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081250138陈姣
单片机课程设计报告书
课题名称
数码管显示系统设计
姓名
陈姣
学号
081250138
院系
物理与电信工程系
专业
电子科学与技术
指导教师
肖卫初副教授
2011年6月10日
一、设计任务及要求：
设计一个基于单片机MCS-51的显示系统，要求实现以下功能：
1.在单片机系统与硬件开发过程中，有数码管与液晶显示器等等显示仪器，本课程设计采用的显示仪器为数码管。
2.用Keil软件编写一个时间跑动程序，且用两位数码管显示时间。
3.用单片机的定时/计数器T0产生一秒的定时时间，作为秒计数时间。
当按下开始键时，开始指示灯亮，时间从0开始计时，当时间一秒产生时，秒计数自动加1，当秒计数到60时，自动从0开始计数；这个过程中当按下复位键时，时间又从0开始计时；当按下暂停键时，时间停止计数；当按下加时键时，按一次时间自动加1；当按下减时键时，按一次时间自动减1；不工作时，开始指示灯不亮。
指导教师签名：
2011年6月10日
二、指导教师评语：
指导教师签名：
2011年6月10日
三、成绩：
验收盖章
2011年6月10日
数码管显示系统的设计
陈姣
（湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413002）
1设计目的
（1）用AT89C51单片机实现时间的显示。
（2）用仿真软件Proteus设计实验仿真，仿真基于AT89C51单片机的显示系统。
2设计的主要内容和要求
（1）基于单片机实现对数码管的控制。
（2）在开始，数码管是关闭的，什么也不显示，当把所编写的源程序下载到单片机中时，两位数码管会显示相应的时间。
（3）通过按键控制时间的开始、暂停、复位、加时、减时、关闭与开始指示灯的亮灭。
3整体设计方案
数码管显示系统设计模块是由时钟电路、复位电路、按键电路、时间显示电路以及开始指示灯组成。
AT89C51单片机的内部16位定时/计数器是一个可编程定时/计数器，它既可以工作在13位定时方式，也可以工作在16位定时方式和8位定时方式。
只要通过设置特殊功能寄存器TMOD，即可完成方式的选择。
同时，AT89C51有四个并行端口，分别命名为P0、P1、P2和P3。
用P1口控制各类按键，用P2口控制时间十位的输出，用P3口控制时间个位的输出。
通过各类按键来控制时间的显示，即当按下开始键时，开始指示灯亮，时间从0开始计时，当时间一秒产生时，秒计数自动加1，当秒计数到60时，自动从0开始计数；按下复位键时，时间又从0开始计时；当按下暂停键时，时间停止计数；当按下加时键时，按一次时间自动加1；当按下减时键时，按一次时间自动减1；不工作时，开始指示灯不亮。
图3.1整体设计方框图
4硬件电路设计
此设计采用AT89C51单片机作为微机处理器，外围电路由晶振、电阻、电容、电源、数码管，按键等器件组成。
（a）把“单片机系统”区域中的P3.0－P3.7端口用杜邦线连接到“八路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上。
要求：
P3.0对应着a，P3.1对应着b，……，P3.7对应着h。
（b）把“单片机系统”区域中的P2.0/A8－P2.7/A15端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－h端口上；要求：
P2.0/A8对应着a，P2.1/A9对应着b，……，P2.7/A15对应着h。
（c）把“单片机系统”区域中的P1.0—P1.7端口分别连接到不同的按键与指示灯上，要求：
P1.0对应开始按键，P1.1对应复位按键，P1.2对应暂停按键，P1.3对应加时按键，P1.4对应减时按键，P1.7对应开始指示灯。
其硬件连接原理图如下图4.1所示。
图4.1数码管显示系统硬件连接原理图
5软件设计
定时/计数器何时工作是通过软件来设定TCON特殊功能寄存器来完成的。
现在我们选择16位定时工作方式，使用的晶振频率为12MHZ。
对于T0来说，最大定时也只有65536us，即65.536ms，无法达到我们所需要的1秒的定时，因此，我们必须通过软件来处理这个问题。
假设我们取T0的最大定时为50ms，即要定时1秒需要经过20次的50ms的定时，对于这20次我们就可以采用软件的方法来统计了。
因此，作初始化设计时我们设定TMOD＝00000001B，即TMOD＝01H。
下面我们要给T0定时/计数器的TH0，TL0装入预置初值，通过下面的公式可以计算出：
T=（216-计数初值）×晶振周期×12，即50×10-3=（216-X）×（1/12）×10-6×12
所以X=15536=3CB0H，即可得TH0＝3CH，TL0＝B0H。
当T0在工作的时候，我们如何得知50ms的定时时间已到？
这回我们通过检测TCON特殊功能寄存器中的TF0标志位，如果TF0＝1表示定时时间已到，通过中断响应，使得时间每一秒自动加一，同时用软件将TF0清0，又重新开始1秒的计时。
在计时的过程中，按下复位键时，将显示置0，否则按原来方式计数；按下复位键时，将显示置0，否则按原来方式计数；按下暂停键时，显示保持不变，否则按原来方式计数；按下加时键时，将显示的秒数加1，否则按原来方式计数；按下减时键时，将显示的秒数减1，否则按原来方式计数；最终，当计时达到60秒时，又回到初始值，数码管显示为00。
数码管显示系统设计的程序流程图如图5.1所示
图5.1数码管显示系统设计的程序流程图
6系统仿真
在Proteus的ISIS7Professional软件环境下画出电路原理图，接下来就是将设计的程序在KeilC51uVision2开发集成环境上编译成机器语言，进入Proteus的ISIS，鼠标点击菜单“debug”，选中“useromotrdebuggermonitor”，便可实现Keilc与Proteus连接调试。
首先在Proteus中双击单片机AT89C51，将KeilC下编程生成的smgmb.hex文件导入到AT89C51中。
可在Proteus中单击全速仿真运行按钮
，等待现象的查看,同时能清楚地观察到芯片上每一个引脚的电平变化，红色代表高电平，蓝色代表低电平；如果现象不正确，则在KeilC中单步调试程序，并在Proteus观察现象，哪一步不正确则对该程序语句进行修改，调试。
直到仿真完全成功为止，总过程仿真图如图6.1、6.2、6.3、6.4所示。
如下图6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7所示，该设计仿真验证的过程为，首先按下开始按钮
，启动仿真。
（1）按下仿真开始按钮，启动仿真后的仿真图如下图6.1所示。
图6.1按下仿真开始按钮的电路仿真图
（2）按下开始按键后，启动时间显示，仿真图如下图6.2所示。
图6.2按下开始键后的时间电路仿真图
（3）按下复位按键后，启动时间清0，仿真图如下图6.3所示。
图6.3按下复位键后的时间电路仿真图
（4）按下暂停按键后，使时间显示在原来数值，仿真图如下图6.4所示。
图6.4按下暂停键后的时间电路仿真图
（5）按下加时按键时，使原来时间自动加1，仿真图如下图6.5所示
图6.5按下加时键后的时间电路仿真图
（6）按下减时按键时，使原来时间自动减1，同时将减1后的数值显示出来，仿真图如下图6.6所示。
图6.6按下减时键后的时间电路仿真图
（7）未按下任何仿真按钮时的电路图，如下图6.7所示。
图6.7未按下任何仿真按钮时的电路图
7使用说明
当按下开始键时，开始指示灯亮，时间从0开始计时，当时间一秒产生时，秒计数自动加1，当秒计数到60时，自动从0开始计数。
这个过程中当按下复位键时，时间又从0开始计时；当按下暂停键时，时间停止计数；当按下加时键时，按一次时间自动加1；当按下减时键时，按一次时间自动减1；不工作时，开始指示灯不亮。
8设计总结
在本次课程设计中，我选的设计题目是：
数码管显示系统的设计，在设计初期首先查找相关资料，同时学会Proteus软件的使用，从Proteus库中选取元器件，放置电源和地，连线，元器件属性设置，电器检测，所有操作都在ISIS平台中进行，感觉此软件功能强大，非常好用。
在设计的过程中，也遇到了很多问题，在同学和指导老师的帮助下，都一一得到了解决。
从选题到定稿，从了解到熟悉，用了大概一个星期的时间，在这段时间内，苦恼、思考、喜悦、收获，感受颇多。
当然此次设计也体现出我平时学习中有许多不足和欠缺之处，此后需通过学习来查漏补缺。
最后，在此向给我帮助的同学和老师表示感谢，并以衷心的祝福。
参考文献
[1]杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用[M].北京:
人民邮电大学,2006:
112-119.
[2]陈双全，宋谦.智能小区可视对讲系统设计[J].武汉船舶职业技术学院学报，2003,20（3）：
36-39
[3]赵建东,陈小乐.基于Internet的智能家庭网络控制器的实现[J].电子技术应用,2002,34（12）：
23-25.
[3]李强华，张根宝，段力．基于单片机控制的楼宇对讲系统的设计[J].电气应用，2007,12（01）：
04-06.
[5]李炳宇,萧蕴诗,李永东.AT89C51单片机在多层楼宇对讲系统中的应用[J].自动化与仪表,2001,38（04）：
23-25.
附录
由于采用中断方式来完成，因此，对于中断源必须先确定它的中断入口地址，对于定时/计数器T0来说，中断入口标志为0，因此在进行中断时，开启总中断和定时器中断，来执行相应的中断服务程序。
书写C语言中断服务程序格式如下所示：
voidT0_time（）interrupt1//定时器0中断服务函数
{
TH0=（65535-45872）/256;//给定时器赋初始值
TL0=（65535-45872）%256;
i++;//中间变量
if（i==20）
{
i=0;
a++;
if（a==59）
a=0;
}
shi=a/10;
ge=a%10;
}
课程总程序设计：
#include//51系列单片机头文件
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineuintunsignedint
sbitkaishi=P1^0;//申明各个按键接口
sbitfuwei=P1^1;
sbitzanting=P1^2;
sbitjiashi=P1^3;
sbitjianshi=P1^4;
sbitld=P1^7;
uchari,shi,ge;
uinta;
uchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共阴极数码管编码
voiddelay（uintz）//延时子函数,延时1ms
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voiddisplay（ucharone,uchartwo）//显示时间函数
{
P3=table[one];//送段数据
delay
（1）;//延时1ms
P2=table[two];//送段数据
delay
（1）;
}//延时1ms
voidmain（）//主函数
{
a=0;//变量赋初始值
ge=0;
shi=0;
TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式0
TH0=（65535-45872）/256;//给定时器赋初始值
TL0=（65535-45872）%256;
EA=1;//开启总中断
TR0=0;//启动定时器0
ET0=1;//开启定时器0中断
while
（1）
{
if（kaishi==0）//开始功能
delay（5）;
if（kaishi==0）
{ld=0;//开始指示灯
TR0=1;//开启定时器
}
if（zanting==0）//暂停功能
delay（5）;
if（zanting==0）
TR0=0;
if（fuwei==0）//复位功能
delay（5）;
if（fuwei==0）
{a=0;
shi=a/10;
ge=a%10;
display（ge,shi）;
TR0=0;
}
if（jiashi==0）//快加键功能
delay（5）;
if（jiashi==0）
{
TR0=0;
a++;
delay（300）;
if（a==59）
a=0;
shi=a/10;
ge=a%10;
display（ge,shi）;
}
if（jianshi==0）//快减键功能
delay（5）;
if（jianshi==0）
{
TR0=0;
a--;
delay（300）;
if（a==0）
a=59;
shi=a/10;
ge=a%10;
display（ge,shi）;
}
display（ge,shi）;
}
}
voidT0_time（）interrupt1//定时器0中断服务函数
{
TH0=（65535-45872）/256;//给定时器赋初始值
TL0=（65535-45872）%256;
i++;//中间变了
if（i==20）
{
i=0;
a++;
if（a==59）
a=0;
}
shi=a/10;
ge=a%10;
}
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