課程設(shè)計投票器設(shè)計說明書

1、單片機課程設(shè)計說明書 課題：班級投票顯示器 專業(yè)：測控技術(shù)與儀器 班級：機122-1 姓名： 許鐸 學(xué)號：201256502116 指導(dǎo)老師：王東興 組員：賀茂森、段亞東、王向東煙臺大學(xué) 機電汽車工程學(xué)院目錄 第一章設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 31.1 設(shè)計任務(wù)31.2 設(shè)計要求31.3 設(shè)計內(nèi)容3第二章電路設(shè)計42.1 總體設(shè)計42.2 詳細(xì)設(shè)計52.2.1 單片機引腳功能52.2.3時鐘電路62.2.4復(fù)位電路72.2.5 數(shù)碼管顯示電路8第三章 程序設(shè)計與仿真103.1 投票顯示系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)102.2 系統(tǒng)流程圖113.3 程序編寫133.4 仿真與調(diào)試15第四章 總結(jié)和未來改進(jìn)構(gòu)想21 第一章

2、設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 1.1 設(shè)計任務(wù)分組按照選定題目的設(shè)計任務(wù)，設(shè)計各種單片機應(yīng)用系統(tǒng)，設(shè)計工作量至少要包含： （1） 用MCS-51單片機，12MHz時鐘，常規(guī)的上電和手動復(fù)位電路； （2） 3個以上的按鍵； （3） LED或/和數(shù)碼管或/和LCD顯示及其接口；（4） 至少2路輸入信號，可以是模擬量或數(shù)字量。1.2 設(shè)計要求 （1）設(shè)計一個投票系統(tǒng)，具有計票顯示功能；（2）可實現(xiàn)6人同時進(jìn)行投票，累計票數(shù)在顯示器上顯示；（3）主持人使用一個按鍵開關(guān)控制開始投票，終止投票和清零；（4）投票開始后每人能且僅能投一次票，多投無效； 1.3 設(shè)計內(nèi)容 （1）編寫項目功能說明書，確定應(yīng)用系統(tǒng)的功能和具體參

3、數(shù)； （2）設(shè)計電路原理圖；（3）編寫C語言源程序，程序中加注必要的注解說明；(4)實物制作與調(diào)試； （5）編寫設(shè)計說明書。第二章電路設(shè)計2.1 總體設(shè)計整個設(shè)計以AT89C51單片機為核心，點觸開關(guān)控制信號通過單片機I/O口，單片機處理信號并將結(jié)果通過LED數(shù)碼管顯示，最終按鍵復(fù)位單片機?？傮w設(shè)計如下圖。 信號源I/O口8051單片機LED數(shù)碼管顯示時鐘電路 復(fù)位電路2.2 詳細(xì)設(shè)計 2.2.1 單片機引腳功能 ·P0口 8位、漏極開路的雙向I/O口。當(dāng)使用片外存儲器及外擴I/O口時，P0口作為低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時，P0口可用于接收指令代碼字節(jié)；程序校驗時，可輸出指令字

4、節(jié)。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉電阻。作為普通輸入時，應(yīng)輸出鎖存器配置1。·P1口 8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1口是為用戶準(zhǔn)備的I/O雙向口。在編程和校驗時，可用作輸入低8位地址。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。·P2口 8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當(dāng)使用外存儲器或外擴I/O口時，P2口輸出高8位地址。在編程和校驗時，P2口接收高字節(jié)地址和某些控制信號。·P3口 8位、準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3口可作為普通I/O口。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置1。在編程/校驗時，P3口接收某些控制信號。 ·R

5、ST 復(fù)位輸入信號，高電平有效。 ·EA/VPP外部程序存儲器訪問允許信號EA.當(dāng)EA信號接地時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H-FFFFH;當(dāng)EA接VCC時，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 ·PSEN 片外程序存儲器讀選通信號PSEN，低電平有效。在片外程序存儲器取指期間，當(dāng)PSEN有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送至P0口；在訪問外部RAM時，PSEN 無效。 ·ALE/PROG低字節(jié)鎖存信號ALE.在系統(tǒng)擴展時，ALE的下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時傳送

6、。·XTAL1 片內(nèi)振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。·XTAL2 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生線路的輸出端。 2.2.3時鐘電路51系列單片機的時鐘信號產(chǎn)生通常有兩種方式，內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式 我們采用內(nèi)部時鐘方式，如圖，引腳 XTAL是片內(nèi)振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，外接石英晶體和微調(diào)電容。 2.2.4復(fù)位電路 51系列單片機通常有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。我們采用了最簡單的一種上電復(fù)位及按鍵復(fù)位電路如圖所示，上電后，由于電容充電，使RESET持續(xù)一段時間的高電平，完成復(fù)位操作；當(dāng)

7、單片機處于運行中或死鎖時，按下“復(fù)位”按鈕，也可使單片機進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。通常選擇C=1030uF, R=1001000。2.2.5 數(shù)碼管顯示電路74LS2451Y1abcd efgdp1A11A21A31A42A12A22A32A4P1.1P1.01A21A11Y21Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4aP1.21A31Y3fbP1.3 1A41Y4gP1.4 2A12Y11YecP1.52A22Y2dP1,6 2A32Y3dpP1,72A42Y41、數(shù)碼管顯示方式數(shù)碼管有靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式，我們采用的共陰極七段數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式，如上圖所示。就是當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相

8、應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。2、驅(qū)動電路74LS245芯片用作驅(qū)動的電路，用來驅(qū)動七段數(shù)碼管,它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)，8051單片機的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端/CE低電平時有效， AB接高電平時AB，低電平時BA第三章 程序設(shè)計與仿真 3.1 投票顯示系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)利用單片機設(shè)計投票顯示系統(tǒng)，應(yīng)先掌握單片機的結(jié)構(gòu)與功能，在設(shè)計中充分利用好單片機各管腳，并配合外部電路，堅持簡單易懂，節(jié)約成本的原則來設(shè)計電路。 2.2 系統(tǒng)流程圖 為了簡化程序的復(fù)雜度，使設(shè)計過程簡單易懂，該系統(tǒng)將分成主程序和子

9、程序設(shè)計，具體流程如下圖。NY開始單片機P1口全置1P1.1=0?數(shù)碼管顯示不變，并不清零執(zhí)行投票子程序，判斷是否有鍵按下并顯示票數(shù)調(diào)用子程序 結(jié)束YP1.1=0?Y輪次置1P1.2=0?YN票數(shù)累加1，并此按鍵不再影響數(shù)據(jù)變化模仿上面步驟順序判斷P1.3P1.7口，并進(jìn)行票數(shù)累加NP1.1=0?N退出投票子程序，但數(shù)據(jù)不清零3.3 程序編寫按照上面流程圖進(jìn)行源程序編寫，源程序如下：（1）主程序部分 #include "reg51.h" #include"stdio.h"sfr p2=0xa0;sfr p1=0x90;sfr p0=0x80;sbit P

10、11=P11; /*位定義*/ sbit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P14=P14;sbit P15=P15;sbit P16=P16;sbit P17=P17;Unsigned; chardis11=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x67,0x00; /*定義字型表*/unsigned char num,num2,num3,num4,num5,num6,num7;char nu=0; void scan();void disp() /*顯示子程序*/ num=num2+num3+num4+num5+num6

11、+num7; p0=disnum;p2=disnu; void main() P1=0xff; /*對P1口進(jìn)行初始化*/ while(1) /*進(jìn)入無限循環(huán)*/ if(!P11) /*判斷總控開關(guān)，按下則執(zhí)行以下程序*/ num=0;nu+;scan(); /*掃描按鍵，執(zhí)行scan()子程序*/ else num2=0;num3=0;num4=0;num5=0;num6=0;num7=0; /*無按鍵輸入則顯示0*/ void scan() while(!P11) /*判斷總控開關(guān)是否一直保持接通狀態(tài)，接通則進(jìn)行投票過程循環(huán)，否則不執(zhí)行程序，即投票按鍵無效*/ if(!P12) num2=

12、1;while(!P12); /*對投票按鍵P1進(jìn)行判斷，按下則累加1并維持不變*/ if(!P13) num3=1;while(!P13); if(!P14) num4=1;while(!P14); if(!P15) num5=1;while(!P15); if(!P16) num6=1;while(!P16); if(!P17) num7=1;while(!P17); disp(); 子程序部分完成投票判斷、票數(shù)累加工作。3.4 仿真與調(diào)試將源程序輸入進(jìn)Keil軟件中，保存為.hex文件并編譯，無誤后可以再燒進(jìn)仿真軟件Proteus ISIS文件中的單片機AT89C51中，方可運行仿真電路

13、。單擊仿真運行開始按鈕，我們能清楚地觀察到每一個引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。仿真過程如下1、接通總控開關(guān)，此時所有人投票有效，并可看見票數(shù)顯示器顯示“0”，輪次顯示器顯示“1”投票第一輪開始，進(jìn)入投票階段，如圖2、 任意按下一個投票按鍵如P3，此時票數(shù)顯示器示數(shù)字變成“1”，輪次顯示器“1”不變,如圖3、 按另一個P5，票數(shù)LED燈變成“2”，如圖4、此時再次按下第一次按過的按鍵P3，顯示器仍保持?jǐn)?shù)字“2”，即完成每個按鍵只能投票一次的功能。如圖5、 最后將總控開關(guān)斷開，可看到顯示器沒有變化，可以繼續(xù)顯示投票結(jié)果，再次接通總控，可發(fā)現(xiàn)票數(shù)顯示器又回到初始階段“0”，輪次顯示

14、器顯示“2”，即進(jìn)入第二輪投票，如圖6、 若此后有4人投票，則票數(shù)顯示器顯示“4”，而輪次顯示器“2”不變。即票數(shù)完成清零并進(jìn)入新一輪投票階段，如圖7、所有投票結(jié)束后按下輪次復(fù)位按鈕，則所有顯示器回復(fù)初始狀態(tài)，仿真成功。第四章 總結(jié)和未來改進(jìn)構(gòu)想總結(jié):通過本次課程設(shè)計不僅加強了對我們所學(xué)的單片機知識的認(rèn)識，還掌握了Proteus電路圖仿真軟件和Keil編程軟件等專業(yè)軟件的應(yīng)用。通過實物制作，還很好的鍛煉了我們的動手能力和團隊合作的能力，在課設(shè)過程中，我們遇到了一些問題，比如仿真時P0口接的數(shù)碼管不亮，經(jīng)過我們的討論和幾次試驗，我發(fā)現(xiàn)是上拉電阻阻值過大，我們及時改正，解決了這個問題。還有在中期答辯時，我們忽略了驅(qū)動電路的問題，導(dǎo)致數(shù)碼管顯示電