60S倒計(jì)時(shí)裝置綜述綜述

1、題目學(xué) 院專 業(yè)姓 名學(xué) 號(hào)任課教師目 錄1 設(shè)計(jì)要求12 設(shè)計(jì)目的13 具體設(shè)計(jì)13.1 問題分析13.2 總體設(shè)計(jì)思想33.3 具體實(shí)現(xiàn)方法33.4 電路圖原理43.5 程序設(shè)計(jì)54 軟件調(diào)試94.1 Keil C5194.2 PROTEUS95 設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)分析106 總結(jié)10參考文獻(xiàn)111 設(shè)計(jì)要求應(yīng)用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及其中斷實(shí)現(xiàn)60s倒計(jì)時(shí)，并將倒計(jì)時(shí)過程顯示在LED數(shù)碼管上，倒計(jì)時(shí)循環(huán)進(jìn)行。繪制系統(tǒng)硬件接線圖，并進(jìn)行系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)。畫出程序流程圖并編寫程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。此裝置是實(shí)際倒計(jì)時(shí)牌的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。2 設(shè)計(jì)目的此次設(shè)計(jì)是我們更進(jìn)一步了解基本電路的設(shè)計(jì)流程，提高自己的設(shè)計(jì)理念，豐富自

2、己的理論知識(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，使自己的動(dòng)手動(dòng)腦能力有更進(jìn)一步提高，為自己今后的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)，為自己的專業(yè)技能打好基礎(chǔ)。通過解決實(shí)際問題，鞏固和加深“單片機(jī)原理及接口技術(shù)”課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，基本掌握單片機(jī)應(yīng)用電路的一般設(shè)計(jì)方法，提高電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ由顚纹瑱C(jī)軟硬知識(shí)的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)注重對單片機(jī)工作原理以及顯示原理的理解，以便今后自己在單片機(jī)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和開發(fā)打下基礎(chǔ)，提高自己的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論知識(shí)，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。本次設(shè)計(jì)的重要意義還在于對單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進(jìn)

3、一步的了解，同時(shí)還對單片機(jī)的接口技術(shù)，中斷技術(shù)和控制方式作更深層次的了解。3 具體設(shè)計(jì)3.1 問題分析在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的人性化和智能化已經(jīng)非常成熟，其發(fā)展前景仍然不可估量。如今的人們需求的是一種能給自己帶來方便的電子產(chǎn)品，當(dāng)然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？單片機(jī)的引入就是一個(gè)很好的例子。單片機(jī)又稱單片微型計(jì)算機(jī)，也稱為微控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，單片機(jī)是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集CPU，RAM，ROM，I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片上的器件。單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。目前

4、單片機(jī)已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)已在廣闊的計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)得淋漓盡致電器因此，單片機(jī)已成為電子類工作者必須掌握的專業(yè)技術(shù)之一。單片機(jī)就是一個(gè)微型中央處理器，通過編程即能完成很多智能化的工作 ，因此它的出現(xiàn)給電子技術(shù)智能化和微型化起到了很大的推動(dòng)作用。本設(shè)計(jì)將采用89C51單片機(jī)，89C51單片機(jī)是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)自帶5個(gè)中斷，兩個(gè)16位定時(shí)器32個(gè)I/O口

5、，可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除多次，功能相當(dāng)強(qiáng)大。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器。89C51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。面對如此功能強(qiáng)大的單片機(jī)，結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該要用到單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路以及外圍的顯示接口電路。對與時(shí)鐘，它有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種

6、實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法。在顯示方面，有著多種選擇，但是8段LED數(shù)碼管足以滿足此次設(shè)計(jì)的要求了。LED數(shù)碼顯示器是一種有LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為8段發(fā)光二極管數(shù)碼器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖（a）所示：圖1 LED數(shù)碼管LED數(shù)碼顯示器有如下兩種連接方法：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

7、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。3.2 總體設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)是基于AT89C51單片機(jī)及顯示電路設(shè)計(jì)，用定時(shí)器計(jì)數(shù)器T1，選12MHZ的晶振，宜選用方式1?；径〞r(shí)時(shí)間為50ms，則定時(shí)溢出次數(shù)達(dá)20次為定時(shí)1s。顯示器采用共陽數(shù)碼管，靜態(tài)顯示。每1s顯示刷新一次。3.3 具體實(shí)現(xiàn)方法根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，可初步將系統(tǒng)分為二大功能模塊：主電路、顯示電路。進(jìn)一步細(xì)說，主電路選用AT89C51作為中央處理器，系統(tǒng)采用12MHZ的晶振；采用顯示電路由兩個(gè)共陽數(shù)碼管，顯示內(nèi)容有倒計(jì)時(shí)器的個(gè)位以

8、及十位,十位通過P0口直接輸出數(shù)據(jù)；個(gè)位通過P2口直接輸出數(shù)據(jù)。對于本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以將功能分成如下部分：1）由于單片機(jī)內(nèi)部振蕩方式電路簡單，時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，是獨(dú)立的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的首選，故本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式，采用12MHZ的晶振。本設(shè)計(jì)電路采用定時(shí)器T1產(chǎn)生定時(shí)中斷，由于本設(shè)計(jì)需要50ms的基本時(shí)間，故選擇其工作在定時(shí)方式1下。這時(shí)定時(shí)器T1是一個(gè)16位的計(jì)時(shí)器，由它產(chǎn)生50ms的基本定時(shí)中斷，二十次中斷后將得到1s的時(shí)間。圖2 晶振電路圖2）對于顯示電路，本設(shè)計(jì)采用兩位8段共陽極LED數(shù)碼管顯示。上電顯示最大倒計(jì)時(shí)時(shí)間60，每1s顯示刷新一次。圖3顯示電路圖3.4

9、電路圖原理圖4 硬件原理圖113.5 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)主流程和定時(shí)中斷服務(wù)流程圖如圖1，如圖2所示。圖5倒計(jì)時(shí)主流程圖圖6 六十秒倒計(jì)時(shí)中斷服務(wù)流程圖程序設(shè)計(jì)如下：ORG 00HSJMP STARORG 001BHSJMP T1SORG 30HSTAR:MOV R2,#60MOV R4,#20HMOV IE,#88HMOV TMOD,#10HMOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HSETB TR1ACALL DISSJMP $T1S:MOV TH1,#3CHMOV TL1,#0B0HDJNZ R4,T1S1MOV R4,#20DJNZ R2,T1S0CLR TR1T1S0:ACALL

10、 DIST1S1:RETISEG7:INC AMOVC A,A+PCRETDB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB 99H,92H,82H,0F8HDB 80H,90H,88H,83HDB 0C6H,0A1H,86H,8EHDIS:MOV A,R2MOV B,#10DIV ABACALL SEG7MOV P1,AMOV A,BACALL SEG7MOV P2,ARETEND4 軟件調(diào)試4.1 Keil C51 Keil C51仿真器是一款利用KEIL C51 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SS

11、T89C58的IAP功能，所謂IAP功能是In application program 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，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KEIL C51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)，flas

12、h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(dòng)Keil c512）新建一個(gè)工程。Project菜單New project ，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） 在工程中加入文件。新建一個(gè)文件，文件菜單FileNew，我們再選擇：文件菜單FileSave As? （另存為）彈出 對話框后，我們文件名框中鍵入First.ASM（注意文件后綴名是 .ASM）保存。ASM文件建好啦?，F(xiàn)在我們把文件加入到工程中去。 點(diǎn)擊Target 1前面的+號(hào)，右鍵單擊Source Group 1

13、選擇Add Files to Group ，Source Group 1，選擇添加 Add。編譯運(yùn)行，檢查程序是否有錯(cuò)誤。4.2 PROTEUS Proteus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(hào)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

14、一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件。調(diào)試方法：首先用Keil軟件將匯編語言編譯成HEX文件，打開Keil軟件，新建一個(gè)文檔，輸入?yún)R編程序，保存成ASM格式文件，然后新建工程，連接單片機(jī)為AT89C51，選擇Options for target，選擇OUTPUT子菜單，在Create HEX Fi前打鉤，DeBug子菜單中，Settings選擇ProteusVSM Simulator，USE前打鉤，再次運(yùn)行文件，成功后在目錄下會(huì)生成HEX文件，打開Proteus軟件，或直接點(diǎn)擊DSN文件，雙擊單片機(jī)模板，點(diǎn)擊文件夾式樣的圖標(biāo)選擇對應(yīng)的HEX驅(qū)動(dòng)文件，然后點(diǎn)擊開始，進(jìn)行調(diào)試。5 設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)分析本設(shè)計(jì)是一個(gè)采用了由內(nèi)部振蕩的時(shí)鐘方式、采用靜態(tài)顯示LED數(shù)碼管。因此該系統(tǒng)使用的電子器件少、外圍電路簡單，定時(shí)精準(zhǔn)，系統(tǒng)消耗的功耗小，剩余的I/O接口多便于擴(kuò)展其他功能。6 總結(jié)第一次運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中又遇到了種種困難，又感覺到要完成此次設(shè)計(jì)還需要花費(fèi)很大的時(shí)間和精力。但是經(jīng)過和同學(xué)的共同努力，運(yùn)用科學(xué)的分析方法，最終順利完成了本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)。在這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中，我覺得最大的收獲就是提高了自己的動(dòng)手及思考解決問題的能力，把平時(shí)學(xué)習(xí)的只是融會(huì)貫通，相互聯(lián)系，最后才做出一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)