《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

XX大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱多通道秒表定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)時(shí)間目錄一、課程設(shè)計(jì)目的和要求1、設(shè)計(jì)的目的…………32、設(shè)計(jì)的要求…………3（1）總體要求…………3（2）具體要求…………3二、設(shè)計(jì)的步驟和思路………………51、設(shè)計(jì)的步驟…………52、設(shè)計(jì)的思路…………5三、硬件的設(shè)計(jì)………………………61、信號(hào)輸入電路………………………62、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊的電路……………………..…63、LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊電路……………7四、軟件設(shè)計(jì)………….81、單片機(jī)選擇…………82、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析…………………83、主要功能實(shí)現(xiàn)的程序………………9（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(shuō)明…………11六、心得體會(huì)…………14七、致謝………………15八、參考文獻(xiàn)…………16九、附錄………………17一、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)，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(guò)程中，我們通過(guò)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)，而且還能使我們?cè)谠O(shè)備和軟件方面得到較全面的提高和鍛煉，也提高了我們運(yùn)用綜合知識(shí)解決實(shí)際的能力。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(kāi)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(xiě)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(xiě)相關(guān)程序，用Proteus在計(jì)算機(jī)上繪圖并用Keil進(jìn)行程序邊編寫(xiě)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(wèn)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(xiě)系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)，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。2、設(shè)計(jì)的要求（1）總體要求本次課程設(shè)計(jì)主要以軟件仿真為主，在為期兩周的工程實(shí)踐中，將占據(jù)主要時(shí)間，要求完成的任務(wù)主要包括以下幾點(diǎn)：1)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)；2)繪制系統(tǒng)硬件總框圖；3)繪制系統(tǒng)原理電路圖；4)制定編寫(xiě)設(shè)計(jì)方案，編制軟件框圖，完成詳細(xì)完整的程序清單和注釋；5)制定編寫(xiě)調(diào)試方案，編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；6)寫(xiě)出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。（2）具體要求該課程設(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”。設(shè)計(jì)使顯示時(shí)間為0～99秒；當(dāng)各通道定時(shí)時(shí)間到時(shí)，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED燈；設(shè)計(jì)一個(gè)具有4個(gè)按鍵的鍵盤(pán)：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)每到一秒鐘有聲音或LED提示提醒功能，可通過(guò)按鈕打開(kāi)及關(guān)閉該提醒功能。（3）設(shè)計(jì)提示1）用6為7段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，最高為顯示通道號(hào)，低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Protuse仿真效果圖。二、設(shè)計(jì)的步驟和思路1、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Proteus7.5中設(shè)計(jì)和連接電路圖；（5）軟件的初步設(shè)計(jì)；（6）編寫(xiě)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。2、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（0～99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(pán)，分別為K1、K2、K3、K4來(lái)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(guò)這四個(gè)按鍵來(lái)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1～4，對(duì)應(yīng)LED燈為L(zhǎng)ED1～LED4，執(zhí)行程序前可任意選擇通道號(hào)；定時(shí)值可在0～99S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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(guò)K3、K4來(lái)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(pán)、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(xiě)個(gè)子模塊程序，最終將其組合。1、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(guò)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。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。消除鍵抖動(dòng)。一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問(wèn)題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過(guò)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(wèn)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)間再進(jìn)行“行掃描”，延遲時(shí)間為10～20ms。這可通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)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。2、數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊的電路3、LED燈的驅(qū)動(dòng)模塊電路四、軟件設(shè)計(jì)1、單片機(jī)選擇AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)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AT89C51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(pán)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ucharset_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{delay(30);if(k4==0){ delay(300);sec--;if(sec==0){sec=4;}} }} a=sec; returna;}（2）定時(shí)值的設(shè)置voidset_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(shuō)明仿真結(jié)果和分析：1、未啟動(dòng)仿真時(shí)，初始狀態(tài)：2、開(kāi)始啟動(dòng)仿真后：3、通過(guò)按下K2切換至一、二、三、四通道和定時(shí)值的設(shè)置：4、定時(shí)時(shí)間到后對(duì)應(yīng)通道號(hào)LED燈點(diǎn)亮：六心得體會(huì)在兩個(gè)周的學(xué)習(xí)工作中，通過(guò)查閱相關(guān)資料了解了直流調(diào)速系統(tǒng)，加深了對(duì)直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，熟悉了單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的運(yùn)用。并且在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，利用已有的直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，嘗試了自己的一些研究。并且使我將以前所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，理論化，實(shí)用化。對(duì)如何使用已有知識(shí)及獲取相關(guān)資料方面的能力又有了提高。根據(jù)課題要求，利用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，查詢相關(guān)的資料。根據(jù)課程條件，找到適合的方案，找到需要的元器件。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的要求和自己所要增加的功能寫(xiě)好程序流程圖，在程序流程圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)芯片的功能寫(xiě)出相應(yīng)的程序。然后再進(jìn)行程序調(diào)試和相應(yīng)的修改，以達(dá)到能夠?qū)崿F(xiàn)所要求的功能的目的。除編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求外的程序，還要根據(jù)課程設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，添加些額外程序來(lái)使系統(tǒng)更加的穩(wěn)定，如開(kāi)關(guān)的去抖（采用延遲）。程序要盡量做到由各個(gè)子程序組成，在有些程序后面最好加注釋，這樣在程序出錯(cuò)的檢查過(guò)程中可以更容易查找的到，也更簡(jiǎn)潔，更明白易懂。該課程設(shè)計(jì)的程序可以參考MCS-51系列單片機(jī)，也可自己根據(jù)自己熟悉的方法來(lái)編程如單片機(jī)C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言。在設(shè)計(jì)控制開(kāi)關(guān)時(shí)，注意2個(gè)中斷的打開(kāi)和關(guān)閉的先后順序，否則就會(huì)出錯(cuò)。這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是理論與實(shí)際的相結(jié)合。該設(shè)計(jì)從頭到尾都要自己參與，熟悉了整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，更充分的鍛煉了自己。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(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)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(guò)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(guò)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、致謝為期兩個(gè)周的課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲。此次課程設(shè)計(jì)的完成離不開(kāi)老師和同學(xué)對(duì)我的幫助，使我對(duì)單片機(jī)的工作原理和使用更近了一步。首先要感謝我敬愛(ài)的指導(dǎo)教師。他們?cè)趯W(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在系統(tǒng)研究和調(diào)試過(guò)程中給予的及時(shí)幫助。這些使我組的課程設(shè)計(jì)得以順利完成，并激勵(lì)著我們?cè)诮窈蟮娜松缆飞喜粩嚅_(kāi)拓進(jìn)取，勇往直前。在此，我們?cè)僖淮螌?duì)諸位老師的培養(yǎng)和關(guān)懷表示誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)我們也非常感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師們，他們不但在課程設(shè)計(jì)中指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)和生活，而且在完成論文期間給我許多幫助和建議，他們兢兢業(yè)業(yè)、對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度為我們做出了好的表率，時(shí)刻鞭策著我們向他們學(xué)習(xí)。非常感謝我的同學(xué)們，在與他們共同的學(xué)習(xí)、工作、生活過(guò)程中，他們給予了我及時(shí)的幫助和建議，開(kāi)拓了我的思路。這使我在學(xué)習(xí)和生活中受益匪淺。最后，向所有幫助過(guò)我的老師和同學(xué)致以最誠(chéng)摯的謝意。八、參考文獻(xiàn)[1]陳伯石.電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[2]鐘富昭.8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007[3]張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007[4]楊恢先.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2006[5]孟慶濤.圖解電子控制電路[M].北京：人民郵電出版社，2006[6]謝維成.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006[7]周潤(rùn)景.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：北京航空航天出版社，2006[8]李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M].北京:北京航空航天出版社，2004[9]杜坤梅.電機(jī)控制技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002[10]李廣第.單片機(jī)基礎(chǔ)（修訂版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001[11]陳光東.單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)（第二版）[M].武昌：華中科技大學(xué)出版社，1999[12]何耀三.電氣傳動(dòng)的微機(jī)控制[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1997[13]薛鈞義.MCS-51/96系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1997九、附錄#include<reg52.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitQB1=P2^0; //選擇數(shù)碼管sbitQB2=P2^1; sbitQB3=P2^2;sbitQB4=P2^3;sbitk1=P1^0;//k1按鍵,sbitk2=P1^1;//k2按鍵,sbitk3=P1^2;//k3按鍵,加1sbitk4=P1^3;//k4按鍵,減1sbitled4=P3^0; //LED燈sbitled3=P3^1;sbitled2=P3^2;sbitled1=P3^3;sbitwhat=P0;ucharsec=1,minu,mstcnt;//定義初始量ucharset_2=1,set_1=1;ucharmis,mig,ss,sg;ucharcodetable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//共陰顯示ucharcodetabl[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66};inta;voiddelay(uint);//延時(shí)函數(shù)voidkey_change(); // 掃描K1voidkey_set();// 掃描K2voiddisp(uchar,uchar,uchar,uchar);//顯示函數(shù)voidset_time();//設(shè)置時(shí)間函數(shù)ucharset_thax();//設(shè)置通道函數(shù)voidtimer0();voidhaap();voidmain()//主函數(shù){EA=1;//系統(tǒng)允許有開(kāi)放的中斷ET0=1;//允許T0中斷TR0=1;//開(kāi)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K2key_change();//掃描K1if(set_1==1)//設(shè)置顯示條件{haap();}if(k1==1&&k2==1)//正常顯示{delay(10);if(k1==1&&k2==1){sg=sec;disp(sg,mis,mig,ss); } } key_change();if(set_1==2) 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//延時(shí)一小會(huì)QB1=1;QB2=1;QB3=0;QB4=1;P0=table[mis];//第3個(gè)數(shù)碼管顯示十位delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=0;P0=table[mig];//第4個(gè)數(shù)碼管顯示個(gè)位delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=1;P0=table[ss];//第2個(gè)數(shù)碼管不顯示delay(10);}voidset_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(30