單片機課設報告

1、1設計目的11.1 設計題目1.1.2 題目分析1.2設計原理或方法 22.1 51單片機22.2 STC89C51/52 單片機芯片22.3 定時/計數器的限制32.3.1 TMOD32.3.2 TCON4.2.4 單片機中斷42.4.1 定時器中斷 外部中斷42.5 Proteus 軟彳52.6 Keil 軟彳.5.3系統(tǒng)硬件線路設計圖 63.1 對于外部中斷的使用 63.2 LED 連接63.3 晶振電路7.4基于51單片機的程序代碼與分析 84.1 程序框圖84.2 C51 代碼1.5基于Proteus軟件的仿真 電路圖1.15.2 結果展示1.25.3

2、結果分析136實物設計步驟和展示 .146.1 設計步驟146.1.1 元件清單14,6.1.2 焊接156.1.3 調試156.2 實物運行展示 1.66.3 優(yōu)點和問題 167心得體會171設計目的1.1 設計題目使用51單片機設計一個由8個發(fā)光二極管組成的可控動態(tài)閃爍系統(tǒng)、要求 8個發(fā)光 二極管初始狀態(tài)為全滅,然后每間隔1秒,從右向左依次點亮一個發(fā)光二極管,當 8個發(fā) 光二極管全被點亮后,再回到全滅狀態(tài),循環(huán)進行.硬件平臺要求如下：1 .需要具有可驅動點亮的8個發(fā)光二極管；2 .設計+“和發(fā)個按鍵；軟件要求實現：1 .設計1秒定時的實現方式；2 .初始化程序：系統(tǒng)初始狀態(tài),中斷及定時計時

3、器的初始化；3 .主程序：2個鍵的掃描,按一下+鍵,移動速度加快一級量級自定,按一下 鍵,移動速度減慢一級；并指出快慢一級的時間是多少4 .定時計時器中斷效勞程序：動態(tài)閃爍限制.1.2題目分析在本設計題目中,發(fā)現了以下的要點：1 .中斷2 .定時中斷可以利用本身的定時器和外部中斷類型.發(fā)現如果需要設計1秒定時,那么對于一個6MHz晶振芯片來說,其機器周期為 2us, 根據T0的工作方式1來看,其最大的計數數據為2A16=65536 ,而實際上,其定時初值不 可能這么大,需要500000才可以計時1秒.于是在程序中實現一個循環(huán),使其變成一種 25*40ms=1s的情況,即使T0能夠循環(huán)中斷25次

4、才會有LED的狀態(tài)變化.2設計原理或方法2.1 51單片機單片機Microcontrollers 是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術把具 有數據處理水平的中央處理器 CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O 和 中斷系統(tǒng)、定時器/計數器等功能可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉 換器、A/D轉換器等電路集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),在 工業(yè)限制領域廣泛應用.從上世紀 80年代,由當時的4位、8位單片機,開展到現在的 300M的高速單片機.2.2 STC89C51/52單片機芯片STC89C52RC是STC公司生產的一種低功耗、高性能C

5、MOS8位微限制器,具有8K字 節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器.STC89C52使用經典的MCS-51內核,但是做了很多的改良使 得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能.在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可 編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式限制應用系統(tǒng)提供靈活有效的解決方案.具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash, 512字節(jié)RAM, 32位I/O 口線,看門狗定時器,內置4KB EEPROM, MAX810復位電路,3個16位定時器/計數器,4個外部中斷,一個7向量4 級中斷結構兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構,全雙工用行口.另外 STC89C52可 降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,

6、支持2種軟件可選擇節(jié)電模式.空閑模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護方式下,RAM內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止.最高運作頻率 35MHz, 6T/12T 可選.IHTD/rl. ：!士TP3. 4T1/P3. WPJ, &WPS. 7XTALSXTAL1VS£JJLUEUET2/P1. 0 CBX/PL I刑.W PL 3 E-L iFb 5 Pl書 PL 7RUTRKD/PJ. QTKD/P3, 1rrc+泛里酉羽UUF一 mm三三POLO/ADO PC. 1/ADI P 0.2/AD

7、C F0, 3/AD3 PO. 17AjJiPQ - 5/AU5 Ptk 國/MB PC. 7/AJJ7 KA MEJFRQG FsenP2.叫 M P2. 6/A33 F2. 4M12 PZ. 37AU F丸W浴舊 P'S, 9/A9GM圖2.1芯片引腳圖2.3 定時/計數器的限制2.3.1 TMOD存放心I MODA位的功能描述不可位尋址TMOD W： 8gH765432 I 0CATEcTMlM0CATEc/tMJMOL/L/定時器1定時器0位符號OD.7?GATEOD3/GATEIMUD.6/C/TTMGD.2/C/T功能TMOD. 7限制定時器L置那么只有在而FT腳為高及TR

8、I限制位置1 時才可翻開定時器,計數器幾TMOD. 3限制定時器口,置.1時只有花而腳為高及TK.限制位S1 時才可翻開定時器/計數器必TMOD, 6限制定時器1用作定時器或計數器清零那么用作定時器 從內部系統(tǒng)時鐘輸入,置1用作計數器從T1/P3.5腳輸入TMOD 2限制定時器0用作定時器或計數器,清零那么用作定時罌 從內部系統(tǒng)時鐘輸入.廿1用作計數器從T0/P3. 4腳輸入圖2.2 TMOD各位功能描述2.3.2 TCONICON外部中斷.觸發(fā)方式選擇位 外部中斷0請求標志位 外部中斷一觸發(fā)方式選擇位 外部中斷1清求標志位 定時器.運行限制位 定時需.溢出標志位 定時器一運行限制位 定時器I

9、溢出標志位用于定時/記數器用于中斷TF1TR1TFOTROIE1rri1E0rroTCu：l. 7TCON. 6TCON.STCON.3TCON.2T<orj._工 ON.圖2.3 TCON各位功能描述2.4 單片機中斷中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng).中斷系統(tǒng)是計算機的重要組成局部.實時限制、故障自動處理、計算機與外圍設備問 的數據傳送往往采用中斷系統(tǒng).中斷系統(tǒng)的應用大大提升了計算機效率.中斷過程分為中斷請求、中斷執(zhí)行、中斷返回.2.4.1 定時器中斷在此題中,使用的是定時器 T0的工作方式1 16位定時計數,在此方式中,以T0 計數溢出為一個中斷請求.2.4.2 外部中斷在此題中

10、,使用兩個按鍵分別觸發(fā)兩個外部中斷口INT0、INT1低電平來請求中斷.其中一個+按鍵表示提升led的頻率、一個“-按鍵表示減少led的頻率2.5 Proteus 軟件Proteus軟件是英國Lab Center曰ectronics公司出版的EDA工具軟件該軟件中國總 代理為廣州風標電子技術.它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿 真單片機及外圍器件.它是目前比擬好的仿真單片機及外圍器件的工具.雖然目前國內推 廣剛起步,但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科 技工作者的青睞.Proteus是英國著名的EDA工具仿真軟件,從原理圖布圖、代碼調試到 單片機與外

11、圍電路協同仿真,一鍵切換到PCB設計,真正實現了從概念到產品的完整設計. 是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺, 其處理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR ARM、8086 和 MSP430等,2021年又增加了 Cortex和DSP系歹處理器,并持續(xù)增加其他系列處理器模 型.在編譯方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器.本次使用的是Proteus7.8版本.2.6 Keil 軟件Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)

12、,與 匯編相比,C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學易用. Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫治理和一個功能強大的仿真調試器等在內 的完整開發(fā)方案,通過一個集成開發(fā)環(huán)境NVision將這些局部組合在一起.運行 Keil軟 件需要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng).3系統(tǒng)硬件線路設計圖3.1對于外部中斷的使用MJl/RDL' TO.WPI POi 皚 口：町泗店 ro.BffiDB PCLFMD7IPiOfAflP11融P32JA1CF2 3AMiP2 32P2.5JAI3 FSJAH F2.TJA1I5PM 保*口.l. |

13、!-L-P3.SfrJTOP- 4'-P3 5/F1P3.G 怛P3 7市-L£ 上LLR11一電：圖3.1外部中斷的兩個按鍵設置3.2 LED連接圖3.2 LED的連接3.3晶振電路XTAL1和XTAL2指的是8051系單片機上常見的用于接 耨振"(晶體諧振器-Crystal Resonator")的兩個引腳.從原理上來說,這兩個引腳和MCU內部一個反相器相連接.這 個反相器與外部的 軸振組成一個構成一個皮爾斯振蕩器(Pierce oscillator).由于這個振 蕩器集成在器件內部的組件比擬簡單：一個反相器和一個電阻.適于各種數字IC的設計制造流程.

14、4基于C51的程序框圖與代碼4.1程序框圖4.2 C51代碼#include <REG52.H>unsigned char i=0; unsigned char a=0,k;char led_mod=0xfe,0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0,0x80,0x00,0xff ;/ 九個亮滅狀態(tài) bit T1S_flag;int0() interrupt 0/定義外部中斷0程序a+;如果外部中斷0被響應(-按鈕按下),那么狀態(tài)周期變化50ms) int1() interrupt 2定義外部中斷1程序a-;如果外部中斷1被響應(+按鈕按下),那么) time0() int

15、errupt 1定義定時器T0中斷程序 TH0 = (65536-20000-1000*a)/256;/ 對 T0 高位置數 40ms (a=0 時)TL0 = (65536-20000-1000*a)%256; / 對 T0 低位置數 k+;機器周期2us,那么設置的40ms需要循環(huán)25次才可以if(k=25)/k為25時表示已經計數到1s T1S_flag=1; k=0; ) ) void main(void) TMOD = 0x01; /T0工作于方式1 (16位定時計數) TH0 = (65536-20000-1000*a)/256;/ 為 T0 高位置數TL0 = (65536-20

16、000-1000*a)%256; / 為 T0 低位置數 k=0;/k賦初值IT0 =1;外部中斷0低電平中斷方式IT1 =1; 外部中斷1低電平中斷方式EX0 =1; 允許外部中斷0EX1 =1; 允許外部中斷1PX0 =1; /INT0的中斷優(yōu)先級別高,假設兩鍵同時按下那么響應外部中斷0ET0 =1; 允許T0中斷EA= 1;開總中斷TR0= 1; 啟動定時器T0while(1) 循環(huán)根據led_mod規(guī)定的LED亮滅九種情況(if(T1S_flag=1)(T1S_flag = 0;P1=led_modi; 輸出使LED對應亮滅i+ ;if(i=9) i=0;/ 產生循環(huán)5基于Proteu

17、s軟件的仿真5.1電路圖E*?11種1 K拙e F3MSE5WE K&也睡 K卅JW*2 I 陽 t Pi 2*W 筆a* 蚓窗E 安除電 上Mm百 F2 WD8即工K1IM-rajiffiS SihJlIPAHFI圖5.1仿真電路圖5.2結果展示KF*iIUT|R.g FT AH眩5口rzjayi * FtW修 3 Fl. "Hrtf" ni rirUKhX ! » !, ImlFTFp i WTTd Ek rzNir* inProteus仿真展示(1)reari»-rinT- SEE Inl-VAfi PZWID 3*11m; tj.-rrM

18、 rsHTQ FlJjHTI岬 nr' M-WTWX-AHh-I,1“一 TTTm 3IE3i4BF圜»:黑莉rjjsri i尸.777“臂圖5.3 Proteus仿真展示(2)在此電路圖中,可以看到一種比擬符合預想的結果,首先開始調試后,所有的 LED會 根據1秒規(guī)定的時間亮滅改變狀態(tài),且按鍵也會對 LED的變化快慢產生規(guī)定的影響.每按 下按鍵,具都會相應變化50ms的快慢.6實物設計步驟和展示6.1 設計步驟6.1.1 元件清單Bill Of Materials For Danpiamii.DSNDesign Title：danpianjLDSNAuthor：<NO

19、NE>Revision：<NONE>Design Created：2021Ae12OA27EODesign Last Modified：2021Ae 10Al0EOTotal Parts In Design ：2411 RcsEorsQuantity 一熊口8£ Valu gOrdw£<!目8R1-R810003R9-R1110k3 CapacitorsQuan 工 ityRefe rances丫曰心巳6dlCnde2C% C230pF1C310uF1 Integrated CircuiteQuantityRef巳rensr HueOrtkCode1

20、J1AT89C518 DiodesQuantW；Refe 博nuer Valu§OdiCMeSD1-D8LED-RED1 MiscHlanecnnQuantityRe佗ences 川 ue.加Codr1X1CRYSTAL圖6.1仿真中元件清單注：在采購元件時,我們使用了 STC89C52芯片、220.電阻以及6MHz晶振圖6.1焊接效果6.1.3調試經過調試,實物從燒入程序、燈的亮滅和按鍵的作用都是正常的,程序完整且實物可 以使用.6.2 實物運行展示圖6.2實物運行展示6.3 優(yōu)點和問題本實物中需要冷啟動寫入程序,且斷電仍能保證其程序存在.LED亮度符合要求,且會根據仿真結果定時換

21、狀態(tài).只是時間不會根據理論上的變化.在反復檢查了電路后,為了能夠到達要求我適當調 大了程序中的k值并且反復燒入單片機芯片進行測試.電路中只需要燒入程序,下一次可以直接通電使用而不需要再次燒入程序o7心得體會這個學期的單片機課已經早早的上完了,但是理論純屬理論,沒有與實踐的結合總讓 我們學的不踏實,感覺沒有到達學以致用的效果.關于這次課程設計,我們小組花費了比 較多的心思,分工合作,既是對課程理論內容的一次復習和穩(wěn)固,還讓我們豐富了更多與 該專業(yè)相關的其他知識,比方軟件應用等.我覺得在設計課程過程中遇到問題是很正常.除了對此次設計的準備工作之外,我們 還學到了很多平時難得的東西,首先是團隊協作,在這次設計當中,難免和同學產生觀點 和意見的分歧,以及分工明細、時間安排等不合理,通過這次設計,我們體會到了團結合 作的重要性及力量之強大,還有讓我們處理事情更加有條理, 思路更加清楚明了了,發(fā)現、 提出、分析、解決問題和實踐水平的提升都將受益于我在以