單片機課程設(shè)計報告書

1、課程設(shè)計報告（ 2010 2011 學年 第 2 學期）課程名稱：單片機課程設(shè)計班級：學號：姓名：指導教師：2011 年 03 月一、目的運用所學理論知識及實驗方法解決實際問題，通過這些活動培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。具體表現(xiàn)在構(gòu)造一個控制系統(tǒng)框架的能力；檢索和閱讀文獻資料的能力；綜合運用所學專業(yè)知識使之對所設(shè)計系統(tǒng)具有獨立調(diào)試的能力和故障處理的能力；繪圖能力；計算機運用能力；邏輯思維能力與形象思維能力；文字及口頭表達的能力；撰寫實習報告的能力。二、容和要求1、用 PROTEL99SE畫單片機系統(tǒng)原理圖；2、焊接電路板；3、根據(jù)編程任務(wù)要求編寫并調(diào)試程序；4、撰寫報告；5、參加實習成果驗收及

2、面試或考試；任務(wù) 1：交通燈(1) 基本要求： 以單片機為核心設(shè)計一個完整的交通燈模擬系統(tǒng)。所謂模擬就是以每組有綠，紅，黃色3 支共兩組發(fā)光二極管表示交通信號燈，數(shù)碼管2 只共兩組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。在雙干線路口上，交通信號燈的變化是定時的。假定：(1) 、放行線 : 綠燈亮放行 25 秒，黃燈亮警告 5 秒然后紅燈亮禁止。(2) 、禁止線 : 紅燈亮禁止 30 秒，然后綠燈亮放行。使兩條路線交替地成為放行線和禁止線，就可以實現(xiàn)定時交通控制。假定以P1 口線接 6 支發(fā)光二極管（即交通信號燈） ，因為電路中有反相器的關(guān)系，所以口線輸出高電平則“信號燈”熄滅，口線輸出低電平則“信號

3、燈“亮。(2) 進階要求一： 在基本要求的基礎(chǔ)上，要求紅綠燈時間可通過按鍵設(shè)置，例如紅燈60 秒，綠燈 52 秒，黃燈 8 秒。提示：時間設(shè)置一定是要遵循以下規(guī)律：紅燈時間綠燈時間黃燈時間。任務(wù) 2：秒表要求：至少包括4 個功能：時間清零；啟動計時；暫定計時；繼續(xù)計時；計時最小單位 0.1 秒，最大計時時間999.9 秒。三、過程（如實際程序開發(fā)、電子制作，詳細說明有關(guān)原理、開發(fā)過程、調(diào)試過程、結(jié)果）交通燈：( 一) 、功能描述：這是一個交通燈模擬系統(tǒng)，每組有綠，紅，黃色3 支共兩組發(fā)光二極管表示交通信號燈，數(shù)碼管 2 只共兩組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。在雙干線路口上，交通信號燈的變化

4、是定時的。初始時間設(shè)定為紅燈30 秒，綠燈 25 秒，黃燈 5 秒，在此基礎(chǔ)上可通過按鍵修改紅綠燈的時間。( 二) 、硬件部分：電源模塊：1、模塊功能簡介：此模塊為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V 電壓。2、電路圖：3、所用芯片介紹：LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件的替代品， 它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強的輸出電流驅(qū)動能力，從而為 MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強有力的保證。主要特性：最大輸出電流：3A；最高輸入電壓： LM2576為 40V，LM2576HV為 60V；輸出電壓： 3.3V 、5V、12V、15V 和 ADJ（可調(diào)）等可選；振動頻率：52kHz；轉(zhuǎn)換效率：

5、75%88%（不同電壓輸出時的效率不同）。VCC電源接通而實現(xiàn)的。單片機最小系統(tǒng)模塊：1、模塊功能介紹：本系統(tǒng)包括時鐘電路和復位電路。本課程設(shè)計采用的單片機是SST89E58，晶振采用 12MHz。2、電路圖：以上電路包括時鐘電路和復位電路。時鐘電路是由振蕩電路和分頻電路組成， 其中振蕩電路是由反相器以及并聯(lián)外接的石英晶體和電容構(gòu)成，用于產(chǎn)生振蕩脈沖；分頻電路則用于把振蕩脈沖分頻，以得到所需要的時鐘信號。晶振采用 12MHz。復位電路是采用的按鍵電平復位，通過使復位端經(jīng)電阻與3、所用芯片介紹：SST89E58是通用的 8 位系列兼容微處理器，工作電壓在 4.5V 和 5.5V 之間；部 RAM

6、 共有 1KB；4 個 8 位并行雙向 I/O 口(32 個 I/O 引腳 ) ；有 4 個中斷源 (2 個定時器中斷和 2 個外部中斷 ) ；采用 40 引腳雙列直插式的封裝形式。8 段數(shù)碼管顯示模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來顯示實驗中藥顯示的時間等數(shù)字。這是由條形發(fā)光二極管組成“ 8”字形的 LED顯示器。發(fā)光響應(yīng)快，亮度強，高頻特性好。2、電路圖：為了給發(fā)光二極管加驅(qū)動電壓，上圖中公共引腳的接法為共陽極接法，把發(fā)光二極管的陽極連在一起作為陽極公共引腳，這樣陰極引腳上加低電平時即可導通點亮。3、顯示原理介紹：本次課程設(shè)計中為并排使用的4 位數(shù)碼管，采用動態(tài)顯示方式。顯示時通過位控信號采

7、用掃描的方法逐位地循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。雖然在任一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是由于人眼具有的視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果一樣。動態(tài)顯示需要為各位提供段控和位控，把段碼表預先存放在存儲器中，使用時通過查表就可以得到段碼。而通過并行口輸出的相互獨立的位碼則是起選通作用的，用于選擇顯示位。因此，需要用到接口芯片的兩個數(shù)據(jù)口。本設(shè)計中所用的是8155，下面介紹。4、所用芯片介紹：見下頁8155 ：芯片引腳介紹：CE：芯片片選端。/RD、/WR：讀寫信號。ALE：地址鎖存信號。IO/E ：為 IO/RAM選擇線，低電平選擇RAM，高電平選擇 I/O 。PA0PA7為端口 A。PB0PB

8、7為端口。 PC0PC7為端口 C。在設(shè)計中，使用PB口為位碼輸出口，以PB7PB4輸出位控線。 PA口為段碼輸出口，加接 74HC244進行段控輸出驅(qū)動。 因為 8155 只能輸出顯示段碼而不具有控制功能， 所以動態(tài)顯示要靠程序?qū)崿F(xiàn)。LED燈模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來作為模擬交通燈的紅黃綠燈的閃爍。2、電路圖：3、顯示原理介紹：本設(shè)計中使用兩組發(fā)光二極管，采用共陽極接法，陽極公共引腳接 +5V，陰極引腳上加低電平時即可導通點亮。按鍵模塊：1、模塊功能介紹：此模塊用來作為開關(guān)選擇。2、電路圖：使用時，用跳線將所需引腳與相應(yīng)開關(guān)相連接。( 三) 、軟件部分：1、設(shè)計思想：此次設(shè)計是在基本

9、功能上修改的，實現(xiàn)了可修改紅黃綠燈時間的功能。首先，基本功能是兩組發(fā)光二極管表示交通燈信號，4 個數(shù)碼管分 2 組以遞減的方式表示各色信號燈的時間。然后，在此基礎(chǔ)之上，要求紅綠燈時間可通過按鍵設(shè)置，則需要用到相應(yīng)存儲單元來控制時間。2、流程圖：交通燈的基本功能大致可分為兩部分，一部分為信號燈的控制， 另一部分為數(shù)碼管時間的顯示，這兩部分都是通過相應(yīng)的關(guān)系控制的?？煞譃? 種情況： (1) 、 A 組紅燈亮， B 組綠燈亮； (2) 、A 組紅燈繼續(xù)亮， B 組黃燈亮； (3) 、B 組紅燈亮， A 組綠燈亮； (4) 、 B組紅燈繼續(xù)亮， A 組黃燈亮。流程圖如下：定時中斷子程序：中斷服務(wù)程序

10、的主要功能是進行計時操作，設(shè)計一個以 1 秒為周期的中斷子程序。 流程圖如下：定時 中斷入口保護現(xiàn)場計數(shù)器重新加載循環(huán)次數(shù)減 1是否滿 20 次NY秒加 1是否滿紅黃綠時間之和NY秒緩沖單元清零現(xiàn)場恢復返回( 四) 、程序的調(diào)試與運行：程序的調(diào)試運行采用KEILC51編譯器，支持匯編語言和標準C語言。經(jīng)過一系列的調(diào)試之后，終于可以成功運行。秒表 :( 一) 、功能描述：這是一個簡易秒表，具有4 個功能：啟動計時、暫定計時、繼續(xù)計時、時間清零。其中計時最小單位 0.1秒，最大計時時間999.9 秒。( 二) 、硬件部分：詳細請見交通燈硬件部分( 除去 LED燈部分 )( 三) 、軟件部分：1、設(shè)

11、計思想：使用 3 個按鍵實現(xiàn) 4 個功能，其中暫停和繼續(xù)是一個鍵， 這里通過判斷存儲單元的奇偶來選擇暫停和繼續(xù)。主要采用按鍵查詢加中斷定時的方法。2、流程圖：開始開始鍵暫停鍵N清零鍵NYYYN暫停 是暫停存儲單元否按過奇N偶Y開始暫停繼續(xù)清零循環(huán)檢查按鍵其中定時中斷子程序與交通燈思想類似，此處不再敘述。( 四) 、程序的調(diào)試與運行：秒表程序設(shè)計過程中，初步完成時遇到2 個 bug：1、未開始時，按兩下暫停鍵，秒表也會開始計數(shù)；后來加了開始鍵計數(shù)單元，來判斷有沒有開始，若沒有開始，暫停鍵不作用。2、暫停后，按開始鍵也會繼續(xù)；后來加了暫停鍵計數(shù)單元來判斷暫停鍵是否按過，若已按過，開始鍵則不作用。總

12、電路圖：這是總的 PCB圖，其中電源模塊沒有畫出來。附：設(shè)計程序 ( 主要部分 )任務(wù)一：交通燈/*交通燈的基本功能*/LOOP: SETB TR0MOV A,60HADD A,61HMOV 62H,A;62HMOV A,61HADD A,62HMOV 63H,A;63HADD A,60HMOV 64H,A;64HCLR CMOV A,51HSUBB A,61HJC LOOP1;CLR CMOV A,51HSUBB A,62HJC LOOP2;CLR CMOV A,51HSUBB A,63HJC LOOP3;CLR CMOV A,51HSUBB A,64HJC LOOP4;CLR C存放紅燈時

13、間存放紅燈時間加綠燈時間存放紅黃綠時間之和計數(shù)值與61H 比較計數(shù)值與62H 比較計數(shù)值與63H 比較計數(shù)值與64H 比較LOOP1: MOV P1,#0DEHMOV A,62HSETB CSUBB A,51HMOV 53H,A;62H-CLR CSUBB A,60HMOV 52H,A;61H-CLR CSJMP SHUMA1;A組紅燈亮， B 組綠燈亮11011110當前計數(shù)值送到 53H A 組燈52H BLOOP2: MOV P1,#0EEHMOV A,62HSUBB A,51HMOV 53H,A;62H-;A組紅燈繼續(xù)亮，當前計數(shù)值B 組黃燈亮送到兩組11101110MOV 52H,A

14、CLR CSJMP SHUMA1LOOP3: MOV P1,#0F3H;B組紅燈亮， A 組綠燈亮11110011MOV A,63HSETB CSUBB A,51HMOV 53H,AADD A,60HMOV 52H,ACLR CLJMP SHUMA1LOOP4: MOV P1,#0F5H;B組紅燈繼續(xù)亮， A 組黃燈亮 11110101MOV A,64HSETB CSUBB A,51HMOV 53H,AMOV 52H,ALJMP SHUMA1/*設(shè)置黃燈 綠燈的時間 */NEXT1:CLR TR0LCALL DELAY2LCALL DELAY2MOV 60H,#00HMOV 61H,#00HM

15、OV 20H,#00HMOV 21H,#00HMOV P1,#0FFHNEXT:JNB P3.2,COUNTER0;查詢 INT0 口，有外部脈沖時60H 自加 1JNB P3.3,COUNTER1;查詢 INT1 口，有外部脈沖時61H 自加 1JNB P3.5,L;LJMP SHUMAL:LCALL DELAY2LCALL DELAY2LJMP LOOP查詢 , 有外部脈沖時執(zhí)行交通燈紅黃綠基本功能COUNTER0:LCALL DELAY2INC 60HMOV 52H,60HLJMP SHUMACOUNTER1:LCALL DELAY2INC 61HMOV 53H,61HLJMP SHUM

16、ADELAY2: MOV R6,#0FFHDELAY3: MOV R5,#0FFHDJNZ R5,$DJNZ R6,DELAY3RET以上設(shè)置時間部分主要采用查詢按鍵的方法來進行設(shè)置時間，同時送到數(shù)碼管顯示。任務(wù)二：秒表NEXT: MOV R5,25HCJNE R5,#01H,LJNB P3.2,BEGINL:JNB P3.3,COUNT0;以上可以使在暫停的情況下，按開始鍵不會繼續(xù)JNB P3.4,CLEARLCALL DISP;調(diào)用顯示子程序SJMP NEXT;重新循環(huán)NOPNOPNOPCOUNT0:LCALL DELAY2 ; 此段用來判斷有沒有開始，若沒有開始，摁兩下暫停鍵也不會開始

17、MOV R6,26HCJNE R6,#00H,COUNT1LJMP LCOUNT1:;當按鍵存儲單元為奇數(shù)時繼續(xù)，為偶數(shù)則暫停LCALL DELAY2INC 25HMOV A,25HMOV B,#02HDIV ABMOV R7,BCJNE R7,#00H,CONTINUEJMP STOPJMP NEXTBEGIN:LCALL DELAY2;開始，并用26H 記錄INC 26HSETB TR0JMP NEXTSTOP:LCALL DELAY2;暫停CLR TR0JMP NEXTCONTINUE:LCALL DELAY2;繼續(xù)SETB TR0JMP NEXTCLEAR:LCALL DELAY2;清

18、零LJMP MAINDELAY2: MOV R6,#0FFHDELAY3: MOV R5,#0FFHDJNZ R5,$DJNZ R6,DELAY3RET/*定時中斷處理程序*/TIME: PUSH ACC;保護現(xiàn)場PUSH PSWMOV TL0,#0B4H ;賦定時初值MOV TH0,#3CHINC 20HMOV A,20HCJNE A,#2,RETI1MOV 20H,#00H;0.1秒鐘時間到MOV A,21H;21H存放 0.1 秒ADD A,#01HMOV 21H,ACJNE A,#10,RETI1MOV 21H,#00H;一秒時間到MOV A,22H;22H存放 1秒ADD A,#01HMOV 22H,ACJNE A,#10,RETI1MOV 22H,#00H;10秒時間到MOV A,23H;23H存放 10秒ADD A,#01HMOV 23H,ACJNE A,#10,RETI1 ;100秒時間到MOV 23H,#00HMOV A,24H;24H存放 100 秒ADD A,#01HMOV 24H,ACJNE A,