實習(xí)報告-單片機秒表設(shè)計

1、目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc298509818 第1章 單片機系統(tǒng)硬件電路 PAGEREF _Toc298509818 h 1 HYPERLINK l _Toc298509819 實習(xí)目的 PAGEREF _Toc298509819 h 1 HYPERLINK l _Toc298509820 單片機型號及特性 PAGEREF _Toc298509820 h 1 HYPERLINK l _Toc298509821 單片機開發(fā)板 PAGEREF _Toc298509821 h 2 HYPERLINK l _Toc298509822 第2章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)

2、軟件 PAGEREF _Toc298509822 h 5 HYPERLINK l _Toc298509823 2.1 STC下載軟件 PAGEREF _Toc298509823 h 5 HYPERLINK l _Toc298509824 2.2 Keil軟件 PAGEREF _Toc298509824 h 5 HYPERLINK l _Toc298509825 外部電路驅(qū)動 PAGEREF _Toc298509825 h 6 HYPERLINK l _Toc298509826 第3章 00-59秒計時器設(shè)計 PAGEREF _Toc298509826 h 7 HYPERLINK l _Toc2

3、98509827 電路原理圖 PAGEREF _Toc298509827 h 7 HYPERLINK l _Toc298509828 設(shè)計原理 PAGEREF _Toc298509828 h 7 HYPERLINK l _Toc298509829 實現(xiàn)方法 PAGEREF _Toc298509829 h 8 HYPERLINK l _Toc298509830 第4章 實習(xí)總結(jié) PAGEREF _Toc298509830 h 9 HYPERLINK l _Toc298509831 實習(xí)體會 PAGEREF _Toc298509831 h 9 HYPERLINK l _Toc298509832 設(shè)

4、計硬件體會 PAGEREF _Toc298509832 h 9 HYPERLINK l _Toc298509833 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc298509833 h 10 HYPERLINK l _Toc298509834 附錄1 實物圖 PAGEREF _Toc298509834 h 11 HYPERLINK l _Toc298509835 附錄2 系統(tǒng)主要程序 PAGEREF _Toc298509835 h 12單片機系統(tǒng)硬件電路實習(xí)目的了解單片機最小系統(tǒng)；了解keilc軟件操作，程序下載及調(diào)試方法；掌握單片機外部電路使用；掌握鍵盤和數(shù)碼管顯示編程方法；應(yīng)用單片機開發(fā)板進(jìn)展實驗開發(fā)

5、；單片機型號及特性AT89S51單片機功能及特點5l系列單片機中典型芯片(AT89S51)采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2個16b的定時計數(shù)器TO和T1，4個8 b的I/O端I：IP0，P1，P2，P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器(EPROM)，使其在實際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。5l系列單片機提供以下功能：4 kB存儲器；256 BRAM；32條I/O線；2個16b定時/計數(shù)器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路。

6、空閑方式：CPU停頓工作，而讓RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式：保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，制止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。5l系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低本錢的解決方法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。 ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器，AT89S2051是它的一種精簡版本。AT89S單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。STC89C52單片機功能及特點STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器FPEROM-Flash Programable and E

7、rasable Read Only Memory 的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(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。STC89C52完全兼容AT89C51 AT89C52 AT89S51 AT89S52 而且參加了更多新功能, 它內(nèi)部有1280字節(jié)的SRAM、8-64K字節(jié)的內(nèi)部程序存儲器、2-8K字節(jié)的ISP引導(dǎo)碼、除P0-P3口外還多P4口(PLCC封裝)、片內(nèi)自帶8路8位AD(AD系列)，片內(nèi)自帶EEPROM、片機自帶看門狗、雙數(shù)據(jù)指針等。單片機開發(fā)板復(fù)位電路圖1-1復(fù)位電路圖復(fù)位是單片機的初始化操作。

8、其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開場執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。假設(shè)使用頻率為6MHz的晶振，那么復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。2、晶振電路圖1-2晶振電路圖簡單地說，沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。對于一個高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計，晶體的選擇非常重要，尤其設(shè)計帶有睡眠喚醒，往往用低電壓以求低功耗的系統(tǒng)，這是因

9、為低供電電壓使提供應(yīng)晶體的鼓勵功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振，這一現(xiàn)象在上電復(fù)位時并不特別明顯，原因是上電時電路有足夠的擾動，很容易建立振蕩，在睡眠喚醒時，電路的擾動要比上電時小得多，起振變得很不容易，在振蕩回路中，晶體既不能過鼓勵，容易振到高次諧波上，也不能欠鼓勵不容易起振，晶體的選擇至少必須考慮、諧振頻點、負(fù)載電容、鼓勵功率、溫度特性長期穩(wěn)定性。8051的時鐘周期即CPU的晶振的振蕩頻率的振蕩周期(頻率的倒數(shù)) 當(dāng)振蕩頻率為10MHZ時,振蕩周期=1/10MHZ=0.1us機器周期是完成一個根本操作的時間單元，一個機器周期=12個時鐘周期，當(dāng)振蕩頻率為10MHZ時,機器周期=1

10、2x0.1=1.2us 8051的指令周期，指取出并執(zhí)行一條指令的時間。一般為1-4個機器周期鍵盤和中斷矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到+5V上。當(dāng)無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這一點是識別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。按鍵按下時，與此鍵相連的行線與列線導(dǎo)通，行線在無鍵按下時處在高電平，顯然，如果讓所有的列線也處

11、在高電平，那么，按鍵按下與否不會引起行線電平的變化，因此，必須使所有列線處在低電平，只有這樣，當(dāng)有鍵按下時，該鍵所在的行電平才會由高電平變?yōu)榈碗娖?。CPU根據(jù)行平電的變化，便能判定相應(yīng)的行有鍵按下。8號鍵按下時，第2行一定為低電平，然而，第2行為低電平時，能否肯定是8號鍵按下呢？答復(fù)是否認(rèn)的，因為9、10、11號鍵按下同樣使第2行為低電平。為進(jìn)一步確定具體鍵，不能使所有列線在同一時刻都處在低電平，可在某一時刻只讓一條列線處于低電平，其余列線均處于高電平，另一時刻，讓下一列處在低電平，依次循環(huán)，這種依次輪流每次選通一列的工作方式稱為鍵盤掃描。外部中斷請求源：即外中斷0和1，經(jīng)由外部管腳引入的，在

12、單片機上有兩個管腳，名稱為INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3這兩個管腳。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關(guān)的。IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進(jìn)展置位和復(fù)位，IT0=0，INT0為低電平觸發(fā)方式，IT0=1，INT0為負(fù)跳變觸發(fā)方式。IE0：INT0中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請求時，這位就會置1這由硬件來完成，在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將IE0清0。IT1、IE1的用途和IT0、IE0一樣。內(nèi)部中斷請求源TF0：定時器T0的溢出中斷標(biāo)記，當(dāng)T0計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。TF1：與TF0類似。TI、RI：串行口發(fā)送、接收

13、中斷，中斷允許存放器IE在MCS51中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或制止是由片內(nèi)可進(jìn)展位尋址的8位中斷允許存放器IE來控制的。 圖1-3矩陣式鍵盤的構(gòu)造單片機應(yīng)用系統(tǒng)軟件STC下載軟件圖2-1 總體方案原理框圖Keil軟件Vision通常稱為V2。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾局部組成：Vision IDE集成開發(fā)環(huán)境包括工程管理器、源程序編輯器、程序調(diào)試器,C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及 Monitor-51、RTX51實時操作系統(tǒng)。應(yīng)用Keil進(jìn)展軟件仿真開發(fā)

14、的主要步驟為：編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件程序調(diào)試。Keil使用“工程Project的概念，對工程而不能對單一的源程序進(jìn)展編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或C語言源程序或選擇，直接翻開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.asm.a51或.c；然后選擇菜Project-New Project，建立新工程并保存保存時無需加擴展名，也可加上擴展名.uv2；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選擇CPU后點確定返回

15、主界面。這時工程管理窗口的文件頁Files會出現(xiàn)“Target1，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add Group Source Group1，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并參加源文件在參加一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)參加其它文件。參加文件后點close返回主界面，展開“Source Group1前面+號，就會看到所參加的文件，雙擊文件名，即可翻開該源程序文件。緊接著對工程進(jìn)展設(shè)置,選擇工程管理窗口的Target1，再選擇Project-Option forTarget Target1或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項，翻開工程屬性

16、設(shè)置對話框，共有8個選項卡，主要設(shè)置工作包括在Target選項卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Output選項卡中選中“Creat Hex Fi；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按F7鍵或點擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)進(jìn)展編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。外部電路驅(qū)動串口定時器中斷00-59秒計時器設(shè)計電路原理圖圖3-1電路原理圖設(shè)計原理在設(shè)計過程中我們用一個存儲單元作為秒計數(shù)單元，當(dāng)一秒鐘到來時，就讓秒計數(shù)單元加 1 ，當(dāng)秒計數(shù)到達(dá) 60 時，就自動返回到 0 ，從新秒計數(shù)。 對于秒計數(shù)單元中的數(shù)據(jù)要把它十位數(shù)和個數(shù)分開，方法仍采用對 10 整除和

17、對 10 求余。 在數(shù)碼上顯示，仍通過查表的方式完成。 一秒時間的產(chǎn)生在這里我們采用軟件準(zhǔn)確延時的方法來完成，經(jīng)過準(zhǔn)確計算得到 1 秒時間為 1.002 秒。 圖3-1 程序流程圖實現(xiàn)方法系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件完成各種實質(zhì)性功能的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題：1根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為假設(shè)干個相對獨立的局部，設(shè)計出合理的總體構(gòu)造，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；2培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮構(gòu)造化程序設(shè)計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；3繪制程序流程圖；4合理分配系統(tǒng)資源；

18、5為程序參加注釋，提高可讀性，實施軟件工程；實習(xí)總結(jié)實習(xí)體會大約20天的的實習(xí)已經(jīng)完畢了，通過這次的實習(xí)鍛煉了我們的實踐能力，也是對我們以后的實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程?，F(xiàn)在是一個高科技的時代，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域。因此對于我們這一專業(yè)的同學(xué)來說，學(xué)好單片機，并正確應(yīng)用單片機是非常重要的。此次單片機課程設(shè)計，從選題到定稿，從理論到實踐，學(xué)到了很多的東西。同時不僅穩(wěn)固了以前所學(xué)過的知識，而且還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能

19、真正為社會效勞，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。這次的課程設(shè)計還讓我學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。更重要的是，我在這一設(shè)計過程中，學(xué)會了堅持不懈，不輕言放棄。設(shè)計硬件體會設(shè)計過程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠結(jié)實。在整個設(shè)計中也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的困難和成功時的喜悅。單片機實習(xí)雖然完畢了，但通過實習(xí)所學(xué)到

20、的東西將長久存在。相信這次單片機設(shè)計帶給我們的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和一絲不茍的科學(xué)作風(fēng)將會給我們未來的工作和學(xué)習(xí)打下一個更堅實的根底。參考文獻(xiàn)1 張占松，孫時生，伍言真. 電路和系統(tǒng)的仿真實踐. 北京:科學(xué)出版社電路.2000年1月 2 Akagi H. Kanazawa Y ,Nabe A. Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage components.IEEE Trans. Ind. Applicat.,1984,20(3) .625-630 3 Peng F Z, Akagi H,A H;Nabae A. A novel harmonic power filter.PESC Record,1988,1151-1159 4 朱東起,姜新建,馬大銘. 無源和有源濾波器構(gòu)成的并聯(lián)型綜合電力濾波系統(tǒng).北京:清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1999,39(3):49-525 鄧肖粵、胡曉云?EDA在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用? ?實驗與探索? 2000年12月67 鄭春龍Pspice在數(shù)?；旌想娐贩治鲋械膽?yīng)用 電子技術(shù)1999(12)8 紀(jì)良文，蔣靜坪機器人超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理電子