單片機簡易秒表課程設(shè)計報告

..-..-可修遍-單片機課程設(shè)計題目：簡易秒表系部：機電工程系專業(yè)：機電一體化班級：094班姓名：三學號：2009044056指導(dǎo)教師：富強目錄TOC\o"1-3"\h\u22363一摘要 121370二緒論 29062.1單片機的開展 25122.2MCS-51系列單片機介紹 49951三設(shè)計任務(wù)及要求 513040四工作原理 5195514.1七段數(shù)碼管概述 5291524.2MCS--51的引腳及相關(guān)功能 73242五簡易秒表電路圖 99771六流程圖 1025055七源程序1014142八系統(tǒng)硬件設(shè)計 1211008九總結(jié) 1315688十課程設(shè)計心得 138756參考文獻 14..-..-可修遍-一摘要單片機自70年代問世以來得到蓬勃開展，目前單片機功能正日漸完善:單片機集成越來越多資源，部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴大資源就可以完成工程開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產(chǎn)品小巧美觀，同時抗干擾能力加強,系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場前景；提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開發(fā)進程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得珍貴時間。此外單片機具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強等突出優(yōu)點。單片機的設(shè)計目標主要是增強"控制〞能力，滿足實時控制的需要。本文的主要容是掌握各種單片機的構(gòu)造、接口、片上外設(shè)的特點，并利用自行制作的單片機最小系統(tǒng)，完成一個簡單應(yīng)用〔簡易秒表〕的設(shè)計與軟件及硬件設(shè)計制作，讓讀者掌握數(shù)字單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計及單片機系統(tǒng)的應(yīng)用方法。二緒論當前社會信息化建立在各地蓬勃開展，作為信息發(fā)布的終端顯示設(shè)備，LED顯示屏己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工作和生活的各個方面，主要用于顯示文字、圖像、動畫等。LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會的許多領(lǐng)域，主要包括：金融證券、體育場館、道路交通、郵政電信、商場購物中心等效勞領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。LED是發(fā)光二極管的簡稱(LightEmittingDiode)。由于它具有亮度高、響應(yīng)速度快、低電壓、功耗小、耐震動、壽命長等優(yōu)點，使其成為室外信息顯示終端的主要發(fā)光器件。LED顯示屏是20世紀90年代出現(xiàn)的新型平板顯示器件，由于其亮度高、畫面清晰、色彩鮮艷，使它在公眾多媒體顯示領(lǐng)域一枝獨秀，因此市場空間巨大。LED顯示屏的開展可分為以下幾個階段：第一階段為1990年到1995年，主要是單色和16級雙色圖文屏。用于顯示文字和簡單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場所，作為公共信息顯示工具。第二階段是1995年到1999年，出現(xiàn)了64級、256級灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將LED顯示屏提升到了一個新的臺階。LED顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時由國企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。第三階段從1999年開場，紅、純綠、純藍LED大量涌入中國，同時國企業(yè)進展了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍三原色LED生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進入體育場館、會展中心、廣場等公共場所，從而將國的大屏幕帶入全彩時代。2.1單片機的開展單片機也被稱為微控制器〔Microcontroller〕，是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片僅有CPU的專用處理器開展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進復(fù)雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的開展便分道揚鑣。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格廉價、為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與構(gòu)造的最正確選擇。單片機部也用和電腦功能類似的模塊，比方CPU，存，并行總線，還有和硬盤作用一樣的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制局部的核心部件。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的本錢，這也是和離線式計算機的〔比方家用PC〕的主要區(qū)別。單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些那么是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比較的優(yōu)點。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速開展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的開展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向開展。2.2MCS-51系列單片機介紹單片機的全稱是單片微型計算機〔SingleChipMicroputer〕。為了使用方便，它把組成計算機的主要功能部件：中央處理器〔CPU〕、數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕、程序存儲器〔ROM、EPROM、E2PROM或FLASH〕、定時/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個完整的計算機系統(tǒng)。與通用的計算機不同，單片機的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計，因此它又被稱為微控制器〔Microcontroller〕。MCS51系列單片機是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機系列。該系列的根本型產(chǎn)品是8051、8031和8751。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片程序存儲器方面。8051的片程序存儲器〔ROM〕是掩膜型的，即在制造芯片時已將應(yīng)用程序固化進去；8031片沒有程序存儲器；8751部包含有用作程序存儲器的4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，8751的價格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。MCS51系列單片機優(yōu)異的性能/價格比使得它從面世以來就獲得用戶的認可。Intel公司把這種單片機的核，即8051核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為8051兼容芯片，這些8051兼容芯片在原來的根底上增加了許多特性。本書應(yīng)用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機指令集兼容，同時它的部包含用作程序存儲器的4KB的基于FLASH技術(shù)的只讀存儲器。采用這款芯片既克制了采用8031需要添加外部程序存儲器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點，又克制了采用8751導(dǎo)致電路制作本錢高的缺點。三設(shè)計任務(wù)及要求1、掌握數(shù)碼管顯示控制系統(tǒng)的顯示原理，學習數(shù)碼管顯示數(shù)字和字符的編程方法.2、試設(shè)計一簡易秒表，使得七段符顯示管的a-g分別接在單片機的P口上，輸出低電平時，顯示管點亮，要求從數(shù)字"0〞顯示到數(shù)字"9〞，延時間隔為1秒。四工作原理4.1七段數(shù)碼管概述七段數(shù)碼管是單片機系統(tǒng)中常用的顯示器元件，可以用來顯示單片機系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運算結(jié)果等各種信息。單個七段數(shù)碼管的外形如圖4-1所示。七段數(shù)碼管有八個LED發(fā)光二極管分別構(gòu)成其7個字段和一個小數(shù)點，通過不同的字段和小數(shù)點亮滅組合可以顯示數(shù)字0—9、字符A—F、H、L、P、R、U、Y、"—〞符號以及小數(shù)點".〞等圖形。組成七段數(shù)碼管的八個LED發(fā)光二極管的連接方法通常是將其其中一極接在一起形成一個公共極，剩下一個極作為個字段的控制極。將八個LED發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成的公共極的七段數(shù)碼管稱為共陽極七段數(shù)碼管，其部構(gòu)造如下圖，而將這八個LED發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成的公共極稱為共陰極七段數(shù)碼管。要點亮共陽極數(shù)碼管對應(yīng)的字段，需要公共極接高電平，同時對應(yīng)段控制極接低電平，同時對應(yīng)段控制極接高電平。通常應(yīng)用中將a—g、dp控制極依次有地位接到高位控制線，由此我們可以得到共陽極、共陽極數(shù)碼管的字型碼，如圖6-1所示。讓七段數(shù)碼管對應(yīng)段可控制極得到表6—1中所示的高電平，那么在數(shù)碼管上就會顯示對應(yīng)字符，這是單片機控制七段數(shù)碼管顯示的核心。單片機控制單個七段數(shù)碼管的最簡單方法就是直接使用一個并口的八個I/0引腳分別接數(shù)碼管的八個端控制極，然后編寫單片機程序通過此并口給數(shù)碼管對應(yīng)引腳提供相應(yīng)電平，就可以在其顯示容了。需要注意的是，因各段的發(fā)光二極管額定電流一般為10mA左右，所以需要保護數(shù)碼管。表4-1共陽極、共陰極數(shù)碼管的字符碼表字符共陽極數(shù)碼管共陰極數(shù)碼管dpgfedcba字型碼dpgfedcba字型碼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熄滅11111111FFH0000000000H圖4-1七段數(shù)碼管外形圖與引腳圖4.2MCS--51的引腳及相關(guān)功能40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。如右圖⒈〕電源:注：用萬用表測試單片機引腳電流一般為0v或者5v，這是標準的TTL電平，但有時候在單片機程序正在工作時候測試結(jié)果并不是這個值而是介于0v-5v之間，其實這之是萬用表反映沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電流還是保持在0v或者5v的。⒉〕時鐘：XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。⒊〕控制線：控制線共有4根，⑴ALE/PROG：地址鎖存允許/片EPROM編程脈沖①ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址②PROG功能：片有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。⑶RST/VPD：復(fù)位/備用電源。①RST〔Reset〕功能：復(fù)位信號輸入端。②VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。⑷EA/Vpp：外ROM選擇/片EPROM編程電源。①EA功能：外ROM選擇端。②Vpp功能：片有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。⒋)I/O線80S51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號〔屬控制總線〕五簡易秒表電路圖六流程圖開場開場賦初值宏定義運算，查表輸出P1輸出數(shù)字變量自增運算Second<10是返回開場否七源程序SecondEQU30H；定義變量Second的存儲地址為30H單元ORG0000H；指定程序起始地址為0000HLJMPMAIN；跳到MAIN程序段執(zhí)行ORG0030H；指定MAIN程序段的起始地址為0030HMAIN:MOVSecond,#00H；給Second變量賦初值為00HNEXT:MOVA,Second；將Second變量放累加器A中MOVDPTR，#TABLE；把TABLE表的表頭地址賦給DPTR，準備查表MOVCA,A+DPTR；用查表法得到字段碼MOVP2,A；將字段碼送到P2口，顯示數(shù)字LCALLDELAY；調(diào)用DELAY延時程序段，實現(xiàn)1秒延時INCSecond；Second自變量增加1MOVA,Second；將新的Second變量送到累加器ACJNEA,#10,NEXT；用CJNE語句判斷累加器A中的Second變量是否到達10，如果未到達10，那么返回NEXT處，顯示新的Second變量值LJMPMAIN；如果Second變量到達10，那么返回START讓其變?yōu)榱鉊ELAY:MOVR5,#10；實現(xiàn)1秒延時的延時程序段D2:MOVR6,#20D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1DJNZR5,D2RET；返回調(diào)用DELAY程序段的語句處TABLE:；共陰極數(shù)碼管0-9字段碼表DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,6FHEND；程序完畢八系統(tǒng)硬件設(shè)計一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩局部容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進展擴展，選擇適當?shù)男酒O(shè)計相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計適宜的接口電路。系統(tǒng)的擴展和配置應(yīng)遵循以下原那么：1、盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的根底。2、系統(tǒng)擴展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當余地，以便進展二次開發(fā)。3、硬件構(gòu)造應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件構(gòu)造與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮原那么是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實殃，以簡化硬件構(gòu)造。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用CPU時間。4、系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。5、可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件設(shè)計必不可少的一局部，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。6、單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力缺乏時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強驅(qū)動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。7、盡量朝"單片〞方向設(shè)計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可防止地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機片集成的功能越來越強，真正的片上系統(tǒng)SoC已經(jīng)可以實現(xiàn)，如ST公司新μPSD32××系列產(chǎn)品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復(fù)位電路等等。九總結(jié)單片機是當前流行的控制技術(shù)，使用簡單、功能強大、本錢也很低，對于我們以后的工作有很大用處，這次課設(shè)我們用單片機來完成不僅提高了我們對單片機的興趣，而且使我們所學知識在實際中得到應(yīng)用，提高了我們的應(yīng)用能力。課設(shè)使用了點陣，我們上課并沒有學習這方面的容，通過我們查資料，很快領(lǐng)會了點陣的使用方法，課設(shè)使用了多種軟件幫助設(shè)計，讓我們對設(shè)計方法有了進一步了解，而且我們設(shè)計了不同的顯示容，讓我們對點陣的顯示有了根本的掌握，我們感覺很有成就感。我在這個學期做了一個單片機的小工程，對單片機已經(jīng)比較熟悉，這次課設(shè)并沒用感覺到很難，我們小組分工明確，各負其責，我主要負責軟件的設(shè)計與調(diào)試。經(jīng)過我們?nèi)齻€的共同努力，很快便將仿真結(jié)果做了出來。作出的結(jié)果可能不能讓教師十分滿意，但我們已經(jīng)為我們的成果歡呼雀躍了。這只是一次簡單的課設(shè)，在實際中的應(yīng)用還會更難，這都需要我們不斷的學習新的技術(shù)，不斷提高自己的應(yīng)用能力。十課程設(shè)計心得二十一世紀，一個信息的時代。至改革開放以來全國經(jīng)歷了幾次全國性計