單片機(jī)60秒倒計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、倒計(jì)時(shí)項(xiàng)目報(bào)告 姓名：楊曉博班級(jí)：電子09-2學(xué)號(hào): 0950213227目錄第一章 摘要第二章 實(shí)驗(yàn)任務(wù)第三章 實(shí)驗(yàn)主要器材3.1 AT89S51芯片概述3.2 LED數(shù)碼管顯示器概述第四章 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 硬件設(shè)計(jì)4.2 軟件設(shè)計(jì)第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1 調(diào)試與仿真第六章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)第一章 摘要 近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 模擬多通道壓力系統(tǒng)是利用壓力

2、傳感器采集當(dāng)前壓力并反映在顯示器上，它可以分析壓力過(guò)量程，并發(fā)出報(bào)警。并采用電子秤原理可根據(jù)輸入單價(jià)準(zhǔn)確的計(jì)算出物體的金額。本篇論文討論了簡(jiǎn)單的倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作 ，對(duì)于倒計(jì)時(shí)器中的四位LED數(shù)碼顯示器來(lái)說(shuō)，我為了簡(jiǎn)化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專(zhuān)門(mén)的硬件譯碼器，而采用軟件程序進(jìn)行譯碼。第二章 實(shí)驗(yàn)任務(wù)任務(wù)說(shuō)明：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的多功能60s倒計(jì)時(shí)（1）用單片機(jī)AT89C51的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多功能60s倒計(jì)時(shí)。本例中用兩位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示倒計(jì)時(shí)秒值。并在00時(shí)發(fā)光二極管亮、蜂鳴器響。（2）用PROTEUS設(shè)計(jì)，仿真基于AT89c51單片機(jī)的60s倒計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)。 第三章 實(shí)驗(yàn)主要器材

3、3.1 AT8 9S51芯片概述AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)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位中央處理器和ISP Flash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?xún)r(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4.5V,一般我們選用5V電壓。外形及引腳排列如圖2

4、所示。圖2：89C51的核心電路框圖l 主要特性與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)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 l 管腳說(shuō)明（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(hào)的輸入端）。（2）控制線引腳（4個(gè)）RST/Vpd：復(fù)

5、位信號(hào)輸入引腳/備用電源輸入引腳；ALE：地址鎖存允許信號(hào)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(hào)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l 振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至

6、內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2 LED數(shù)碼管顯示器概述本設(shè)計(jì)中采用的是7SEGMPX2 DC型號(hào)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3所示：圖3：7SEGMPX2 DC型號(hào)數(shù)碼管l 數(shù)碼管的分類(lèi)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(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)

7、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(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)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(yáng)極接法。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)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

8、極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。 LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼。 為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器段碼（或稱(chēng)字形代碼），組成一個(gè)8字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示.十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼段碼位 D7 D6 D5 D4 D6 D2 D1 D0 顯示段 pd g f e d e b a 字型 共陽(yáng)極段碼 共陰極段碼 字型 共陽(yáng)極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 1 F9H 06H A 88H 2 A4H 5BM B 83H 3 B0H 4FH C C6H 4 99H 66H D A1H 5 92H 6

9、DH E 86H 6 82H 7DH F 84H 7 F8H 07H 空白 FFH 8 80H 7FH P 8CH l 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32

10、個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，

11、這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。l 數(shù)碼管參數(shù)8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來(lái)表示。范圍一般為0.25-20英寸。長(zhǎng)*寬*高：長(zhǎng)數(shù)碼管正放時(shí)，水平方向的長(zhǎng)度；寬數(shù)碼管正放時(shí)，垂直方向上的長(zhǎng)度；高數(shù)碼管的厚度。時(shí)鐘點(diǎn)：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個(gè)點(diǎn)。一般用于顯示時(shí)鐘中的秒。l 數(shù)碼管應(yīng)用數(shù)碼管是一類(lèi)顯

12、示屏 通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流 會(huì)使其發(fā)亮 從而顯示出 數(shù)字 能夠顯示 時(shí)間 日期 溫度 等所有可用數(shù)字表示的參數(shù) 由于它的價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單 在電器 特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛 空調(diào) 熱水器 冰箱 等等 絕大多數(shù) 熱水器用的都是數(shù)碼管 其他家電 也用液晶屏與 熒光屏 l 數(shù)碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時(shí)，推薦使用10-15mA；動(dòng)態(tài)時(shí)，16/1動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，平均電流為4-5mA，峰值電流50-60mA。電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色時(shí)，使用1.9V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)；當(dāng)綠色時(shí)，使用2.1V乘以每段的芯片串聯(lián)的個(gè)數(shù)。l 怎樣測(cè)量數(shù)碼管引腳，分共陰和共陽(yáng)?找

13、公共共陰和公共共陽(yáng)：首先，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，如果有多個(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，如果有多個(gè)LED（一般是8個(gè)），那它就是共陽(yáng)的。也可以直接用數(shù)字萬(wàn)用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負(fù)極。2.3 其他元器件介紹及參數(shù)選擇本設(shè)計(jì)中還用到其他一些元器件，例如：晶振，電容，電阻排，電解電容，開(kāi)關(guān)等等。晶振采用頻率為12MHZ，連接的兩個(gè)電容為30pF；電阻排為

14、470*8，能夠?qū)崿F(xiàn)8個(gè)470歐電阻的等效替換；電解電容為10u；開(kāi)關(guān)功能是在仿真過(guò)程中，按下開(kāi)關(guān)便能實(shí)現(xiàn)60秒復(fù)位。第四章 實(shí)驗(yàn)步驟4.1 硬件設(shè)計(jì)通過(guò)AT89C51型號(hào)單片機(jī)，由P1和P2兩組I/O引腳分別控制兩個(gè)7SEGCOM ANODE型號(hào)數(shù)碼管，分十位控制和個(gè)位控制，達(dá)到顯示60秒倒計(jì)時(shí)的目的。通過(guò)復(fù)位電路，在仿真過(guò)程中點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)60復(fù)位。4.2 軟件設(shè)計(jì) l 定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值計(jì)算（1）本電路應(yīng)用TIMER0 MODE 16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)到1秒的時(shí)間。本設(shè)計(jì)中，設(shè)定中斷每次溢

15、出時(shí)間50ms。（3）由上式得知，循環(huán)20次即可達(dá)到1秒定時(shí)，即： N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000X=65536-5000=15536=3CB0H（4）由上式得知5000個(gè)脈沖，首先需設(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，定時(shí)1秒。（5）上電時(shí)，顯示60，開(kāi)始倒數(shù)計(jì)時(shí)按下開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。l 軟件程序#include sbit K1=P20;/加1sbit K2=P21;/減1sbit K3=P22;/暫停sbit K4=P23;/啟動(dòng)sbit S0=P36;sbit S1=P

16、37;sbit F=P25; /蜂鳴器sbit LED=P24;void disp (unsigned char n);unsigned char m=0;unsigned char n=10;unsigned char codeD=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; void delay(unsigned int a) unsigned char b; while(-a) for(b=0;b19) n-; if(n=0)LED=0;F=0;while(1) disp(0);m=0; m=0;第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果5.1 調(diào)試與仿真l

17、 系統(tǒng)調(diào)試工具keil c51調(diào)試的主要方法 ：1. 啟動(dòng)Keil c51 2. 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(lèi)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?cè)龠x擇：文件菜單FileSave As? （另存為）彈出 對(duì)話框后，我們文件名框中鍵入First.c（注意文件后綴名是 .c）保存。C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選擇Add Files to G

18、roup ，Source Group 1，選擇添加 Add。編譯運(yùn)行，檢查程序是否有錯(cuò)誤。l PROTEUS軟件調(diào)試方法：首先用Keil軟件將C編譯成HEX文件，打開(kāi)Keil軟件，新建一個(gè)文檔，輸入C程序，保存成C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(kāi)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(duì)應(yīng)的HEX驅(qū)動(dòng)文件，然后點(diǎn)擊開(kāi)始，進(jìn)行調(diào)試。l 仿真圖：第六章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次我們做了60秒倒計(jì)時(shí)實(shí)驗(yàn)。完成此次試驗(yàn)共有4人，實(shí)驗(yàn)以AT89C51 為核心部件，利用軟件編程，通過(guò)鍵盤(pán)控制和LED實(shí)現(xiàn)顯示的功能、報(bào)警功能，并能實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)題目的基本要求和發(fā)揮部分。盡量做到硬件電路簡(jiǎn)單穩(wěn)定、減小電磁干擾和其他環(huán)境干擾，充分發(fā)揮軟件編程的優(yōu)點(diǎn)，減小因元器件精度不夠引起的誤差。本設(shè)計(jì)方案具有造價(jià)低，工作可靠，功能多，智能化，實(shí)