LCD1602籃球比賽計(jì)時計(jì)分器本科設(shè)計(jì)說明

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)題LCD1602籃球比賽計(jì)時計(jì)分器管理科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程摘要本設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)籃球計(jì)分計(jì)時系統(tǒng)，單場比賽倒計(jì)時12分鐘，投籃時鐘倒計(jì)時24秒，開始/暫停和換節(jié)，單場結(jié)束報警，各隊(duì)分別加1分、加2分、加3分等多種顯示。本系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示器作為顯示屏，顯示比賽時段，12分24秒的倒計(jì)時，主客隊(duì)得分倒計(jì)時由3 * 3矩陣鍵盤控制計(jì)時器和計(jì)數(shù)器，當(dāng)單個比賽結(jié)束時LED閃爍報警。本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示器，由于其微功耗、體積小、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍型儀器和低功耗應(yīng)用中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，通過仿真基本實(shí)現(xiàn)了上述功能，操作

2、簡單，性能穩(wěn)定，符合一般籃球計(jì)分的要求。關(guān)鍵詞:AT89C51矩陣鍵盤；LCD1602柜臺；計(jì)時器目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744415 1引言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744416 1.1本課題選取的目的與意義1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744417 1.2本系統(tǒng)的主要研究容2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744418 2系統(tǒng)分析3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744419 2.1系統(tǒng)構(gòu)

3、成3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744420 2.2 系統(tǒng)工作原理3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744421 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744422 3.1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744423 3.2 AT89C51單片機(jī)5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744424 3.2.1 AT89C51簡介5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744425 3.2.2主要

4、特性6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744426 3.2.3管腳說明7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744427 3.2.4芯片擦出9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744428 3.2.5空閑節(jié)電模式9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744429 3.2.6掉電模式10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744430 3.2.7程序儲存器的加密11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744431 3.2.8 AT89C

5、51的極限參數(shù)11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744432 3.3 LCD1602液晶顯示模塊11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744433 3.3.1顯示器介紹11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744434 3.43*3矩陣鍵盤模塊15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744435 3.5時鐘電路模塊16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744436 3.6復(fù)位電路模塊17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744

6、437 3.7 元件清單17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744438 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744439 5Protues ISIS軟件仿真22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744440 5.1 Proteus運(yùn)行流程22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744441 5.2 Proteus功能仿真22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744442 5.3 Proteus仿真結(jié)果23 HYPERLINK l _Ref

7、Heading_Toc325744443 6結(jié)論24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744444 參考文獻(xiàn)25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744445 致26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc325744446 附錄271導(dǎo)言21世紀(jì)，隨著電子信息技術(shù)的應(yīng)用和迅速普及，人們對電子技術(shù)的要求越來越高。當(dāng)今社會，科技日新月異，時代的腳步越來越寬?，F(xiàn)代智能是通過應(yīng)用高科技如自動化設(shè)備、計(jì)算機(jī)處理、現(xiàn)代通信、數(shù)字信息和現(xiàn)代顯示設(shè)備而建立的。目前單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難發(fā)現(xiàn)哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的痕跡。

8、導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀器的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛應(yīng)用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安防系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等。，都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀器、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的研究、開發(fā)和應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用和智能控制方面的科學(xué)家和工程師。通過基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的籃球計(jì)時記分系統(tǒng)，可以更加清晰、詳細(xì)地了解單片機(jī)編程的基本指令功能、編程步驟和技巧，描述AT89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理，從而進(jìn)一步了解基于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的相關(guān)芯片的工作原理和相關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)調(diào)試過程，對以后的工作

9、學(xué)習(xí)和生活有所幫助。1.1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc177972381 本課選題的目的和意義體育計(jì)時記分系統(tǒng)是能夠快速采集、記錄、處理、傳輸和利用體育比賽過程中產(chǎn)生的時間、比分等數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)。根據(jù)不同的體育項(xiàng)目，競賽規(guī)則的要求也不同。體育比賽的計(jì)時記分系統(tǒng)包括測、分、擊、勝、分。籃球比賽是由球員在規(guī)定時間內(nèi)得分的多少來決定的。因此，籃球比賽的計(jì)時記分系統(tǒng)是一種記分系統(tǒng)。籃球比賽計(jì)時記分系統(tǒng)是由計(jì)時器、記分器和其他電子設(shè)備組成的。同時，根據(jù)目前高水平籃球比賽的要求，完善的籃球比賽計(jì)時記分系統(tǒng)應(yīng)能與現(xiàn)場成績處理、現(xiàn)場大屏幕、電視轉(zhuǎn)播車等各種設(shè)備相連接。，以達(dá)到比賽現(xiàn)

10、場的強(qiáng)烈感和娛樂的功能目標(biāo)。由于其集成度高、功能強(qiáng)、通用性好，特別是其體積小、重量輕、能耗低、價格低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等獨(dú)特優(yōu)勢，單片機(jī)得到了迅速推廣和應(yīng)用，現(xiàn)已成為測控應(yīng)用系統(tǒng)中新型電子產(chǎn)品的首選機(jī)型和關(guān)鍵部件。世界各大電器制造商、測控技術(shù)企業(yè)、機(jī)電行業(yè)競相將單片機(jī)作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化的核心部件應(yīng)用于產(chǎn)品更新?lián)Q代?；@球計(jì)時計(jì)分器是以單片機(jī)為核心的計(jì)時計(jì)分系統(tǒng)，由計(jì)時器、計(jì)分器、集成控制器和24秒控制器組成。1.2本系統(tǒng)的主要研究能力隨著單片機(jī)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多單片機(jī)控制的球類比賽計(jì)時記分系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如單片機(jī)控制的液晶計(jì)時記分器、單片機(jī)控制的led七段顯示計(jì)時記分器

11、等。本發(fā)明的目的是解決籃球比賽中準(zhǔn)確得分和計(jì)時的問題。該裝置采用AT89C51完成計(jì)時和記分功能。本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程。該裝置可以根據(jù)實(shí)際情況修改分?jǐn)?shù)并準(zhǔn)確顯示時間，具有低功耗、可靠、安全、低成本的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用AT89C51編程液晶顯示球類比賽計(jì)時記分系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有日程時間倒計(jì)時、暫停、隨時間刷新甲乙雙方分?jǐn)?shù)的功能。具有價格低廉、性能穩(wěn)定、操作方便、易于攜帶的特點(diǎn)。適合各類學(xué)?；蛐F(tuán)體進(jìn)行課表評分。通過C51系列籃球定時器的設(shè)計(jì)，可以了解和熟悉單片機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)過程，加深對單片機(jī)的理解和應(yīng)用，掌握單片機(jī)與外設(shè)接口的一些方法和技巧，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:(1)籃球比賽計(jì)時

12、記分系統(tǒng)包括8051系列單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展了一些可用性很強(qiáng)的外部接口。(2)可以了解液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和工作原理，與該顯示器的接口實(shí)例，以及具體的連接和編程方法。(3)如何利用串口擴(kuò)展顯示接口等。2系統(tǒng)分析2.1系統(tǒng)組成主機(jī)顯示電路重接電路鍵盤電路鐘脈沖電路告警電路圖2.1系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)的基本電路模塊有:51單片機(jī)控制模塊、時鐘電路模塊、復(fù)位電路模塊、3*3矩陣鍵盤電路模塊和LCD顯示電路模塊。2.2系統(tǒng)的工作原理打開proteus仿真電路圖，按下軟件底部的“開始”圖標(biāo)，啟動系統(tǒng)，然后按下矩陣鍵盤第一行第一列的“開始”按鈕，系統(tǒng)開始工作。此時，LCD1602從上到下分別顯示“

13、1”、“12:00”、“24”和“A:000B:000”。當(dāng)按下第一行和第二列中的“暫?！辨I時，兩個倒計(jì)時時間都暫停，然后按下“開始”鍵，倒計(jì)時繼續(xù)。第一節(jié)比賽結(jié)束，12分鐘倒計(jì)時和24秒倒計(jì)時達(dá)到0，意味著LED快速閃爍幾次。此時按下第一行第三列的“更改次數(shù)”鍵，第二節(jié)加1，可以依次進(jìn)行。LCD1602下一排A隊(duì)和B隊(duì)的分?jǐn)?shù)可以通過矩陣鍵盤第二排第三排的六個鍵來控制，依次為A隊(duì)加1分，A隊(duì)加2分，A隊(duì)加3分，B隊(duì)加1分，B隊(duì)加2分，B隊(duì)加3分。通過以上操作，實(shí)現(xiàn)了籃球計(jì)時器的基本操作。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)AT89C51控制器鐘脈沖電路重接電路3*3矩陣鍵盤電路液晶顯示電路L

14、ED報警圖3.1系統(tǒng)總體電路圖所設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)的硬件是模塊化的，主要由以下模塊組成:AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)，控制核心部件；B: 3 * 3矩陣鍵盤電路；C: LCD1602液晶顯示電路；D: LED發(fā)光二極管報警電路；e:復(fù)位電路；f:時鐘電路。3.2 AT89C51單片機(jī)3 . 2 . 1 at89c 51簡介MCS51是指美國英特爾公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱。這個系列的單片機(jī)包括許多品種，如8031、8051、8751、8032、8052、8752等。其中8051是最早也是最典型的產(chǎn)品，該系列的其他單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上通過加減改變功能而成的，所以人們習(xí)慣使用8051。INT

15、EL把MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了其他很多公司，所以很多公司都在做以8051為核心的單片機(jī)。當(dāng)然功能也或多或少的有所改變，以滿足不同的需求，其中89C51是近年來國內(nèi)非常流行的單片機(jī)，由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)。本課題使用的芯片是AT系列的AT89C51單片機(jī)芯片。AT89C51是一種低電壓、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，它包含一個4k字節(jié)的Flash只讀程序存儲器和一個128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(ram)。該設(shè)備采用ATMEL的高密度非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，配備功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性價比的解決方案。AT89C51有三種封裝形式:PD

16、IP、PQFP/TQFP和PLCC，以滿足不同產(chǎn)品的需求。它是一款低功耗、高性能的單片機(jī)，具有40個引腳和32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口。同時，它包含兩個外部中斷端口、兩個16位可編程定時器計(jì)數(shù)器和兩個全雙工串行通信端口。AT89C51可以用常規(guī)方法編程，也可以在線編程。將通用微處理器與閃存特別是可重復(fù)擦除的閃存結(jié)合起來，可以有效降低開發(fā)成本。如圖所示，圖3.2顯示了AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，其基本性能介紹如下:圖3.2 at89c 51的引腳圖AT89C51本身包含40個引腳、32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口、2個外部和中間端口、2個16位可編程定時計(jì)數(shù)器和2個全雙工串行

17、通信端口。AT89C51可以用常規(guī)方法編程，也可以在線編程。將通用微處理器與閃存特別是可重復(fù)擦除的閃存結(jié)合起來，可以有效降低開發(fā)成本。主要特征AT89C51的主要特性如下表所示:兼容MCS-51指令系統(tǒng)可重復(fù)擦除( 1000次)的4k閃存ROM32個雙向輸入/輸出端口可編程UARL頻道兩個16位可編程定時器/計(jì)數(shù)器所有靜態(tài)操作0-24MHz1個串行中斷128 x8位內(nèi)存兩個外部中斷源有6個中斷源?？梢灾苯域?qū)動LED三級加密位低功耗空閑和省電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。表3.1 at89c 51主要功能描述引腳描述VCC:電源電壓。GND:禁足。P0端口:P0端口是一個8位開漏雙向I/O端口，每

18、個引腳可以吸收8TTL柵極電流。當(dāng)P1端口的引腳第一次寫入1時，它被定義為高阻抗輸入。P0可用于外部程序數(shù)據(jù)存儲，可定義為數(shù)據(jù)/地址的第8位。在FIASH編程期間，端口P0用作源代碼輸入端口。檢查FIASH時，端口P0輸出源代碼。此時，端口P0的外部必須拉高。P1端口:P1端口是8位雙向I/O端口，帶上拉電阻，P1端口緩沖可以接收和輸出4TTL柵極電流。當(dāng)P1引腳寫入1時，它被上半部分上拉，可以用作輸入。當(dāng)P1引腳從外部拉低至低電平時，它將輸出電流，這是由于上半部分的上拉。在閃存編程和驗(yàn)證期間，P1端口被接收為第八個地址。P2端口:P2端口是一個帶上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2端口緩沖器可

19、以接收和輸出四個TTL門電流。當(dāng)P2端口被寫入“1”時，其引腳被上拉電阻上拉，用作輸入。因此，當(dāng)它用作輸入時，P2端口的引腳被外部拉低，這將輸出電流。這要?dú)w功于部委的拉動。P2端口當(dāng)它用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器訪問時，P2端口輸出地址的高8位。給定地址“1”時，它利用器件的上拉特性。當(dāng)讀寫外部8位地址數(shù)據(jù)存儲器時，P2端口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在閃存編程和驗(yàn)證期間，P2端口接收高位八位字節(jié)地址信號和控制信號。P3: P3引腳是帶有部分上拉電阻的八個雙向I/O端口，可以接收和輸出四個TTL柵極電流。當(dāng)P3端口被寫入“1”時，它們被拉高到高電平并用作輸入。作為輸入，由于外部

20、下拉至低電平，P3端口將輸出電流(ILL ),這是由于上拉。P3端口也可以作為AT89C51的一些特殊功能端口，如下表所示:表3-2 AT89C51特殊功能表:端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入端口)P3.1TXD(串行輸出端口)P3.2/INT0(外部中斷0)P3.3/INT1(外部中斷1)P3.4T0(定時器0的外部輸入)P3.5T1(定時器1的外部輸入)P3.6/WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通脈沖)P3.7/RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通脈沖)P3同時接收一些用于閃存編程和程序驗(yàn)證的控制信號。RST:重置輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，保持RST引腳高電平兩個機(jī)器周期。ALE/PROG:訪問外部

21、存儲器時，數(shù)據(jù)鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的狀態(tài)字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。正常情況下，ALE端子輸出一個頻率周期恒定的正脈沖信號，頻率周期為振蕩器頻率的1/6。因此，它可以用作外部輸出脈沖或用于計(jì)時目的。但是，應(yīng)該注意，當(dāng)一個ALE脈沖用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，它將被跳過。如果要禁止ALE的輸出，可以在SFR8EH地址上置0。此時，ALE僅在執(zhí)行MOVX且MOVC指令為ALE時工作。此外，此引腳被稍微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁用，則設(shè)置無效。/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。從外部程序存儲器取數(shù)據(jù)期間，每個機(jī)器周期/PSEN激活兩次。然而，當(dāng)訪問外部數(shù)

22、據(jù)存儲器時，這兩個有效/PSEN信號將不會出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時，無論有無程序存儲器，在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH)都是可用的。注意加密模式1時，/EA鎖定部分重置；/EA端子保持高電平時，程序存儲器在此。在閃存編程期間，該引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1:反向振蕩放大器的輸入和時鐘工作電路的輸入。XTAL2:反向振蕩器的輸出。芯片擦除通過組合正確的控制信號并將ALE引腳保持在低電平達(dá)10ms，可以電擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位。在芯片擦除操作中，代碼陣列全部被寫入“1 ”,并且該操作必須在任何非空存儲器字節(jié)被重復(fù)編程之前執(zhí)行。此外

23、，AT89C51配有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低至零頻率下執(zhí)行靜態(tài)邏輯，并支持兩種軟件可選的掉電模式。在空閑模式下，CPU停止工作。但是RAM，定時器，計(jì)數(shù)器，串口，中斷系統(tǒng)還在工作。在掉電模式下，RAM的容量被節(jié)省，振蕩器被凍結(jié)，其它芯片功能被禁止，直到下一次硬件復(fù)位。3.2.5空閑省電模式AT89C51有兩種省電模式，可以通過軟件編程。它們是空閑模式和掉電模式。這兩種方式是在專用寄存器PCON(功率控制寄存器)中控制PD (PCON.1)。和IDL(PCON.0)位。PD處于關(guān)斷模式。PD=1時，掉電模式激活，單片機(jī)進(jìn)入掉電狀態(tài)，IDL處于空閑等待狀態(tài)。當(dāng)IDL=1時，空閑模式被激活，單片機(jī)進(jìn)入睡眠

24、狀態(tài)。如果需要同時進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL都為1，則先激活掉電模式。在空閑工作模式狀態(tài)下，CPU處于睡眠狀態(tài)，而芯片的所有外設(shè)都保持活動狀態(tài)，這是由軟件產(chǎn)生的。此時，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位都可以終止空閑模式。有兩種方法可以終止空閑工作模式。首先激活任何允許中斷的事件，IDL(PCON.0)被硬件清零，立即終止空閑工作模式。程序?qū)⑹紫软憫?yīng)中斷并進(jìn)入中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序執(zhí)行后，緊接著是RETI(中斷返回)指令，下一個要執(zhí)行的指令是使MCU進(jìn)入空閑模式的指令后面的指令。其次，可以通過硬件復(fù)位來終止空閑工作模式。需要注意的是，當(dāng)空閑工作

25、模式被硬件復(fù)位終止時，CPU通常從活動模式下指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序。為了完成部分復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖應(yīng)該在兩個機(jī)器周期(24個時鐘周期)內(nèi)保持有效。在這種情況下，CPU被禁止訪問芯片RAM，而被允許訪問其他端口。為避免意外寫入端口，激活空閑模式的指令的下一條指令不應(yīng)是對端口或外部存儲器的寫指令。掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后執(zhí)行的指令。片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在掉電模式終止前被凍結(jié)。擺脫掉電模式的唯一方法是復(fù)位硬件。復(fù)位后，所有特殊功能寄存器將被重新定義，而不會改變RAM的內(nèi)容。在VCC回到正常工作電平之前，復(fù)位應(yīng)該是無效的，必須保持一定時間

26、，才能重新啟動振蕩器，穩(wěn)定工作?？臻e和掉電模式下外部引腳的狀態(tài)如表2-3所示:表3-3外部引腳狀態(tài)表模型空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)省電模式省電模式程序存儲器部門外部部門外部麥芽酒一個一個00/PROG一個一個00p0蛋白數(shù)據(jù)浮動的數(shù)據(jù)浮動的第一親代數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P3浮動的浮動的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3.2.7程序存儲加密AT89C51可用于編程(P)或不編程(U)芯片上的三個加密位LB1、LB2、LB32。當(dāng)加密位LB1被編程時，在復(fù)位期間，EA off的邏輯電平被采樣和鎖存。如果單片機(jī)上電后沒有維修過，鎖存的初始值是一個隨機(jī)數(shù)，會一直保持到真正復(fù)位。3 . 2 . 8 at89c 51的極限參

27、數(shù)表3-4極限參數(shù)列表工作溫度-55攝氏度至+125攝氏度儲存溫度-65攝氏度至+150攝氏度任何引腳對地電壓-1.0伏至+7.0伏最大工作電壓6.0VDC輸出電流15.0毫安3.3 LCD1602液晶顯示模塊展示介紹顯示器是最常用的輸出設(shè)備，種類繁多。但是在單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，LED和LCD是最常用的。這兩種顯示器由于結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、接口方便而被廣泛使用。發(fā)光二極管(led)構(gòu)成顯示屏，每個點(diǎn)是一個或多個led，通過控制電路控制點(diǎn)的發(fā)光來控制二極管的發(fā)光，從而使整個大屏幕顯示圖案。最常見的LCD類型是TFT，它由光源、液晶光柵和控制芯片組成。它的光源永遠(yuǎn)是明亮的白光。當(dāng)光線通過液晶光柵(

28、液晶屏)時，通過電壓改變液晶顆粒的濾光方向，從而改變每個點(diǎn)的顏色和強(qiáng)度來顯示圖案。液晶顯示器種類繁多，按顯示方式可分為段式、線點(diǎn)陣式和全點(diǎn)陣式。段類似于數(shù)碼管，行點(diǎn)陣一般是英文字符，全點(diǎn)陣可以顯示任何信息，如漢字、圖形、圖表等。兩者的區(qū)別:(1)二極管本身發(fā)光，液晶本身不發(fā)光，但透光。(2)二極管體積大，畫質(zhì)一般，適合戶外大屏幕，價格低。液晶成本高，面積不能做得很大，但畫質(zhì)很好，適合顯示。(3)二極管耗電多，液晶耗電少。(4)二極管圖像刷新率低，液晶刷新率高。一般來說，二極管用于一些圖像簡單、成本控制嚴(yán)格的場合，如商場、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外的廣告櫥窗；液晶一般用于電腦顯

29、示器、電視、手持設(shè)備等對畫質(zhì)要求較高的場合。下面介紹LCD1602液晶顯示器的結(jié)構(gòu)、工作原理和接口電路。市面上絕大多數(shù)的字符液晶都是基于HD44780液晶芯片，控制原理完全一樣，所以HD44780編寫的控制程序可以很容易的應(yīng)用到市面上大多數(shù)的字符液晶上。LCD類型通常有14針線或16針線。額外的兩條線是背光電源線VCC(15針)和地線GND(16針)。其控制原理與14針LCD完全相同。本設(shè)計(jì)采用LM016L同時顯示16x02，即32個字符(16列2行)。下表定義了每個引腳的功能:插腳數(shù)名字電平功能描述一個虛存系統(tǒng)0V地面電源2電源電壓5.0V電源陰極三v字形物液晶顯示器偏置信號四標(biāo)準(zhǔn)英語高/低

30、h:數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)信號，L:數(shù)據(jù)線上的命令信號。五輻射武器（radiation weapon的縮寫）高/低h:讀取數(shù)據(jù)模式，L:寫入數(shù)據(jù)信號六E高/低啟用信號端子714DB0DB7高/低數(shù)據(jù)線；數(shù)據(jù)同步傳輸電纜表3-5LM016L引腳描述表HD44780配有DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM是顯示數(shù)據(jù)RAM，用于存儲要顯示的字符代碼?？偣灿?0個字節(jié)，地址和屏幕的對應(yīng)關(guān)系如下:顯示位置一個2三四五六七40內(nèi)存類型地址首行00H01H02H03H04H05H06H27H預(yù)備之物40小時41H42小時43H44H45小時46小時67H表DDRAM地址和屏幕之間的對應(yīng)關(guān)系要在LCD160

31、2屏幕的第一行第一列顯示“A”字，只需將“A”字的代碼寫入DDRAM的00H地址。但具體的編寫要根據(jù)LCD模塊的指令格式來進(jìn)行。在1602年，我們只用前16個。第二行也使用前16個地址。對應(yīng)如下:00H01H02H03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH40小時41H42小時43H44H45小時46小時47H48小時49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH表DDRAM地址和顯示位置之間的對應(yīng)關(guān)系文本中的每個字符都用一個字節(jié)的代碼記錄。一個漢字用兩個字節(jié)的代碼來記錄。在PC上，我們只要打開文本文件，就可以在屏幕上看到相應(yīng)的字符，因?yàn)樽址枪袒诓僮飨到y(tǒng)和B

32、IOS中的。字體代表點(diǎn)陣屏幕上亮起和熄滅的信息數(shù)據(jù)。例如“a”01110 10001 10001 10001 11111 10001 10001 圖3-3 A 的字體上圖左邊的數(shù)據(jù)是字體數(shù)據(jù)，右邊的數(shù)據(jù)是帶“”的0和帶“”的1。在LCD模塊上，也固化了字體內(nèi)存，分別是CGROM和CGRAM。HD44780有192種常用字體，存儲在CGROM(字符發(fā)生器ROM)中，還有8個用戶自定義的字符發(fā)生RAM，稱為CGRAM(字符發(fā)生器RAM)。下圖說明了CGROM和CGRAM與字符的對應(yīng)關(guān)系。表3-8CG ROM中字符編碼和字體關(guān)系對照表從上圖可以看出，“A”的高位代碼是0100，左邊的低位代碼是000

33、1，合起來就是0100001，也就是41H?？梢钥闯觯拇a與我們PC中的字符代碼基本一致。因此，我們甚至可以在將C51字符代碼程序?qū)懭隓DRAM時直接使用P1 = a 的方法。PC編譯時，首先將“A”轉(zhuǎn)換成41H代碼。在液晶顯示電路中，AT89C51的P0口作為8位數(shù)據(jù)的輸出端，P1.5、P1.6和P1.7作為控制信號的輸出端。完整的電路如圖3.16所示。顯示器的RS、RW和E端子連接到P2。引腳的功能是RS=0輸入指令，RS=1輸入數(shù)據(jù)，RW=0向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)，RW=1從LCD讀取信息，E作為使能信號。D0D7和P0連接到數(shù)據(jù)總線。電阻為10K的RESPACK-8 exclusi

34、ve用作上拉電阻。圖3.4 LCD1602液晶顯示器LED顯示電路如下:陽極接P2 4，陰極接地。當(dāng)P2 4處于低電平時，LED不亮，但當(dāng)P2 4處于高電平時，LED亮。圖3.5 LED電路3.4 3*3矩陣鍵盤模塊這個設(shè)計(jì)有9個設(shè)置按鈕，分別是開始，暫停，換次，A加1分，A加2分，A加3分，B加1分，B加2分，B加3分。這意味著開始系統(tǒng)倒計(jì)時，暫停倒計(jì)時，并改變部分顯示。甲隊(duì)1分，甲隊(duì)2分，甲隊(duì)3分，乙隊(duì)1分，乙隊(duì)2分，乙隊(duì)3分。按下按鈕與P1聯(lián)系。電路圖如圖3.6所示。圖3.6 3*3矩陣鍵盤輸入與門AND_3用于控制列P10、P11和P12的中斷。當(dāng)這三列中的任何一列有按鍵被按下時，都會

35、產(chǎn)生低電平，與門的輸出為0，表示有按鍵被按下。相反，當(dāng)這三列中沒有鍵被按下時，與門輸入全1，輸出1，表示沒有鍵被按下。電路圖如圖3.7所示。圖3.7 3-輸入與門AND_33.5時鐘電路模塊電路在單片機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，時鐘是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的參考振蕩定時信號。圖3.8所示為晶振電路，主要由晶振和外圍電路組成。晶振的頻率決定了單片機(jī)的速度。我們這里用12MHZ，有兩個33P電容。接地用于減少諧波對電路穩(wěn)定性的影響。圖3.8時鐘電路3.6復(fù)位電路模塊單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路采用上電按鈕復(fù)位電路形式，電阻為220歐姆，電容為22。電路連接方式如圖3.9

36、所示。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET為高電平超過2個機(jī)器周期時，單片機(jī)將執(zhí)行復(fù)位操作。圖3.9復(fù)位電路3.7組件列表AT89C511單片機(jī)液晶顯示器LM016L1排除RESPACK-81按下鍵9和and門和_31黃色發(fā)光二極管1電阻10K1晶體振蕩器為11.0592米1電容器33pf2電容10uf14系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)籃球得分計(jì)時器實(shí)際上是一個計(jì)數(shù)器。本課程的設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)中的定時器/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)其計(jì)時功能，利用按鍵實(shí)現(xiàn)其記分功能。51單片機(jī)中有兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器t0和T1，分別由TH0、TL0、TH1和TL1組成。都是8位寄存器，占特殊功能寄存器中的地址8AH-8DH。它們用于存儲計(jì)時或計(jì)數(shù)的

37、初始值。此外，該部還有一個8位模式寄存器TMOD和一個8位控制寄存器TCON，用于選擇和控制定時器/計(jì)數(shù)器的操作。格式如下表所示:表4.1模式寄存器TMOD大門C/TM1M0大門C/TM1M0門控開關(guān)計(jì)數(shù)/計(jì)時方式選擇門控開關(guān)計(jì)數(shù)/計(jì)時方式選擇表4.2控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0T1請求出席或缺席T1工作開始/停止請求出席或缺席T0工作開始/停止1 INT1請求出席或缺席INT1模式下沿0 INT0請求出席或缺席INT0模式下沿籃球比賽記分器采用單片機(jī)的計(jì)數(shù)器工作，計(jì)數(shù)器的脈沖電平加一，直至為零。作為可編程器件，MCU中定時器/計(jì)數(shù)器的初始化編程步驟如下:

38、根據(jù)計(jì)時要求或計(jì)數(shù)要求計(jì)算計(jì)數(shù)器的初始值:將工作模式控制字寫入TMOD寄存器；將初始計(jì)數(shù)值寫入THX和TLX寄存器；啟動計(jì)時器/計(jì)數(shù)器，即設(shè)置TRX。如果工作在中斷模式，需要設(shè)置EA(中斷主開關(guān))和ETX(允許定時器/計(jì)數(shù)器中斷)，并編寫中斷服務(wù)程序。本課程設(shè)計(jì)程序是用C語言編寫的。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的功能比較簡單，所以程序中只用了一個主程序來實(shí)現(xiàn)其功能。這款單片機(jī)的按鍵為矩陣形式，3*3行列矩陣，共有9個按鍵，可以完成各種控制功能。鍵盤控制過程如下:開始有按鈕？獲取鍵值顯示鍵值關(guān)鍵處理返回Y普通系統(tǒng)的初始化程序包括定時器t0、T1初始化、LCD初始化和全局變量初始化。初始化步驟如下:開始定時器T0和T

39、1被初始化。LCD初始化全局變量初始化返回當(dāng)系統(tǒng)啟動時，應(yīng)首先初始化定時器T0、T1和LCD。T0控制每條12分24秒的倒計(jì)時時間，T1控制延時掃描的按鍵。連接按鍵P1端口，讀取P1端口的數(shù)據(jù)，判斷是否有按鍵，如果沒有按鍵，繼續(xù)返回讀取P1端口的數(shù)據(jù)。如果一個鍵被按下，判斷哪個鍵被按下。每個鍵的作用是:開始、暫停、次數(shù)加一；甲隊(duì)加1分，甲隊(duì)加2分，甲隊(duì)加3分；乙隊(duì)加一分，乙隊(duì)加兩分，乙隊(duì)加三分。等待按鈕被釋放，通過端口P0和P2在LCD上輸出時間、分?jǐn)?shù)和次數(shù)。在每個12分鐘和24秒倒計(jì)時結(jié)束時，LED會閃爍并發(fā)出警報?？偭鞒虉D如下圖4.1所示。定時器T0、T1、LCD初始化顯示當(dāng)前時間閱讀P1

40、港的價值。有按鍵嗎？按了哪個鍵？Y開始中止吉杰一個加號a+2阿甲三b加一b加2b+3同等按鍵釋放通過端口P0和P2輸出和顯示時間、分?jǐn)?shù)和次數(shù)。普通開始圖4.1一般程序流程圖5 Protues ISIS軟件模擬5.1 Proteus操作流程Proteus ISIS的工作界面是標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖。包括標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方向控制按鈕、模擬過程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口和圖形編輯窗口。運(yùn)行Proteus程序后，進(jìn)入軟件主界面。通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件)命令，在Pick Devices的左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然

41、后放置元件，調(diào)整其方向和位置以匹配參數(shù)設(shè)置，最后連接。圖5.1 Proteus ISIS的工作界面5.2保護(hù)功能模擬Proteus仿真時，單片機(jī)需要加載程序，加載程序是。十六進(jìn)制文件。本設(shè)計(jì)采用Keil Vision2，新建Keil項(xiàng)目時選用AT89C52單片機(jī)作為CPU，導(dǎo)入C語言源程序。在“目標(biāo)選項(xiàng)”對話框中，選擇“輸出”選項(xiàng)中的“創(chuàng)建十六進(jìn)制文件”。編譯后可以生成十六進(jìn)制文件。在Proteus ISIS中選擇AT89C51點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵設(shè)置AT89C51，設(shè)置MCU的時鐘頻率為12MHz，加載。十六進(jìn)制文件根據(jù)正確的文件路徑。設(shè)置好MCU后，就可以開始模擬了。在仿真過程中，如果有硬件問題可

42、以直接在Proteus ISIS中修改，如果有軟件問題可以直接在Keil Vision2中修改，通過Keil和Proteus的聯(lián)合調(diào)試，可以得到一個滿意的結(jié)果。最后可以加載hex文件進(jìn)行仿真，全速運(yùn)行或者單步調(diào)試。單擊播放按鈕進(jìn)入模擬狀態(tài)。模擬按鈕如圖5-2所示，其中按鈕1是開始運(yùn)行，按鈕2是步進(jìn)，按鈕3是暫停，按鈕4是停止。圖5.2模擬按鈕點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕開始Proteus ISIS模擬。5.3 Proteus仿真結(jié)果圖5.3模擬結(jié)果6結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，通過基于典型單片機(jī)AT89C51的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，我對單片機(jī)的工作原理和功能有了宏觀的了解，對單片機(jī)匯編程序的應(yīng)用有了新的進(jìn)一步的認(rèn)識。在這個設(shè)

43、計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了很多問題，給我的感覺是設(shè)計(jì)一個看似簡單的電路很難，也很不方便。手工設(shè)計(jì)非常困難，主要是因?yàn)槲覀儾唤?jīng)常手工設(shè)計(jì)電路。另外，單片機(jī)系統(tǒng)的知識好像是無法理解的，很多知識當(dāng)時是懂的，但是現(xiàn)在想用的時候就不記得了，導(dǎo)致我要花很多時間去查各種資料和程序命令，所以整個流程安排的不合理。由于設(shè)計(jì)方案沒有安排好，設(shè)計(jì)時間極其倉促，尤其是在硬件調(diào)試的過程中，存在很大的問題。另外，查找資料也是一個很大的問題，需要我們在以后的學(xué)習(xí)中注意這一點(diǎn)。更重要的是，要學(xué)會把書本上學(xué)到的知識和實(shí)際電路聯(lián)系起來，這對我們以后的就業(yè)和學(xué)習(xí)有很大的促進(jìn)和幫助。在用單片機(jī)設(shè)計(jì)液晶顯示器的整個過程中，從電路設(shè)計(jì)、元器件

44、選購、電路調(diào)試、程序編寫到最后的電路板制作，我都親自參與了設(shè)計(jì)和制作，讓我對理論和實(shí)踐的結(jié)合有了新的認(rèn)識。參考1郭天祥。新概念51單片機(jī)C語言教程:入門，改進(jìn)，開發(fā)，擴(kuò)展策略。:電子行業(yè)，2009年2高衛(wèi)東. 51單片機(jī)原理與實(shí)踐。航空航天大學(xué)，20113魏。單片機(jī)C語言編程實(shí)訓(xùn)100例。電子行業(yè)，20114勇雄。新型單片機(jī)原理及應(yīng)用。電子科技大學(xué)，20085易綱，袁。新型MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，20096杜陽。愛上單片機(jī)。人民郵電，20127于勇. 51單片機(jī)C語言通用模塊及集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電子行業(yè)，20128君.一個工匠的筆記:一個單片機(jī)工作者的實(shí)踐與思考。航空航天大學(xué)，20089周杭慈

45、。單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。航空航天大學(xué)，2003年10牛玉光。單片機(jī)原理及接口技術(shù)。電子工業(yè)，200811李沛。單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)用教程。機(jī)械工業(yè)，200712王維卿，程國剛。KeilCx5單片機(jī)的應(yīng)用與開發(fā)技術(shù)。人民郵電，200713韋嘉。單片機(jī)仿真開發(fā)軟件的應(yīng)用。中國水運(yùn)，200714唐德利，王翔。單片機(jī)學(xué)習(xí)機(jī)和編程器的設(shè)計(jì)與制作。電子工業(yè)，200515石喻。單片機(jī)集成仿真系統(tǒng)的開發(fā)。中國紡織大學(xué)學(xué)報，2011年16，易，。單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)實(shí)踐?？萍甲稍冎改稀?007派遣值此論文完成之際，向給予我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)、朋友和親人表示衷心的感謝。本研究和論文是在導(dǎo)師道平先生的親切關(guān)懷和

46、悉心指導(dǎo)下完成的。他認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)精神、精益求精的工作作風(fēng)、對細(xì)節(jié)問題的深入思考和解決方法深深感染和激勵了我，使我對待問題和解決問題的態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師一直給予我悉心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此，向老師致以誠摯的祝福和崇高的敬意！在此，我也要感謝新工大二班的所有同學(xué)，他們一起快樂地度過了本科生活。多虧了你們的幫助和支持，我才能夠克服一個又一個的困難和疑慮，直到這篇文章的圓滿完成。由于論文即將完成，我的心情無法平靜。從項(xiàng)目開始到論文順利完成，有多少可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助？請接受我誠摯的祝福！最后，我要培養(yǎng)我含辛茹苦長大的父母，你們！附錄主程序

47、:#include#include#定義uchar無符號字符#定義uint無符號整數(shù)sbit led=p24；/每一節(jié)結(jié)束時報警extern void Initialize _ LCD()；/LCD初始化extern void Set _ LCD _ POS(uchar POS)；/將地址寫入LCDextern void Write _ LCD _ Data(uchar dat)；/將數(shù)據(jù)寫入LCD外部void Print _ 1602()；/顯示固定字符uchar t count _ T0 = 0；/定時器0的變量uchar t count _ T1 = 0；/定時器1的變量uchar Ke

48、yboardcode=0 xef，0 xdf，0 x BF ；/按鍵掃描該列char T _ 24 = 24char T _ 12 _ fen = 12char T _ 12 _ Miao = 0；uchar Jie = 1；uchar A_bifen=0，B _ bifen = 0；uchar Key _ Result = 0；/讀取從0到8的鍵值。uchar keypress down = 0；/按鍵，按下標(biāo)志。uchar Flag _ LED = 0；/燈光信號uchar Flag _ finish = 0；/每個節(jié)標(biāo)記的結(jié)尾Void Delay_S(uint ms)/1ms延遲烏恰爾一

49、世；當(dāng)(毫秒)for(I = 0；i 120i+)；Uchar Key_Scan() /鍵盤掃描uchar Result _ Temp = 0；uchar Lie，HangEX0 = 0；for(Lie = 0；lie 3；Lie+)P1 =鍵盤代碼Lie；結(jié)果_溫度= P1 & 0 x0f；if(Result_Temp！=0 x0f)開關(guān)(結(jié)果_溫度)case 0 x0e:Hang = 0；打破；案例0 x0d:Hang = 1；打破；案例0 x0b:Hang = 2；打破；打破；P1 = 0 x0f；EX0 = 1；返回Hang * 3+Lie；Void Process(uchar po)

50、/處理讀取的鍵值。if(Flag_finish=1)flag _ finish = 0；TR0 = 1；T _ 24 = 23T _ 12 _ fen = 11T _ 12 _苗= 58；開關(guān)(po)情況0:TR0 = 1；打破；情況三:TR0 = 0；打破；案例六:jie+；if(Jie = = 5)Jie = 1；打破；情況一:A _ bifen = A _ bifen+1；打破；情況四:A _ bifen = A _ bifen+2；打破；情況7:A _ bifen = A _ bifen+3；打破；情況二:B _ bifen = B _ bifen+1；打破；情況5:B _ bifen = B _ bifen+2；打破；情況8:B _ bifen = B _ bifen+3；打破；void main()uchar weinitialize _