0) minu=0; void key_change() /k1按鍵掃描 if(k1=0) delay(20); if(k1=0) set_1+; while(k1!=1); if(set_1=4) set_1=1; void key_set() /k2按鍵掃描 if(k2=0) delay(20); if(k2=0) set_2+; while(k2!=1); if(set_2=3) set_2=1; void disp(uchar sg,uchar mis,uchar mig,uchar ss) /顯示函數(shù) QB1=0; QB2=1; QB3=1; QB4=1; P