定時與計數(shù)演示燈設(shè)計課程設(shè)計1

1、 課 程 設(shè) 計 說 明 書 課程名稱： 單片機(jī)技術(shù) 設(shè)計題目： 定時與計數(shù)演示燈設(shè)計 院 系： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級：電氣工程及其自動化2010級 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè)計題目定時與計數(shù)演示燈設(shè)計學(xué)生姓名所在院系電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)、年級、班電氣工程及其自動化2010級設(shè)計要求： 一、基本要求： 1、采用兩個定時器，實現(xiàn)定時與計數(shù)功能，并顯示結(jié)果。 二、技術(shù)參數(shù)要求： 1、具有電源開關(guān)機(jī)指示燈，有復(fù)位按鍵； 2、單片機(jī)p1端口接8只led； 3、t0設(shè)置為定時方式，t1設(shè)置為計數(shù)方式。t0定時時間為50ms，計滿產(chǎn)生的輸出信號由p1.7 口led顯示。同時，將該信號輸

2、入到t1作為t1的計數(shù)輸入脈沖。 4、t1初始值為100，則計滿所需時間為50ms2100，即10s，計滿輸出信號由p1.0口led 顯示，因此p1.0端口的點(diǎn)亮熄滅交替。學(xué)生應(yīng)完成的工作： 1、根據(jù)要求設(shè)計硬件原理圖。 2、根據(jù)硬件原理圖和要實現(xiàn)的功能，設(shè)計程序流程圖并編寫，調(diào)試程序。 3、按硬件原理圖進(jìn)行軟件仿真。 4、編寫調(diào)試程序調(diào)試電路板。 5、課程設(shè)計說明書的書寫。 6、上交實物板和課程設(shè)計說明書。 7、李國晗負(fù)責(zé)軟件設(shè)計。參考文獻(xiàn)閱讀：1 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2009.12 徐愛鈞. 智能化測量控制儀表原理與設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007

3、.83 于永，戴佳，常江. 51單片機(jī)實例精講.北京：電子工業(yè)出版社，2006.44 趙亮,侯國瑞. 單片機(jī)c語言編程與實例.西安：人民郵電出版社，2003.5 朱宇光. 單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程.西安：電子工業(yè)出版社，2004. 6 李華. mcs-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，19937 胡漢才. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社，19968 張毅剛. 單片機(jī)與應(yīng)用技術(shù)m.北京：高等教育出版社，20049 張毅剛. 8089單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計m.北京：電子工業(yè)出版社，199310 何為民. 低功耗單片微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994工

4、作計劃： 5月6號課程設(shè)計任務(wù)書下達(dá)；5月7號結(jié)合指導(dǎo)老師，完成硬件電路的設(shè)計；5月8號程序編寫；5月9號5月10號進(jìn)行軟硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試,課程設(shè)計說明書的書寫；5月13號領(lǐng)元器件；5月14號焊接電路板；5月15號5月16號程序的燒寫和電路板調(diào)試；5月17號完成課程設(shè)計說明書的書寫。任務(wù)下達(dá)日期：2013 年5月 6 日 任務(wù)完成日期：2013 年5月17日指導(dǎo)教師（簽名）： 學(xué)生（簽名）：定時與計數(shù)演示燈設(shè)計摘 要：本系統(tǒng)以at89s52為核心，由時鐘電路，復(fù)位電路，電源電路等組成，實現(xiàn)了定時與計數(shù)的功能，其中電源電路由一個橋堆2w10，一個穩(wěn)壓管7805，若干電容，一個發(fā)光二極管等組成，它位單

5、片機(jī)提供正常工作所需要的5伏電壓；復(fù)位電路由一個按鍵，一個1k的電阻和電容組成，它主要是系統(tǒng)進(jìn)入正常的初始化，時鐘電路有兩個33pf的電容和一個頻率為11.0952mhz的晶振組成，它主要用于產(chǎn)生單片機(jī)工作室所必須的控制信號。軟件部分主要是控制單片機(jī)工作的程序，它是由匯編語言編寫，由keil軟件編譯,最后將程序?qū)雴纹瑱C(jī)，由proteus仿真。該演示燈顯示了定時與計數(shù)的功能。關(guān)鍵詞： 定時器；計數(shù)器；電源電路；時鐘電路；復(fù)位電路 目 錄1.設(shè)計背景12.設(shè)計方案22.1整體方案的選擇22.2總體設(shè)計框圖23.方案實施33.1硬件設(shè)計33.2軟件設(shè)計53.3電路仿真83.4實物制作94.結(jié)果與結(jié)

6、論104.1結(jié)果104.2結(jié)論105.收獲與致謝116.參考文獻(xiàn)12附錄113附錄214附錄315 1.設(shè)計背景 在當(dāng)今社會飛速發(fā)展的格局下，廠家基本采用流水線技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)，而怎樣對其線上的產(chǎn)品進(jìn)行實時的，有效率的，精確地的自動定時計數(shù)成為各大廠家十分關(guān)注的問題。傳統(tǒng)的機(jī)械式或電子式定時計數(shù)器（主要是用數(shù)字電路集成組件組成）電路比較復(fù)雜，元器件數(shù)量較多，故障率較高，維修比較困難，而且設(shè)置預(yù)定數(shù)值比較方便，功能不易修改且功能過于單一，適用范圍較窄。而基于單片機(jī)為核心控制的定時計數(shù)器有著能準(zhǔn)確，實時,可靠，穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)已成為廣大廠家的首選自動計數(shù)裝置。 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成

7、某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。只有在單片機(jī)（microcontroller)出現(xiàn)后，計算機(jī)才真正地從科學(xué)的神圣殿堂走入尋常百姓家，成為廣大工程技術(shù)人員現(xiàn)代 化技術(shù)革新，技術(shù)革命的有利武器。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)，錄像機(jī)，vcd，遙控

8、器，游戲機(jī),電飯煲等無處不見單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地溶入我們每個人的生活之中。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機(jī)按用途大體上可分為兩大類：1.通用型單機(jī) 2.專用型單片機(jī)專用型單片機(jī)是指用途比較專一，出廠時程序已經(jīng)一次性固化好，不能再修改的單片機(jī)。例如電子表里的單片機(jī)就是其中的一種。其生產(chǎn)成本很低。通用型單片機(jī)的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。小到家用電器儀器儀表，大到機(jī)器設(shè)備和整套生產(chǎn)線都可用單片機(jī)來實現(xiàn)自動化控制。 基于上述因素

9、本設(shè)計完成了一種以單片機(jī)為核心的一款的定時與計數(shù)的設(shè)計，它能實現(xiàn)定時與計數(shù)的功能。 2.設(shè)計方案2.1 整體方案的設(shè)計方案一:利用單片機(jī)內(nèi)部定時計數(shù)器 。at89s52定時計數(shù)的工作方式有四種，方式0最長的可定時16.384ms,方式1可定時的最長時間為131.072ms,方式3最長定時時間為512us,由于t0設(shè)定為定時方式，且定時時間為50ms，綜合比較，t0工作在方式1，由于t1初始值為100，故其工作在方式2比較合適。方案二：軟時鐘程序設(shè)計方法10.05s計數(shù)法。0.05s計數(shù)法的基本原理如下，通過設(shè)置定時計數(shù)器1每經(jīng)過0.05s請求一次中斷，中斷處理程序會令軟時鐘的基準(zhǔn)0.05s單元

10、增加1，而該單元每增加200次，再令軟時鐘的秒單元增加1。方案三：中斷周期累加法。方案三和方案二的程序結(jié)構(gòu)是完全相同的，只是在對秒以下時間的處理上有所不同。以上三個方案均可，但由于方案二和方案三軟件設(shè)計過于復(fù)雜，而方案一軟件較為設(shè)計簡單，原理易懂，故選擇方案一。2.2 總體設(shè)計框圖 發(fā)光二極管單片 機(jī)電源電路時鐘電路 復(fù)位電路 圖2.1 總體設(shè)計框圖 該方案由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件包括電源電路，復(fù)位電路，時鐘電路，發(fā)光二極管組四部分組成，如上圖所示。 3.方案實施3.1 硬件設(shè)計 1.時鐘電路單片機(jī)時鐘電路有兩種方式，一種為內(nèi)部時鐘方式，一種為外部時鐘方式。本電路采內(nèi)部時鐘方式。at8

11、9s52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的增益反響放大器，它的輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為xtal2，這兩個引腳接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自己振蕩器，電路中的電容c1和c2典型值通常選用33pf，該電容會影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定和起陣的快速性，晶體振蕩器的范圍通常是在1.2到12mhz,晶體的頻率越高，系統(tǒng)時鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快，晶體和電容應(yīng)盡可能安裝的靠近些，以減少寄生電容，更好的保證震蕩期穩(wěn)定，可靠地工作，為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度性能好的電容，該電路的晶振大小為11.0592mhz，時鐘電路圖如下：xtal2xtal1 圖3.1 時鐘電路圖2.復(fù)位電路

12、at89s52的復(fù)位由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的，復(fù)位電路通常采用自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式。本電路為按鍵手動復(fù)位，按鍵手動復(fù)位是通過rst端京電阻與電源vcc接通來實現(xiàn)，具體圖如下所示，其中r為1k歐，電容大小為22uf。rst圖3.2 復(fù)位電路圖由于6mhz晶振的機(jī)器周期是2us，要想復(fù)位成功，至少要提供兩個周期也就是4us的高電平。要用到的11.0592mhz晶振的機(jī)器周期約為1us，要想在此晶振下正常復(fù)位，需提供至少兩個機(jī)器周期，也就是約2us的高電平，由于4us2us故6mhz的晶振復(fù)位電路各參數(shù)肯定能在11.0592mhz下使用，故上面的參數(shù)也適合于11.0592mhz的晶振電路。3.電

13、源電路電源電路為電路的工作提供合適的電源。經(jīng)過變壓器降壓后的交流電通過橋堆2w10的整流變?yōu)橹绷麟?，電容c3起到濾掉諧波分量、改善穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)的作用,前級輸入通過三端穩(wěn)壓器7805后輸出+5伏電壓，d2(led)作為電源的指示燈，r3作為限流電阻防止發(fā)光二極管電流過大被燒壞。此電源電路為電路提供+5伏的工作的電壓。電源電路圖如下：40 圖3.3 電源電路圖4.led電路t0設(shè)置為定時方式，t1設(shè)置為計數(shù)方式。t0定時時間為50ms，計滿產(chǎn)生的輸出信號由p1.7口led顯示,p1.7端口的燈點(diǎn)亮熄滅交替，周期為10s,同時，p1.7口信號輸入到t1作為t1的計數(shù)輸入脈沖。計滿輸出信號由p1.

14、0口led顯示，因此p1.0端口的燈點(diǎn)亮熄滅交替。 led電路圖如下： p1.6p1.7p1.4p1.1p1.3p1.2p1.5p1.0 圖3.4 led電路圖3.2 軟件設(shè)計1.keil軟件介紹keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作

15、系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 2.軟件設(shè)計分析 at89s52定時計數(shù)的工作方式有四種，方式0最長的定時16.384ms,方式1可定時的最長時間為131.072ms,方式3最長定時時間為512us,由于t0設(shè)定為定時方式，且定時時間為50ms，綜合比較，t0工作在方式1，由于t1初始值為100，故其工作在方式2比較合適。t0定時時間為50ms，計滿產(chǎn)生的輸出信號由p1.7口led顯示。同時，將該信號輸入到t1作為t1的計數(shù)輸入脈沖t1初始值為100，則計滿所需時間

16、為50msx2x100，即10s，計滿輸出信號由p1.0口led顯示，因此p1.0端口的燈點(diǎn)亮熄交替。3.局部流程圖 t1 開始 開始 自動重加載重載定時值初始化設(shè)置p1.0反向輸出p1.0反向輸t0定時 返回t1計數(shù) 返回 返回圖3.5 局部流程圖4.總程序流程圖 開始系統(tǒng)初始化t1置初3c0bht1置初值009cht0是否中斷p1.7口位取反p1.0口位取反t1開始計數(shù)t1是否中斷t0重裝初值結(jié)束nyny 圖3.6 程序流程圖5.程序 org 0000hljmp mainorg 000bhljmp itop0org 001bhljmp itop1org 0100hmain:mov sp,#

17、60hlcall ptomhere:ljmp hereptom:mov tmod,#61h ；t1為方式2計數(shù)器，t0為方式1定時器mov tl0,#0b0h ；t0置初值mov th0,#3chsetb tr0 ；啟動t0setb et0 ；允許t0setb tr1 ；啟動t1setb et1 ；允許t1mov th1,#9ch ；t1置初值mov tl1,#9chclr p1.0setb p1.7setb ea ；cpu開放中斷retitop0:mov tl0,#0b0h ；重新給t0置初值mov th0,#3chsetb p1.7 ；產(chǎn)生下降沿，為t1提供計數(shù)輸入脈沖nopnopclr

18、p1.7retiitop1:cpl p1.0retiend3.3 電路仿真 在硬件電路和軟件程序設(shè)計好后，需要對其進(jìn)行軟件仿真，仿真需要proteus和keil兩個軟件，由于之前沒用過這兩個軟件，剛開始不知道如何運(yùn)用，之后在網(wǎng)上下載了這兩個軟件，并且下載了相關(guān)的教學(xué)視頻，經(jīng)過仔細(xì)的學(xué)習(xí)之后，終于學(xué)會了如何運(yùn)用軟件，在仿真過程中proteus和keil 這兩個軟件的作用是不同的，其中硬件電路是畫在proteus中的，在該軟件中按照設(shè)計的硬件電路找到相應(yīng)的元件并按照硬件電路連接起來，連接完后，向單片機(jī)導(dǎo)入設(shè)計的軟件電路，這就需要利用keil軟件對設(shè)計的程序進(jìn)行編譯，剛開始利用keil進(jìn)行編譯后，發(fā)

19、現(xiàn)有許多錯誤，經(jīng)過仔細(xì)檢查后終于修改正確，并導(dǎo)入到了單片機(jī)，并得到了正確的仿真。電路仿真圖如下： 圖3.7 電路仿真圖3.4 實物制作 通過系統(tǒng)的軟件和硬件的調(diào)試，排除了軟件中部分不正確的程序，為后面硬件的連接奠定了基礎(chǔ)，仿真調(diào)試完成后，在仿真軟件上實現(xiàn)了所需的設(shè)計要求后，之后進(jìn)行硬件調(diào)試，實現(xiàn)了設(shè)計要求。在電路焊接的過程中應(yīng)注意以下事項：1.焊接時，要使焊點(diǎn)周圍都有錫，將其牢牢焊住防止虛焊。2.焊接時，注意極性電容的極性。3.在焊接時，不要把芯片插入底座中焊，防止燒壞。4.晶振在焊接時應(yīng)盡量與單片機(jī)靠近。4. 結(jié)果與結(jié)論4.1 結(jié)果 經(jīng)過兩個星期的努力，終于完成了定時與計數(shù)顯示燈的設(shè)計，當(dāng)接

20、好電源后，與相連的發(fā)光二極管以五十秒的間隔不停地閃爍，與相連的的發(fā)光二極管每隔十秒交替閃爍，在此過程中其余六個燈一直保持點(diǎn)亮，當(dāng)按下復(fù)位鍵后，八個燈全部點(diǎn)亮，故其實現(xiàn)了定時與計數(shù)的功能，如附錄2所示。4.2 結(jié)論本設(shè)計采用所選用的硬件和軟件方案，設(shè)計了一款定時與計數(shù)顯示燈，它能完成定時與計數(shù)的功能，單片機(jī)p1端口接8只led，t0設(shè)置為定時方式，t1設(shè)置為計數(shù)方式。t0定時時間為50ms，計滿產(chǎn)生的輸出信號由p1.7口led顯示。同時，將該信號輸入到t1作為t1的計數(shù)輸入脈沖。t1初始值為100，則計滿所需時間為50ms2100，即10s，計滿輸出信號由p1.0口led顯示，因此p1.0端口的點(diǎn)亮熄滅交替。5. 收獲與致謝 通過本次為期兩周的課程設(shè)計，使我收獲頗豐，首先我對單片機(jī)的中斷以及定時都有了更深的理解，同時還學(xué)會了proteus和keil的運(yùn)用，為以后的學(xué)習(xí)也奠定了一個良好的基礎(chǔ)，當(dāng)然我也學(xué)會了團(tuán)隊協(xié)作的精神，這對以后的工作也有很大的幫助，這次課程設(shè)計是本科階段一個非常重要的鍛煉機(jī)會，獲益匪淺。在這次課程設(shè)計中非常感謝李紅安和段德功老師的悉心指導(dǎo)，在李老師和段老師的指導(dǎo)下我們遇到的難題都一一解決，最終課程設(shè)計非常順利的完成。 6. 參考文獻(xiàn) 1 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2