单片机设计报告1单片机课程设计秒计时器设计Word文件下载.docx

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单片机课程设计任务书

专业年级***学号***学生姓名**

任务下达日期：

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设计日期：

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设计题目：

秒计时器设计

设计专题题目：

设计主要内容和要求：

1.系统上电，数码管显示“99”.

2.每隔1秒，数码管显示减1，减小到“00”后，数码管显示“00”，同时继电器开启。

3.设置按键S13，当S13按下时，秒表计时停止，数码管显示当前数值，再次按下时恢计时。

4.当停止计时时，按下S14键，可以设置秒数，按键S1-S10分别对应数字0-9；

先输入数字为十位数，后输入数字为个位数，若输入数字大于99，数码管显示“99”。

按下S13键启动计时。

5.设置按键S15，当S15按下时，数码管显示为“99”，秒表从新开始计时。

6.考试过程中，应使用硬件平台指定的资源进行设计。

指导教师签字：

摘　要

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

仅有CPU的专用处理器发展而来。

本实验是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以倒数的计数器。

本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个电秒计时器，包括以下功能：

通过单片机系统实现秒表计时功能，可以进行暂停计时、恢复计时、设定时间和清零等操作。

该计数器系统主要由计数器模块、LCD显示器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。

关键词：

AT89C51单片机、C语言编程、键盘模块、LCD显示器

2AT89S51介绍6

2.1主要性能特点6

3系统硬件电路9

3.1单片机最小应用系统9

3.1.1复位电路11

3.1.2时钟电路12

3.2显示电路13

3.2.1数码管的结构和分类13

3.2.2显示驱动方式14

3.3键控电路15

3.3.1矩阵式键盘的工作原理15

3.3.2矩阵式键盘的按键识别方法15

4软件程序设计17

4.1程序流程图17

4.2单元程序设计19

4.3源程序23

5心得体会24

6参考文献25

1设计理论

1.1设计指标

（1）该倒计时器应具有基本倒时功能；

（2）具有暂停，复位功能；

（3）时间可以任意调整；

（4）时间用数码管显示，初始值为99S,扫描时间为1MS。

1.2方案论证

采用单片机程序设计制作，它是利用芯片AT89S51的特殊功能，上电两个数码管将显示99，P3口控制4X4矩阵按键开关，输入数字。

通过P0口对两片74HC273进行控制，一片输出字型码，一片输出字位码。

P2.4和P2.5控制74HC02，来确定字位和字形码地址。

其系统框图如图1所示。

2AT89S51介绍

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

2.1主要性能特点

1、4kBytesFlash片内程序存储器；

2、128bytes的随机存取数据存储器（RAM）；

3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；

4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；

5、6个中断源；

6、2个16位可编程定时器/计数器；

7、2个全双工串行通信口；

8、看门狗（WDT）电路；

9、片内振荡器和时钟电路；

10、与MCS-51兼容；

11、全静态工作：

0Hz-33MHz；

12、三级程序存储器保密锁定；

13、可编程串行通道；

14、低功耗的闲置和掉电模式。

2.2管脚说明

VCC：

电源电压输入端。

GND：

电源地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

PDIP封装的AT89S51管脚图

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：

P3.0RXD（串行输入口）　　

P3.1TXD（串行输出口）　　

P3.2/INT0（外部中断0）　　

P3.3/INT1（外部中断1）　　

P3.4T0（T0定时器的外部计数输入）　　

P3.5T1（T1定时器的外部计数输入）　　

P3.6/WR（外部数据存储器的写选通）　　

P3.7/RD（外部数据存储器的读选通）　　

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。

读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。

只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。

89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。

除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。

RST：

复位输入端，高电平有效。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

地址锁存允许/编程脉冲信号端。

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：

外部程序存储器的选通信号，低电平有效。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：

外部程序存储器访问允许。

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；

当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。

XTAL2：

片内振荡器反相放大器的输出端。

3系统硬件电路

3.1单片机最小应用系统

单片机最小系统是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。

单片机最小应用系统方框图，如图3所示

图3单片机最小系统应用框图

3.1.1复位电路

单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

单片机复位电路工作原理:

当通电瞬间稳压电源给电容充电。

RESET为复位输入端,当RESET引脚持续两个机器周期以上的高电平时,使单片机完成复位操作，随着电容充电结束,将使电容与电阻之间将呈现低电平,单片机复位结束。

复位操作的主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机程序存储器从0000H单元开始执行程序。

本设计主要采用上电自动复位电路，其电路图如图4所示

图

图（4）复位电路

3.1.2时钟电路

本篇论文选择的方案中采用的是内部振荡方式。

采用内部方式时在XTAL1和XTAL2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，如图5所示。

图中C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。

内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。

振荡频率的选择范围为1MHz～12MHz。

图（5）振荡电路

3.2显示电路

显示器件有很多种，常用的有发光二极管，数码管，液晶显示器等，本文采用通用型的LED数码管。

3.2.1数码管的结构和分类

LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已，其结构图分别如图6所示，本设计使用共阳数码管。

（

3.2.2显示驱动方式

数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

本文主要采用动态显示驱动。

由于数码管要点亮需要3—10mA的电流，但单片机不能提供如此大的电流故需要加74HC273加以驱动，单片机输出端引脚的电压约为5V，如果直接加载到数码管上将烧坏数码管，因此在这部分电路中一并加限流电阻，根据理论计算和实际的经验限流电阻取470Ω，其电路图如图7所示一片作为输出字形，一片作为输出字位

3.3键控电路

键盘是微机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备，按照键盘按键的结构形式，可分为独立式键盘和矩阵式键盘。

本文主要采用矩阵式键盘，此键盘控制电路主要是用于调整时间，其电路结构图如图9所示。

3.3.1矩阵式键盘的工作原理

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。

在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而

图（9）4X4矩阵