基于單片機(jī)秒倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)60秒倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)目錄11546摘要 11723第1章、單片機(jī)概述` 224160第2章、設(shè)計(jì)任務(wù)及規(guī)定 275572.1.設(shè)計(jì)任務(wù) 2293842.2.設(shè)計(jì)規(guī)定 219479第3章、設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容 3167233.1.硬件設(shè)計(jì) 3309393.2.軟件設(shè)計(jì) 6318733.3.軟件程序 725347第4章、軟件調(diào)試 8190854.1系統(tǒng)調(diào)試工具keilC51 8134224.2系統(tǒng)調(diào)試工具PROTEUS 8654.3仿真 932661第5章、設(shè)計(jì)總結(jié)與致謝 107071參考文獻(xiàn) 10基于單片機(jī)的60秒倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)摘要單片機(jī)就是微控制器，它是嵌入式系統(tǒng)中的重要且發(fā)展迅速的組成部分。單片機(jī)接上震蕩元件（或震蕩源）、復(fù)位電路和接口電路，載入軟件后，可以構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。將它嵌入到形形色色的應(yīng)用系統(tǒng)中，它就成為眾多產(chǎn)品、設(shè)備的智能化核心。所以，生產(chǎn)公司稱單片機(jī)為“微電腦”。單片機(jī)的應(yīng)用有助于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。關(guān)鍵字：單片機(jī)微電腦智能化第1章、單片機(jī)概述`單片機(jī)就是微控制器，它是嵌入式系統(tǒng)中的重要且發(fā)展迅速的組成部分。單片機(jī)接上震蕩元件（或震蕩源）、復(fù)位電路和接口電路，載入軟件后，可以構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。將它嵌入到形形色色的應(yīng)用系統(tǒng)中，它就成為眾多產(chǎn)品、設(shè)備的智能化核心。所以，生產(chǎn)公司稱單片機(jī)為“微電腦”。單片機(jī)的應(yīng)用有助于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上，更重要的意義還在于：單片機(jī)的應(yīng)用正從主線上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須有模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件（編程序）方法實(shí)現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實(shí)。本篇論文討論了簡樸的倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作，對于倒計(jì)時(shí)器中的LED數(shù)碼顯示器來說，我為了簡化線路、減少成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進(jìn)行譯碼。第2章、設(shè)計(jì)任務(wù)及規(guī)定2.1.設(shè)計(jì)任務(wù)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，建立系統(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)充。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)及綜程序設(shè)計(jì)的方法。通過做一個(gè)綜合性訓(xùn)練題目，達(dá)成對內(nèi)容的消化、理解并提高解決問題的能力的目的。2.2.設(shè)計(jì)規(guī)定對于單片機(jī)控制的60s倒計(jì)時(shí)的規(guī)定如下：（1）用單片機(jī)AT89C51的定期器實(shí)現(xiàn)60s倒計(jì)時(shí)。本例中用兩位數(shù)碼管靜態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)秒值。（2）用PROTEUS軟件設(shè)計(jì)，仿真基于AT89c51單片機(jī)的60s倒計(jì)時(shí)。（3）實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)暫停。第3章、設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容本設(shè)計(jì)由硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分組成，硬件設(shè)計(jì)重要涉及單片機(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)的擬定；軟件設(shè)計(jì)重要是實(shí)現(xiàn)60秒倒計(jì)時(shí)程序的編寫，涉及運(yùn)用中斷實(shí)現(xiàn)1秒的定期及60秒的倒計(jì)時(shí)。具體設(shè)計(jì)：通過AT89C51型號單片機(jī)，由P1和P2兩組I/O引腳分別控制兩個(gè)7SEG–COM–ANODE型號數(shù)碼管，分十位控制和個(gè)位控制，達(dá)成顯示60秒倒計(jì)時(shí)的目的。通過復(fù)位電路，在仿真過程中點(diǎn)擊開關(guān)實(shí)現(xiàn)60復(fù)位。3.1.硬件設(shè)計(jì)AT89C51AT89C51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(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央解決器和ISPFlash存儲(chǔ)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1AT89C51 圖1：89C51的核心電路框圖·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保存時(shí)間：2023·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲(chǔ)器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線 ·兩個(gè)16位定期器/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AT89C51(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）。（2）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(chǔ)器選擇引腳/片外EPROM編程電壓輸入引腳；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號輸出引腳。（3）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所需器件如下表所列：序號元件類型元件參數(shù)元件個(gè)數(shù)備注1芯片AT89C5112晶振12M13電源電容10UF14電容30PF25電阻10K16電阻470147數(shù)碼管8段2共陽LED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2所示：圖27SEG–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。圖3LED數(shù)碼管有兩種連接方法共陰極接法。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。測量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽兩類：找公共共陰和公共共陽：一方面，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(huì)發(fā)光的，找到一個(gè)就夠了，然后GND不動(dòng)，VCC（串電阻）逐個(gè)碰剩下的腳，假如有多個(gè)LED（一般是8個(gè)），那它就是共陰的了。相反用VCC不動(dòng)，GND逐個(gè)碰剩下的腳，假如有多個(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。3.2.軟件設(shè)計(jì)圖4程序框圖定期/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算（1）本電路應(yīng)用TIMER0MODE16位計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)中斷法。（2）1秒等于1000000微秒,而每一計(jì)時(shí)脈沖是1微秒,因此需輸入100000個(gè)計(jì)時(shí)脈沖,方可達(dá)成1秒的時(shí)間。本設(shè)計(jì)中，設(shè)定中斷每次溢出時(shí)間50ms。（3）由上式得知，循環(huán)20次即可達(dá)成1秒定期，即：N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000X=65536-5000=15536=3CB0H（4）由上式得知5000個(gè)脈沖，一方面需設(shè)定TL0=3CH,TH0=0B0H，此時(shí)第1次只要輸入5000個(gè)脈沖輸入，就會(huì)溢出；第2次至第20次，則需每1000000個(gè)計(jì)時(shí)脈沖，定期1秒。（5）上電時(shí)，顯示60，開始倒數(shù)計(jì)時(shí)按下開關(guān)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。3.3.軟件程序KEYEQUP3.0ORG00HSJMPSTARORG1BHSJMPT1SORG30HSTAR:MOVR2,#60MOVR4,#20MOVIE,#88HMOVTMOD,#10HMOVTH1,#3CHMOVTL1,#OBOHSETBTR1ACALLDISSJMP$TIS:MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HDJNZR4,T1S1MOVR4,#20DJNZR2,T1S0CLRTR1T1S0:ACALLDIST1S1:RETISEG7:INCAMOVCA,@A+PCRETDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB99H,92H,82H,0F8HDB80H,90H,88H,83HDB0C6H,0A1H,86H,8EHLOOP:CLRTR1DIS:MOVA,R2MOVB,#10DIVABACALLSEG7MOVP1,AMOVA,BACALLSEG7MOVP2,AJNBKEY,LOOPRETEND第4章、軟件調(diào)試4.1系統(tǒng)調(diào)試工具keilC51KeilC51仿真器是一款運(yùn)用KEILC51的IDE集成開發(fā)環(huán)境作為仿真環(huán)境的便宜仿真器，是運(yùn)用SST公司具有IAP功能的單片機(jī)SST89C58制作而成，重要是運(yùn)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)行編程。它之所以具有這種功能，事實(shí)上它有兩塊程序flash區(qū)，其中一塊flash中運(yùn)營的程序可以更改此外的一塊程序flash區(qū)中的程序，正是運(yùn)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)立斷點(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)試的重要方法：1.啟動(dòng)Keilc512.新建一個(gè)工程。Project菜單—〉Newproject，選擇好我們要保存的文獻(xiàn)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,按擬定。3.在工程中加入文獻(xiàn)。新建一個(gè)文獻(xiàn)，文獻(xiàn)菜單File—〉New，我們再選擇：文獻(xiàn)菜單File—〉SaveAs?（另存為）彈出對話框后，我們文獻(xiàn)名框中鍵入First.c（注意文獻(xiàn)后綴名是.c）保存。C文獻(xiàn)建好啦?，F(xiàn)在我們把文獻(xiàn)加入到工程中去。點(diǎn)擊Target1前面的+號，右鍵單擊SourceGroup1—〉選擇AddFilestoGroup，SourceGroup1，選擇添加Add。編譯運(yùn)營，檢查程序是否有錯(cuò)誤。4.2系統(tǒng)調(diào)試工具PROTEUSProteus是一款EDA軟件，該軟件具有模擬電路仿真，數(shù)字電路仿真，單片機(jī)以及外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真，RS-232動(dòng)態(tài)仿真，I2C調(diào)試器，SPI調(diào)試器，鍵盤和LCD系統(tǒng)的仿真，以及各種虛擬儀器，如示波器，邏輯分析儀，信號發(fā)生器等。該軟件目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各種外圍芯片。該軟件還支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片，所以，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件。調(diào)試方法：一方面用Keil軟件將C編譯成HEX文獻(xiàn)，打開Keil軟件，新建一個(gè)文檔，輸入C程序，保存成C格式文獻(xiàn)，然后新建工程，連接單片機(jī)為AT89C51，選擇Optionsfortarget，選擇OUTPUT子菜單，在CreateHEXFi前打鉤，DeBug子菜單中，Settings選擇ProteusVSMSimulator，U