(601)單片機(jī)99倒計(jì)時(shí)

《單片機(jī)》課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)班級：自動化（四）姓名：陶青涂衛(wèi)根何磊王林坤學(xué)號：080310252080310251080310216080310201指導(dǎo)教師：郭玉設(shè)計(jì)時(shí)間:2012/12/17物理與電氣工程學(xué)2012年12月17日

摘要隨著計(jì)算機(jī)在社會領(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)帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。目的：（1）初步掌握單片機(jī)控制功能的基本使用方法及基本硬件電路的工作原理，包括設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)題目的方案論證。通過查閱資料，器件選擇，確定方案，寫出總結(jié)報(bào)告。（2）培養(yǎng)一定的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。包括學(xué)會自己分析解決問題的方法，對設(shè)計(jì)中遇到的問題，能通過獨(dú)立思考、查閱工具書、參考文獻(xiàn)，尋找答案。（3）通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練和工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹立嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，并培養(yǎng)自己在實(shí)際工作中應(yīng)具有的生產(chǎn)觀點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)和全局觀點(diǎn)。方法：利用開發(fā)板和keil軟件經(jīng)過燒寫程序在數(shù)碼管上實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)顯示結(jié)果：將程序燒寫進(jìn)開發(fā)板，99秒倒計(jì)時(shí)，按下s3鍵實(shí)現(xiàn)暫停與啟動結(jié)論：在實(shí)時(shí)檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。關(guān)鍵詞ATM89C52；共陰數(shù)碼管；keil軟件；晶體振蕩器;在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p3輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為ATM89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.2INTO(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN——程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。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)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。1.2LED數(shù)碼管顯示器概述本設(shè)計(jì)中采用的是共陰兩位數(shù)碼管共陰數(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)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。段碼位D7D6D5D4D6D2D1D0顯示段pdgfedeba字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼0C0H3FH990H1F9H06HA88H2A4H5BHB83H3B0H4FHCC6H499H66HDA1H592H6DHE86H682H7DHF84H7F8H07H空白FFH880H7FHP8CH數(shù)碼管的驅(qū)動方式：靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(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，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。1.3其他元器件介紹及參數(shù)晶振，電容，電阻排，電解電容，開關(guān)，asp接口，按鍵晶振采用頻率為12MHZ，連接的兩個(gè)電容為22pF；電解電容為10uF；2單片機(jī)的最小系統(tǒng)與復(fù)位電路2.1最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)就是單片機(jī)在發(fā)揮具體測控功能時(shí)所必須的組成部分。為復(fù)位電路，振蕩電路，單片機(jī)，I/O口，電源組成。時(shí)鐘頻率電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只要外界一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。時(shí)鐘電路如下圖：外部震蕩源電路一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容C1、C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1、C2的典型值為30pf。單片機(jī)在工作時(shí)，有內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號的周期稱為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號頻率的倒數(shù)，f表示。圖中的時(shí)鐘頻率為12MHz，即f=12MHz，則時(shí)鐘周期為1/12us。2.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的第九腳RES為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如下：圖中由按鍵S17以及電解電容C10構(gòu)成了高電平復(fù)位或S18以及C11構(gòu)成了低電平復(fù)位電路。其中通過跳線J13選擇由于單片機(jī)是高電平復(fù)位還是低電平復(fù)位。所以當(dāng)按下S17時(shí)，單片機(jī)的9腳RESET管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容緩慢充電，單片機(jī)的9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時(shí)間后，單片機(jī)的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H開始執(zhí)行。值得注意的是，在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能，由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲器的值都恢復(fù)到了初始值，而前面的功能介紹中提到的倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能。單片機(jī)的第九腳RES為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)。2.3顯示電路設(shè)計(jì)顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。數(shù)碼管顯示電路如下圖：在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多；動態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況采用的是動態(tài)顯示方法。2.4總體硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)I/O口擴(kuò)展系統(tǒng)、LED數(shù)碼顯示系統(tǒng)、按鍵系統(tǒng)、復(fù)位系統(tǒng)等幾大部分組成。軟件上采用匯編語言編程，經(jīng)過整機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了99秒倒計(jì)時(shí)及復(fù)位功能。3keil軟件使用Keil軟件用于對程序的調(diào)試和編輯。其界面如下：Keil界面用到了Keil軟件，集成調(diào)試環(huán)境，集成了編輯器、譯碼器、調(diào)試器，支持軟件模擬，支持項(xiàng)目管理功能強(qiáng)大的觀察窗口，支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結(jié)構(gòu)顯示，一目了然，支持ASM（匯編）、C語言多模塊源程序混合調(diào)試，在直接修改、編譯、調(diào)試源程序，錯(cuò)誤指令定位。功能很強(qiáng)大，4程序框圖開始開始程序初始化程序初始化是否產(chǎn)生外部中斷是否進(jìn)入工作狀態(tài)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)判斷是否足夠1秒倒計(jì)時(shí)時(shí)間減1是否到0返回是是否否是否是否設(shè)定子程序流程圖（按鍵處理）按S3按S3初始化按S17暫停初始化按S17暫停返回返回5軟件程序ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINTR0ORG000BHLJMPINTRR1ORG0100HMAIN:MOV20H,#99MOV21H,#9MOV22H,#9MOVTH0,#8AHMOVTL0,#0D8HMOVTMOD,#01HMOVR7,#20SETBET0；T0中斷允許SETBEA；CPU中斷允許（總允許）位SETBIT0;開中斷（邊沿觸發(fā)）SETBEX0；INT0中斷允許SETBTR0 DISPLAY:MOVR1,#01HMOVDPTR,#TABMOVA,21HMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVP2,R1LCALLD10msMOVR1,#0MOVDPTR,#TABMOVA,22HMOVCA,@A+DPTRMOVP0,AMOVP2,R1LCALLD10msJMPDISPLAY;遞減，溢出則清0INTR1:DJNZR7,L3DEC20HMOVA,20HCLRCSUBBA,#0JZL2;TOBCD轉(zhuǎn)碼MOVA,20HMOVB,#10DIVABMOV21H,BMOV22H,AMOVR7,#20JMPL3L2:MOV20H,#99MOV21H,#9MOV22H,#9MOVR7,#20L3:MOVTH0,#8AHMOVTL0,#0D8HRETI;延時(shí)程序D10ms:MOVR6,#10D1ms:MOVR5,#20DL:NOPNOPDJNZR5,DLDJNZR6,D1msRETINTR0:CPLTR0RETI；顯示碼表TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FHDB6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,40H,00HEND6教材及參考書[1]胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)，清華大學(xué)出版社[2]鄒逢興，微型計(jì)算機(jī)接口原理與技術(shù)，國防科技大學(xué)出版社[3]閻凱，微型計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)原理分析與維修，科學(xué)出版社[4]何立民，MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社[5]沈德金，MCS-51系列單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗?，北京航空航天大學(xué)出版社7感悟回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，學(xué)到了很多的東西。同時(shí)不僅鞏固了以前所學(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。在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問題，而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，提升了解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此可以說單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)自動化班級四課程名稱單片機(jī)設(shè)計(jì)題目99秒倒計(jì)時(shí)器指導(dǎo)教師郭玉起止時(shí)間2012/12/7—2012/12/21學(xué)生姓名陶青、涂衛(wèi)根、何磊、王林坤設(shè)計(jì)目的：提高自己理論知識與聯(lián)系實(shí)際