單片機廚房提醒器課程設(shè)計

1、1、課程設(shè)計目的1、通過本次課程設(shè)計加深對單片機課程的全面認(rèn)識復(fù)習(xí)和掌握，對單片機課程的應(yīng)用進(jìn)一步的了解。知道單片機的各個引腳的功能，以及如何通過編寫的程序讓它實現(xiàn)我們所需要的功能，期間要進(jìn)行電路的焊接和程序調(diào)試，最后實現(xiàn)我們所需要的功能。2、掌握定時器、外部中斷的設(shè)置和編程原理。3、通過此次課程設(shè)計能夠?qū)纹瑱C軟硬件結(jié)合起來，對程序進(jìn)行編輯，校驗。4、提高綜合以及靈活應(yīng)用所學(xué)知識，并且從中培養(yǎng)了針對課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊和圖表以及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)和變成以及調(diào)試的動手能力。2、課程設(shè)計正文2.1 設(shè)計所需器材電阻：10K (7個) 300（7個）4.7K(4個)開關(guān)：5個

2、電容：30F （1個） 1kF（1個）晶振：12MHZ（1個）集成芯片：CD4511 （1片） AT89C51（1片） 三極管：NPN8050（5個）共陰極數(shù)碼管：4個蜂鳴器：1個底座：DIP40（2個）DIP20（1個）萬能電路板：1個2.2 設(shè)計任務(wù)和要求本次課程設(shè)計，我們這一組要求做的是廚房提醒器設(shè)計。提醒器在家庭中很實用，能夠幫助提醒人做飯或者做菜的時間等，市面上賣的成品提醒器一般都比較貴，我們可以利用已經(jīng)學(xué)過的知識自制簡易的提醒器。設(shè)計的主要內(nèi)容是采用AT89S52作為控制單元，實現(xiàn)提醒器的設(shè)計。（1）設(shè)計鍵盤輸入電路；（2）設(shè)計顯示電路；（3）合理分配地址，編寫寫程序；（4）利用P

3、ROTEL設(shè)計硬件電路原理圖和PCB圖；（5）軟硬件聯(lián)機調(diào)試；（6）書寫實驗報告。主要技術(shù)要求：（1）設(shè)置提醒器的“開始”鍵，“清除”鍵，“分十位加一”鍵，“分個位加一”鍵和“秒十位加一”鍵。剛通電時和按下“清除”鍵時，均可使顯示器顯示00：00。按下開始鍵，則按照設(shè)定的時間減一定時。當(dāng)顯示器再次顯示為00：00時則蜂鳴器提醒定時到。（2）4個數(shù)碼管分別顯示分十位，分個位，秒十位。 設(shè)計基本原理廚房提醒器設(shè)計，主要的部分是AT89S52，編寫程序，實現(xiàn)軟硬結(jié)合，實現(xiàn)提醒功能。采用中斷的方式，先清除按鈕，然后設(shè)置分十位，分個位，秒十位，然后按開始按鈕開始倒計時，當(dāng)時間變?yōu)?0：00時蜂鳴器提醒則

4、目的實現(xiàn)。 器件說明 .1 CD4511顯示譯碼管CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器。CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，引腳排列如圖 1 所示。其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應(yīng)加高電平。另外 CD4

5、511有拒絕偽碼的特點，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時，a段消隱；顯示數(shù)“9”時，d段消隱，所以顯示6、9這兩個數(shù)時，字形不太美觀 圖3是 CD4511和CD4518配合而成一位計數(shù)顯示電路，若要多位計數(shù)，只需將計數(shù)器級聯(lián)，每級輸出接一只 CD4511 和 LED 數(shù)碼管即可。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300的限流電阻。圖1 CD451

6、1引腳圖圖2 CD4511各引腳接線圖其功能介紹如下： ：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。：3腳是測試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。 ：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級，

7、通常用以驅(qū)動LED。各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個引腳8、16分別表示的是VDD、VSS。 (2).鎖存功能：譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。 （3）譯碼 ：CD4511譯碼用兩級或非門擔(dān)任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。 （4）消隱 BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平

8、，字形消隱。 圖1 AT89C51的引腳圖 圖1 AT89C51的引腳圖.2 AT89C51單片機 AT89C51的引說明和功能說明如下：VCC ：AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。 GND ：電源接地端。 XTAL1 ：接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應(yīng)接地。 XTAL2 ：接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。 RST ：AT89C51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位

9、，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 ALE/ ：ALE是英文"ADDRESS LATCH ENABLE"的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE信號負(fù)跳變來觸發(fā)外部的8位鎖存器 (如74LS373)，將端口P0的地址總線(A0-A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間，ALE引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。當(dāng)問外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。 /VPP 該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼 (存于外部E

10、PROM中)來執(zhí)行程序。因此在8031中，EA引腳必須接低電位，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用AT89C51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)程序指針PC值超過片內(nèi)程序存儲器地址(如8051/8751/89C51的PC超過0FFFH)時，將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器繼續(xù)運行。 此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM、89C51內(nèi)部FALSH時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（8751為2lV、AT89C51為12V、8051是由生產(chǎn)廠方一次性加工好)。 ：此為"Program Store Enable"的縮寫。訪

11、問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產(chǎn)生二次PSEN信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令時，不產(chǎn)生PSEN信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生PSEN信號。 P0口(P0.0P0.7)是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向IO口用。P0口每一個引腳可以推動8個LSTTL負(fù)載。 P2口(P2.0P2.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，當(dāng)訪問外部程序存儲器時，它是高8位地址。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作一般雙向IO口用。每一個引腳可以推動4個

12、LSTL負(fù)載。 P1口(P1.0P1.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，其輸出可以推動4個LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P3口(P3.0P3.7)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ涮厥夤δ芤_分配如下： P3.0 RXD串行通信輸入 P3.1 TXD串行通信輸出 P3.2 外部中斷0輸入，低電平有效 P3.3外部中斷1輸入，低電平有效 P3.4 T0計數(shù)器0外部事件計數(shù)輸入端 P3.5 T1計數(shù)器1外部事件計數(shù)輸入端

13、P3.6 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效 P3.7 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效 2、內(nèi)存空間1、內(nèi)部程序存儲器（FLASH）4K字節(jié)。 2、外部程序存儲器（ROM）64K字節(jié)。 3、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）256字節(jié)。 4、外部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）64K字節(jié)。 只讀程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器分別如下圖所示： 圖2 只讀程序存儲器 圖3 外部數(shù)據(jù)存儲器圖4 內(nèi)部低128字節(jié)地址RAM空間圖6 特殊功能寄存器位地址空間圖5 內(nèi)部高128個字節(jié)地址空間的特殊功能寄存器區(qū)3. 復(fù)位后寄存器狀態(tài)4、中斷入口5、PSW程序狀態(tài)字CY（PSW.7） ：高位進(jìn)位標(biāo)志位。常用“C”表示。 AC（PS

14、W.6） ：輔助進(jìn)位木標(biāo)志。 F0（PSW.5） ：用戶標(biāo)志位。 RS1（PSW.4） ：寄存器組選擇位1。 RS0（PSW.3） ：寄存器組選擇位0。 OV（PSW.2） ：溢出標(biāo)志位。 （PSW.1） ：保留位，無定義。 P（PSW.0） ：奇偶校驗位，在每一個指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個數(shù)是奇數(shù)個則P1，偶數(shù)個則P0。寄存器的選擇：IE中斷允許寄存器EA（IE.7） ：EA0時，所有中斷停用（禁止中斷）。 EA1時，各中斷的產(chǎn)生由個別的允許位決定。 （IE.6） ：保留位，無定義。 ET2（IE.5） ：允許計時器2溢出的中斷（8052使用）。 ES（IE.4） ：允許串行

15、端口的中斷（ES1允許，ES0禁止）。 ET1（IE.3） ：允許計時器1中斷（ET11允許，ET10禁止）。 EX1（IE.2） ：允許外部中斷INT1的中斷（EX11允許，EX10禁止）。 ET0（IE.1） ：允許計時器0中斷（ET01允許，ET00禁止）。 EX0（IE.0） ：允許外部中斷INT0的中斷（EX01允許，EX00禁止）。 IP中斷優(yōu)先次序寄存器TMOD定時計數(shù)器工作方式控制寄存器 GATE ：當(dāng)GATE1時，INT0或INT1引腳且為高電平，同時TCON中的TR0或TR1控制位如為1時，定時計數(shù)器0或1才會工作。 若GATE0，同時只要TCON中的TR0或TR1控制位如

16、為1時，定時計數(shù)器0或1即可工作。 CT ：選擇定時或計數(shù)器模式。當(dāng)CT1為計數(shù)器，由外部引腳T0或T1輸入計數(shù)脈沖。CT0時為計時器，由內(nèi)部系統(tǒng)時鐘提供計時工作脈沖。M1 ：方式選擇位1。 M0 ：方式選擇位0。 M1、M2的操作方式選擇定義如下：TCON定時計數(shù)器工作方式控制寄存器 TF1（TCON.7） ：計時器 1溢出標(biāo)志，當(dāng)計時溢出時，由硬件設(shè)定為1，在執(zhí)行相對的中斷服務(wù)程序后則自動清0。 TR1（TCON.6） ：計時器1啟動控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR1時啟 動計時器工作，TRl=0時關(guān)閉。 TF0（TCON.5） ：計時器0溢出標(biāo)志，當(dāng)計時溢出時，由硬件設(shè)定為1，在執(zhí)行

17、相對的中斷服務(wù)程序后則自動清0。 TR0（TCON.4） ：計時器0啟動控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR0=1時，啟動計時器工作，TR0=時關(guān)閉。 IE1（TCON.3） ：外部中斷1工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時，硬件自動設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清0。 IT1（TCON.2） ： 外部中斷1工作形式選擇，IT1=1時，由下降緣產(chǎn)生外部中斷，IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。 IE0（TCON.1） ：外部中斷0工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時，硬件自動設(shè) 定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清0。 IT0（TCON.0） ：外部中斷0工作形式選擇，IT1=1時，由下降沿產(chǎn)生外部中

18、斷 IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。SCON定時計數(shù)器工作方式控制寄存器SM0（SCON.7） ： 串行通訊工作方式設(shè)定位0。 SM1（SCON.6） ：串行通訊工作方式設(shè)定位1。 SM2（SCON.5） ：允許方式2或方式3多機通訊控制位。在方式2或方式3時，如SM2=1，REN=1，則從機處于只有接收到RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請求標(biāo)志位RI=1，向主機請求中斷處理。被確認(rèn)為尋址的從機復(fù)位SM2=0，才能接收RB8=0的數(shù)據(jù)幀;在方式1時，如SM2=l，則只有在接收到有效停止位時才置位中斷請求標(biāo)志位RI=1;在方式0時，SM2應(yīng)為0。 REN（SCON.4） ：REN，允許/禁止串行

19、接收控制位。由軟件置位REN=1為允許串行接收狀態(tài)，可啟動串行接收器RXD，開始接收信息。軟件復(fù)位REN0，則禁止接收。 TB8（SCON.3） ：在方式2或方式3，它為要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位或清0。例如，可用作數(shù)據(jù)的校驗位或多機通訊中表示地址幀/數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。 RB8（SCON.2） ：在方式2或方式3，是接收到的第9位數(shù)據(jù)。在方式l，若SM20，則RB8是接收到的停止位。方式0不用RB8。 TI（SCON.1） ：發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)串行發(fā)送數(shù)據(jù)第8位結(jié)束時，由內(nèi)部硬件自動置位TI=l，向主機請求中斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位TI=0。在其他方式中，則在停止位開

20、始發(fā)送時由內(nèi)部硬件置位，必須用軟件復(fù)位。 RI（SCON.0） ：接收中斷請求標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)串行接收到第8位結(jié)束時由內(nèi)部硬件自動置位RI=1，向主機請求申斷，響應(yīng)中斷后必須用軟件復(fù)位RI=0。在其他方式中，串行接收到停止位的中間時刻由內(nèi)部硬件置位RI1(例外情況見SM2說明)，必須由軟件復(fù)位RI=0。 其中SM0、SM1按下列組合確定串行通訊的工作方式： PCON電源控制寄存器 SMOD ：雙倍波特率控制位。 ：保留。 GF1 ：通用標(biāo)志。 GF0 ：通用標(biāo)志。 PD ：PD1時，進(jìn)入掉電方式。 IDL ：IDL1時，進(jìn)入凍結(jié)方式。 6、常用波特率與定時計數(shù)器1各參數(shù)關(guān)系 三、數(shù)碼管數(shù)碼

21、管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有LED的陽極連接到共同接點com，而每個LED的陰極分別為a、b、c、d、e、f、g及 dp（小數(shù)點）；共陰極則是把所有LED的陰極連接到共同接點com，而每個LED的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g及dp（小數(shù)點）。圖9 共陰極內(nèi)部接線圖此設(shè)計采用的是共陰極數(shù)碼管，共陰極的LED顯示管的發(fā)光二極管的陽極連在一塊，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平的時候，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示出來，為了使LED顯示器不同的符號和數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點亮，這樣就要為LED顯示器提供代碼，因為這些代碼可以使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而

22、顯示不同的字型，因而該代碼稱之為段碼。2.3 設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計的任務(wù)和要求，需要進(jìn)行硬件和軟件的結(jié)合。 硬件設(shè)計 具體的電路原理圖如下圖10所示： 軟件的分析此廚房提醒器采用的是提醒的方式，有五個按鍵，分別是“開始”鍵，“清除”鍵，“分十位加一”鍵，“分個位加一”鍵和“秒十位加一”鍵，程序需要設(shè)置各個按鍵的時間，然后按開始鍵倒計時，當(dāng)再次顯示00：00時則蜂鳴器提醒到時。具體的程序流程圖如下圖11所示：圖10 廚房提醒器原理圖開始初始化設(shè)置（清零）秒十位設(shè)置是否按下？Y秒十位加一是否為6？Y清零秒十位分個位設(shè)置NN是否按下？Y分個位位加一是否為10？Y清零分個位NN分十位設(shè)置是否按下？Y分十位

23、位加一是否為6？Y清零分十位NN掃描開始鍵是否按下YN定時初始化設(shè)置顯示設(shè)置值按秒減一是否為0NY蜂鳴器報警圖11 流程圖圖12 廚房提醒器PCB圖.1程序如下: MIAOS EQU P3.4 FENGE EQU P3.5 FENSH EQU P3.6 KAISH EQU P3.7 ORG 0000H JMP MAIN ORG 000BH LJMP TIMERO ORG 0030HMAIN:clr p2.0 MOV 43H,#00 ;分十位 程序設(shè)計：MOV 42H,#00 ;分個位 MOV 41H,#00 ;秒十位 MOV 40H,#00 ;秒個位 MOV R4,#250LOOP1: JB

24、MIAOS,LOOP2 ;秒十位的設(shè)置 clr p2.0 CALL DELAY JB MIAOS,LOOP2 MOV A,41H INC A MOV 41H,A JNB MIAOS,$ CJNE A,#06H,LOOP2 MOV 41H,#00LOOP2: JB FENGE,LOOP3 ;分個位的設(shè)置 clr p2.0 CALL DELAY JB FENGE,LOOP3 MOV A,42H INC A MOV 42H,A JNB FENGE,$ CJNE A,#0AH,LOOP3 MOV 42H,#00LOOP3:JB FENSH,START ;分十位的設(shè)置 clr p2.0 CALL DEL

25、AY JB FENSH,START MOV A,43H INC A MOV 43H,A JNB FENSH,$ CJNE A,#06H,START MOV 43H,#00START:JB KAISH,LOOP5 ;掃描開始鍵 clr p2.0 CALL DELAY JB KAISH,LOOP5 ;掃描開始鍵 MOV TMOD,#01H ;定時器初始化 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60H SETB ET0 SETB EA MOV R4,#250 SETB TR0HEDIS: CALL DISP SJMP loop1LOOP5: ACALL DISP SJMP LOOP1DISP

26、: MOV P0,#00H MOV P1,40H setb P0.3 ACALL DELAY MOV P0,#00H MOV P1,41H setb P0.2 ACALL DELAY MOV P0,#00H MOV P1,42H setb P0.1 ACALL DELAY MOV P0,#00H MOV P1,43H setb P0.0 ACALL DELAY RETDELAY:MOV R6,#100DEL: DJNZ R6,DEL RET;中斷程序：TIMERO: MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60H PUSH ACC PUSH PSW DJNZ R4,N5 ;定時1秒 MO

27、V R4,#250 MOV A,41H MOV B,#10 MUL AB ; add a,40h;a=秒 MOV 50H,A MOV A,43H MOV B,#10 MUL AB add a,42h;a=分 MOV 51H,A MOV A,50H CJNE A,#0,LOOP10 MOV A,51H CJNE A,#0,LOOP11 lcall speaker SJMP N4LOOP11:MOV 50H,#59 DEC 51H SJMP N4LOOP10:DEC 50HN4: MOV A,50H MOV B,#10 DIV AB MOV 41H,A MOV 40H,B MOV A,51H MOV B,#10 DIV AB MOV 43H,A MOV 42H,BN5: POP PSW POP ACC RETISPEAKER:CLR TR0 setb P2.0 RET END2.3 軟件與