单片机60秒倒计时Word文档格式.docx
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微控制技术是一种全新的概念,是对传统控制技术的一次革命。
随着单片机应用的推广普及,微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。
模拟多通道压力系统是利用压力传感器采集当前压力并反映在显示器上,它可以分析压力过量程,并发出报警。
并采用电子秤原理可根据输入单价准确的计算出物体的金额。
本篇论文讨论了简单的倒计时器的设计与制作,对于倒计时器中的LED数码显示器来说,我为了简化线路、降低成本,采用以软件为主的接口方法,即不使用专门的硬件译码器,而采用软件程序进行译码。
2设计方案
2.1课程设计目的
1巩固和加深对单片机原理和接口技术知识的理解;
2培养根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料的能力;
4掌握常用仪器、仪表的正确使用方法,学会软、硬件的设计和调试方法;
5能按课程设计的要求编写课程设计报告,能正确反映设计和实验成果,能用计算机绘制电路图和流程图。
6通过单片机课程设计,熟练掌握汇编语言的编程方法,将理论联系到实践中去,提高我们的动脑和动手的能力。
7对于单片机控制的60s倒计时的要求如下:
(1)用单片机AT89C51的定时器实现60s倒计时。
本例中用两位数码管静态显示倒计时秒值。
(2)用PROTEUS软件设计,仿真基于AT89c51单片机60s倒计时实验。
2.2设计的目标
通过课程设计,使自己深刻理解并掌握基本概念,掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。
通过做一个综合性训练题目,达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。
2.3设计的内容
本设计由硬件设计和软件设计两部分组成,硬件设计主要包括单片机芯片选择,数码管选择及晶振,电容,电阻等元器件的选择及其参数的确定;
软件设计主要是实现60秒倒计时程序的编写,包括利用中断实现1秒的定时及60秒的倒计时。
具体设计:
通过AT89C51型号单片机,由P1和P2两组I/O引脚分别控制两个7SEG–COM–ANODE型号数码管,分十位控制和个位控制,达到显示60秒倒计时的目的。
通过复位电路,在仿真过程中点击开关实现60复位。
2.3.1AT89C51单片机介绍
AT89C51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,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
其工作电压在4.5-5V,一般我们选用+5V电压。
外形及引脚排列如图2所示
图1:
89C51的核心电路框图
AT89C51的主要特性:
·
与MCS-51兼容
·
4K字节可编程闪烁存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间:
10年
全静态工作:
0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
128×
8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
AT89C51管脚说明:
(1)电源及时钟引脚(4个)
Vcc:
电源接入引脚
Vss:
接地引脚
XTAL1:
晶振震荡器接入的一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚接地);
XTAL2:
晶体振荡器的另一个引脚(采用外部振荡器时,此引脚作为外部振荡器信号的输入端)。
(2)控制线引脚(4个)
RRST——复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。
ALE/PROG——当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
PSEN——程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。
EA/VPP——外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令(3)并行I/O引脚
经综合对本系统的分析,选用AT89C51单片机就非常合适,
AT89C51有P0,P1,P2,P3四个外部接口,介绍如下:
P0口:
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,P0口被分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。
P1口:
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。
在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
P2口:
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
P3口:
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。
所需器件如下表所列:
表1设计所选器件
序号
元件类型
元件参数
元件个数
备注
1
芯片
AT89C51
2
晶振
12M
3
电源电容
10UF
4
电容
30PF
5
电阻
10K
6
470
14
7
数码管
8段
共阳
2.3.2LED数码管显示器
本设计中采用的是7SEG–COM–ANODE型号数码管,它是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。
实物如图2所示:
图27SEG–COM–ANODE型号数码管
(1)数码管的分类
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);
按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;
按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。
。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。
(2)LED数码管有两种连接方法
共阳极接法。
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极,使用时公共阳极接+5V,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。
共阴极接法。
把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极,使用时公共阴极接地。
每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。
图3LED数码管有两种连接方法
(3)数码管引脚测量
找公共共阴和公共共阳:
首先,我们找个电源(3到5伏)和1个1K(几百欧的也行)的电阻,VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上,组合有很多,但总有一个LED会发光的,找到一个就够了,然后GND不动,VCC(串电阻)逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它就是共阴的了。
相反用VCC不动,GND逐个碰剩下的脚,如果有多个LED(一般是8个),那它就是共阳的。
也可以直接用数字万用表,红表笔是电源的正极,黑表笔是电源的负极。
图4程序流程图
2.4定时/计数器初值计算
(1)本电路应用TIMER0MODE16位计数器的计时中断法。
(2)1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000个计时脉冲,方可达到1秒的时间。
本设计中,设定中断每次溢出时间50ms。
(3)由上式得知,循环20次即可达到1秒定时,即:
N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000
X=65536-5000=15536=3CB0H
(4)由上式得知5000个脉冲,首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H,此时第1次只要输入5000个脉冲输入,就会溢出;
第2次至第20次,则需每1000000个计时脉冲,定时1秒。
(5)上电时,显示60,开始倒数计时按下开关实现复位。
2.5软件调试过程
2..5.1系统调试工具keil
KeilC51仿真器是一款利用KEILC51的IDE集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真器,是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成,主要是利用了SST89C58的IAP功能,所谓IAP功能是Inapplicationprogram的英文缩写,是在应用编程的意思,通俗一点讲就是:
它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中,可以通过串口对单片机进行编程。
它之所以具有这种功能,实际上它有两块程序flash区,其中一块flash中运行的程序可以更改另外的一块程序flash区中的程序,正是利用这一特性才用它作成了仿真器,我们把仿真器的监控程序事先烧入SST89C58,监控程序通过SST89C58的串口和PC通讯,当使用KEILC51的IDE环境仿真时,用户的程序通过串口被监控程序写入flash程序区中,当用户设置断点等操作仿真程序时,flash程序中的用户程序也在相应的更改,从而实现了仿真功能。
调试的主要方法:
1.启动Keilc51
2.新建一个工程。
Project菜单—〉Newproject,选择好我们要保存的文件夹后,键入Frist保存。
接着弹出CPU类型选择框,我们选择最常用的AT89C51,按确定。
3.在工程中加入文件。
新建一个文件,文件菜单File—〉New,我们再选择:
文件菜单File—〉SaveAs?
(另存为)弹出对话框后,我们文件名框中键入First.c(注意文件后缀名是.c)保存。
C文件建好啦。
现在我们把文件加入到工程中去。
点击Target1前面的+号,右键单击SourceGroup1—〉选择AddFilestoGroup,SourceGroup1选择添加Add编译运行,检查程序是否有错误。
图5Keil软件设置截图
图6Keil软件程序运行无误截图
2.5.2系统调试工具PROTEUS
Proteus是一款EDA软件,该软件具有模拟电路仿真,数字电路仿真,单片机以及外围电路组成的系统的仿真,RS-232动态仿真,I2C调试器,SPI调试器,键盘和LCD系统的仿真,以及各种虚拟仪器,如示波器,逻辑分析仪,信号发生器等。
该软件目前支持的单片机类型有:
68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各种外围芯片。
该软件还支持大量的存储器和外围芯片,所以,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。
调试方法:
首先用Keil软件将C编译成HEX文件,打开Keil软件,新建一个文档,输入C程序,保存成C格式文件,然后新建工程,连接单片机为AT89C51,选择Optionsfortarget,选择OUTPUT子菜单,在CreateHEXFi前打钩,DeBug子菜单中,Settings选择ProteusVSMSimulator,USE前打钩,再次运行文件,成功后在目录下会生成HEX文件,打开Proteus软件,或直接点击DSN文件,双击单片机模板,点击文件夹式样的图标选择对应的HEX驱动文件,然后点击开始,进行调试。
图7硬件仿真连接图
图8仿真起始运行图
图9仿真结束运行图
3.设计心得体会
回顾起此次单片机课程设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到定稿,从理论到实践,在整整一星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
例如我们在设计数码管显示的时候,刚开始的时候,由于对数码管引脚的不熟悉,我们都无法让数字显示,后来发现时十位和个位的置位、复位发生了问题,我们对此进行了修改,可以正确的显示出十位及个位的数值,但是数字的显示不稳定,不停的跳动,我们为此查阅了很多的资料,但还是未能解决,最后我们不停地对程序进行修改,终于发现了问题所在,在显示子程序上存在缺陷未能快速的切换对十位、个位的置位和复位,经过这样的修改,终于可以完美的显示时间了。
我们也更好地掌握了对数码管的使用,这都是课堂上学不到的知识。
单片机为我们的主要专业课之一,对我们还是很有帮助的,课程设计也是为我们以后的工作提前进行了一次练手,也是我们学习生活之中少有的一次自己探索、研究,发现问题、解决问题的机会。
当然要做好一个课程设计也不是很简单的,我认为有以下几步:
(1)在设计程序之前,对所用单片机的内部结构有一个系统的了解,知道该单片机内有哪些资源;
(2)要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图,善于将大的程序段缩小为每个子函数来实现;
(3)在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路;
(4)要养成注释程序的好习惯,写程序是应该思路清晰,结构明了,应该让人一看就能明白你的思路,方便资料的保存和交流;
(5)我们们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题的。
在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
我们们通过查阅大量有关资料,并在小组中互相讨论,交流经验和自学,若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师,或者与其他小组成员讨论,共同解决,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
通过这次课程设计我们也发现了自身存在的不足之处,虽然感觉理论上已经掌握,但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑,经过一番努力才得以解决。
通过这次课程设计使我更加懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正将一个东西学好学透,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
我想这对于我今后的学习生活和工作都会是有很大帮助的!
4.软件源程序
ORG00H
SJMPSTAR
ORG1BH
SJMPT1S;
转T1中断服务程序
ORG30H
STAR:
MOVR2,#60;
倒计时初值
MOVR4,#20;
定时中断溢出计数器R4初值为20
MOVIE,#88H;
T1开中断
MOVTMOD,#10H;
T1方式1
MOVTH1,#3CH;
定时初值
MOVTL1,#OBOH;
SETBTR1;
启动T1
ACALLDIS;
调用显示子程序
SJMP$
TIS:
MOVTH1,#3CH;
中断程序
MOVTL1,#0B0H;
重装初值
DJNZR4,T1S1;
定时1S到否
MOVR4,#20;
到1S,重置R4=20
DJNZR2,T1S0;
倒计时递减
CLRTR1;
倒计时结束,关定时器
T1S0:
调显示
T1S1:
RETI;
中断返回
SEG7:
INCA;
A的值加一
MOVCA,@A+PC;
取显示断段
RET
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H;
0至3的共阳型显示码
DB99H,92H,82H,0F8H;
4至7的共阳型显示码
DB80H,90H,88H,83H;
8至B的共阳型显示码
DB0C6H,0A1H,86H,8EH;
C至F的共阳型显示码
DIS:
MOVA,R2;
单字节十六进制数转为十进制数
MOVB,#10
DIVAB
ACALLSEG7
MOVP1,A;
显示十位
MOVA,B
MOVP2,A;
显示个位
RET;
子程序返回
END
5实物和硬件图
图10实物图
图11硬件图
6参考文献
【1】.肖金球.单片机原理与接口技术;
【2】.江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选;
【3】.周润景.基于PROTEUS的51单片机设计与仿真;
【4】.王守中.51单片机开发入门与典型实例;
【5】.张齐.朱宁西.单片机系统设计与开发;
【6】.周立功单片机开发网;
【7】.天津锐志单片机开发网.