定時(shí)器-課程教學(xué)案設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...二○一四～二○一五學(xué)年第一學(xué)期西安理工大學(xué)高科學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱：微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)班級：學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：二○一四年十二月二十日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2014年秋季學(xué)期學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)方向計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級題目名稱定時(shí)器設(shè)計(jì)題目介紹用8253芯片做定時(shí)設(shè)計(jì)，當(dāng)觸動按鈕的時(shí)候，開場計(jì)時(shí)，60S后，計(jì)時(shí)完畢，LED燈亮。課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告要求二、設(shè)計(jì)進(jìn)度指導(dǎo)教師簽字:目錄第1章方案論證1.1課程設(shè)計(jì)的目的和要求???????????????????????????????????????????11.2總體設(shè)計(jì)???????????????????????????????????????????????????????1第2章硬件設(shè)計(jì)??????????????????????????????????????????????????????22.1AT89S51芯片概述??????????????????????????????????????????????22.2LED數(shù)碼管顯示器概述??????????????????????????????????????????52.3其他元器件介紹及參數(shù)選擇?????????????????????????????????????7第3章軟件設(shè)計(jì)????????????????????????????????????????????????????83.1程序框圖??????????????????????????????????????????????????????83.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算???????????????????????????????????????????83.3軟件程序???????????????????????????????????????????????????????9第4章調(diào)試與仿真4.1Keil軟件介紹及使用????????????????????????????????????????????104.2Proteus軟件介紹及使用?????????????????????????????????????????10課程設(shè)計(jì)心得體會???????????????????????????????????????????????????11參考文獻(xiàn)???????????????????????????????????????????????????????????11第一章方案論證1.1課程設(shè)計(jì)的目的和要求1．目的課程設(shè)計(jì)是微機(jī)原理課程教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)展全面的系統(tǒng)的訓(xùn)練。進(jìn)展課程設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生把學(xué)過的比較零碎的知識系統(tǒng)化，真正的能夠把學(xué)過的知識落到實(shí)處，能夠開發(fā)簡單的系統(tǒng)，也進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生再深一步學(xué)習(xí)的熱情，因此課程設(shè)計(jì)是必不可少的，是非常必要的。課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用能力以及文字總結(jié)能力的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，是配合單片機(jī)課程內(nèi)容掌握、應(yīng)用得的專門性實(shí)踐類課程。通過典型實(shí)際問題的實(shí)際，訓(xùn)練學(xué)生的軟硬件的綜合設(shè)計(jì)、調(diào)試能力以及文字組織能力，建設(shè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，加強(qiáng)工程應(yīng)用思維方式的訓(xùn)練，同時(shí)對教學(xué)內(nèi)容做一定的擴(kuò)大。2．要求利用T0產(chǎn)生1秒的定時(shí)，當(dāng)1秒定時(shí)時(shí)間到，秒計(jì)時(shí)器價(jià)1。秒計(jì)時(shí)到60時(shí)，自動從0開場。3.目標(biāo)通過課程設(shè)計(jì)，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握單片機(jī)的基本應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及綜合應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的方法。通過做一個(gè)綜合性訓(xùn)練題目，到達(dá)對內(nèi)容的消化、理解并提高解決問題的能力的目的。1.2總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩局部組成，總電路如圖1所示，硬件設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)芯片選擇，數(shù)碼管選擇及晶振，電容，電阻等元器件的選擇及其參數(shù)確實(shí)定；軟件設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)60秒計(jì)數(shù)程序的編寫，包括利用中斷實(shí)現(xiàn)1秒的定時(shí)及60秒的計(jì)數(shù)。圖1：60秒計(jì)數(shù)總體電路設(shè)計(jì)第二章硬件設(shè)計(jì)2.1AT89C51的芯片概述AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。其工作電壓在4.5－５V,一般我們選用＋5V電壓。外形及引腳排列如圖2所示主要特性·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說明(1)電源及時(shí)鐘引腳〔4個(gè)〕Vcc:電源接入引腳Vss：接地引腳XTAL1：晶振震蕩器接入的一個(gè)引腳〔采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地〕;XTAL2:晶體振蕩器的另一個(gè)引腳〔采用外部振蕩器時(shí)，此引腳作為外部振蕩器信號的輸入端〕?！?〕控制線引腳〔4個(gè)〕RST/Vpd：復(fù)位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳；ALE：地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳：EA:內(nèi)外存儲器選擇引腳/片外EPROM編程電壓輸入引腳；PSEN：外部程序存儲器選通信號輸出引腳?！?〕并行I/O引腳P0.0-P0.7：一般I/O口引腳或數(shù)據(jù)/低位地址總線復(fù)用引腳；P1.0-P1.7：一般I/O口引腳；P2.0-P2.7：一般I/O口引腳或高位地址總線引腳；P3.0-P3.7：一般I/O口引腳或第二功能引腳振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。2.2LED數(shù)碼管顯示器概述本設(shè)計(jì)中采用的是7SEG–COM–ANODE型號數(shù)碼管，它是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。實(shí)物如圖3所示：圖3：7SEG–COM–ANODE型號數(shù)碼管數(shù)碼管的分類數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元〔多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示〕；按能顯示多少個(gè)“8〞可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。LED數(shù)碼管有兩種連接方法如下：共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼。為了顯示字符，要為LED顯示器段碼〔或稱字形代碼〕，組成一個(gè)8字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下表所示.十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼段碼位D7D6D5D4D6D2D1D0顯示段pdgfedeba字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼0C0H3FH990H1F9H06HA88H2A4H5BMB83H3B0H4FHCC6H499H66HDA1H592H6DHE86H682H7DHF84H7F8H07H空白FFH880H7FHP8CH數(shù)碼管的驅(qū)動方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。①靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)展驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)展驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示那么需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：〕，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)展驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。②動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。數(shù)碼管參數(shù)8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為0.25-20英寸。長*寬*高：長——數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長度；寬——數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長度；高——數(shù)碼管的厚度。時(shí)鐘點(diǎn)：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。數(shù)碼管應(yīng)用數(shù)碼管是一類顯示屏通過對其不同的管腳輸入相對的電流會使其發(fā)亮從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間日期溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)由于它的價(jià)格廉價(jià)使用簡單在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛空調(diào)熱水器冰箱等等絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管其他家電也用液晶屏與熒光屏數(shù)碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-15mA；動態(tài)時(shí)，16/1動態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4-5mA，峰值電流50-60mA。電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少當(dāng)紅色時(shí)，使用1.9V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用2.1V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。怎樣測量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽?找公共共陰和公共共陽：首先，我們找個(gè)電源〔3到5伏〕和1個(gè)1K〔幾百歐的也行〕的電阻，VCC串接個(gè)電阻后和GND接在任意2個(gè)腳上，組合有很多，但總有一個(gè)LED會發(fā)光的，找到一個(gè)就夠了，然后GND不動，VCC〔串電阻〕逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED〔一般是8個(gè)〕，那它就是共陰的了。相反用VCC不動，GND逐個(gè)碰剩下的腳，如果有多個(gè)LED〔一般是8個(gè)〕，那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。2.3其他元器件介紹及參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)中還用到其他一些元器件，例如：晶振，電容，電阻排，電解電容，開關(guān)等等。晶振采用頻率為12MHZ，連接的兩個(gè)電容為30pF；電阻排為470*8，能夠?qū)崿F(xiàn)8個(gè)470歐電阻的等效替換；電解電容為10u。第3章軟件設(shè)計(jì)3.1程序框圖3.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算T89S51單片機(jī)的內(nèi)部16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它既可以工作在13位定時(shí)方式，也可以工作在16位定時(shí)方式和8位定時(shí)方式。只要通過設(shè)置特殊功能存放器TMOD，即可完成。定時(shí)/計(jì)數(shù)器何時(shí)工作也是通過軟件來設(shè)定TCON特殊功能存放器來完成的。現(xiàn)在我們選擇16位定時(shí)工作方式，對于T0來說，最大定時(shí)也只有65536us，即65.536ms，無法到達(dá)我們所需要的1秒的定時(shí)，因此，我們必須通過軟件來處理這個(gè)問題，假設(shè)我們?nèi)0的最大定時(shí)為50ms，即要定時(shí)1秒需要經(jīng)過20次的50ms的定時(shí)。對于這20次我們就可以采用軟件的方法來統(tǒng)計(jì)了。因此，我們設(shè)定TMOD＝00000001B，即TMOD＝01H下面我們要給T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器的TH0，TL0裝入預(yù)置初值，通過下面的公式可以計(jì)算出TH0＝〔216－50000〕/256TL0＝〔216－50000〕MOD256當(dāng)T0在工作的時(shí)候，我們?nèi)绾蔚弥?0ms的定時(shí)時(shí)間已到，這回我們通過檢測TCON特殊功能存放器中的TF0標(biāo)志位，如果TF0＝1表示定時(shí)時(shí)間已到。3.3軟件程序SEC EQU 30H ;秒計(jì)數(shù)單元COUNT EQU 31H ;50ms計(jì)數(shù)單元 ORG 00HSTART:MOV SEC,#0 ;秒計(jì)數(shù)單元清零 MOV COUNT,#00H ;50ms計(jì)數(shù)單元賦初值MOV TMOD,#01H ;設(shè)T0為方式1 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;50ms定時(shí)初值SETB ET0 ;允許T0中斷SETBTR0;啟動T0計(jì)數(shù);顯示程序DISP:MOVA,SEC MOVB,#10 DIVABMOVDPTR,#DISP_TAB;查表得到字形碼MOVCA,@A+DPTRMOVP0,A MOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP2,A;50ms定時(shí)中斷服務(wù)程序TS:JNBTF0,TSCLRTF0MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HINCCOUNTMOVA,COUNTCJNEA,#20,NEXTMOVCOUNT,#0MOVA,SECADDA,#1 ;秒加1MOVSEC,A ;存秒CJNEA,#60,NEX ;不到60秒那么退出MOVSEC,#0 ;秒單元清零NEXT:LJMPTSNEX:LJMPDISPDISP_TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND第四章軟件調(diào)試4.1系統(tǒng)調(diào)試工具keilc51KeilC51仿真器是一款利用KEILC51的IDE集成開發(fā)環(huán)境作為仿真環(huán)境的廉價(jià)仿真器，是利用SST公司具有IAP功能的單片機(jī)SST89C58制作而成，主要是利用了SST89C58的IAP功能，所謂IAP功能是Inapplicationprogram的英文縮寫，是在應(yīng)用編程的意思，通俗一點(diǎn)講就是：它可以通過串口將用戶的程序下載到單片機(jī)中，可以通過串口對單片機(jī)進(jìn)展編程。它之所以具有這種功能，實(shí)際上它有兩塊程序flash區(qū)，其中一塊flash中運(yùn)行的程序可以更改另外的一塊程序flash區(qū)中的程序，正是利用這一特性才用它作成了仿真器，我們把仿真器的監(jiān)控程序事先燒入SST89C58，監(jiān)控程序通過SST89C58的串口和PC通訊，當(dāng)使用KEILC51的IDE環(huán)境仿真時(shí)，用戶的程序通過串口被監(jiān)控程序?qū)懭雈lash程序區(qū)中，當(dāng)用戶設(shè)置斷點(diǎn)等操作仿真程序時(shí)，flash程序中的用戶程序也在相應(yīng)的更改，從而實(shí)現(xiàn)了仿真功能。調(diào)試的主要方法：1.啟動Keilc512.新建一個(gè)工程。Project菜單——〉Newproject，選擇好我們要保存的文件夾后，鍵入Frist保存。接著彈出CPU類型選擇框，我們選擇最常用的AT89C51,按確定。3.在工程中參加文件。新建一個(gè)文件，文件菜單File——〉New，我們再選擇：文件菜單File——〉SaveAs?〔另存為〕彈出對話框后，我們文件名框中鍵入First.c〔注意文件后綴名是.c〕保存。C文件建好啦?，F(xiàn)在我們把文件參加到工程中去。點(diǎn)擊Target1前面的+號，右鍵單擊SourceGroup1——〉選擇AddFilesto