数字电子计数器课程设计论文.docx
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数字电子计数器课程设计论文
绪论
随着计数器技术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用的围越来越广，随之而来的竞争也越来越激烈。
过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。
厂商为了在竞争中处于不败之地，从而不断地改进技术，增加产品的种类。
现计数器的种类以增加到：
电磁计数器、电子计数器、机械计数器（拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器）、液晶计数器等。
计数器的应用围也遍布各个行业。
从单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。
单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。
综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以“单片”解决问题，而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。
单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成），在这些应用中，目前也出现了一些新的需求，主要体现在以下几个方面：
（1）以电池供电的应用越来越多，而且由于产品体积的限制，很多是用钮扣电池供电，要求系统功耗尽可能低，如手持式仪表、水表、玩具等。
（2）随着应用的复杂，对处理器的功能和性能要求不断提高。
既要外设丰富、功能灵活，又要有一定的运算能力，能做一些实时算法，而不仅仅做一些简单的控制。
（3）产品更新速度快，开发时间短，希望开发工具简单、廉价、功能完善。
特别是仿真工具要有延续性，能适应多种MCU，以免重复投资，增加开发费用。
（4）产品性能稳定，可靠性高，既能加密保护，又能方便升级。
一．《微机原理与接口技术》课程设计任务书
（二）
题目：
电子计数器
1.1．课程设计任务
本课题要求应用以51单片机为核心设计电子计数器，能设置起始数值，通过加、减键实现计数功能，设计复位按钮。
数字通过数码管显示，计数结束发出警报。
1.2．课程设计目的
通过本次课程设计使学生掌握：
1）掌握以单片机为核心的控制系统的分析和设计的基本方法；2）控制程序的设计及实现方法；3）提高学生对单片机实时控制系统的设计和调试能力。
1.3．课程设计要求
开机后，设置计数器的初始值，通过加、减键实现向下，或向上计数，通过数码管显示结果，计数结束发出警（可播放一段音乐），暂停按钮，按下暂停按钮，停止计数，再按下暂停按钮，开始计数。
并设置有复位按钮，回到初始状态
1.4.课程设计容
1、计数程序；显示程序；
2、按键，中断程序；
3、硬件电路原理图、软件清单。
1.5.课程设计报告要求
报告中提供如下容：
1、目录
2、正文
（1）课程设计任务书；
（2）总体设计方案
（3）电子计数器部分，要有操作使用说明，以便用户能够正确使用本产品；
（4）硬件原理图，以便厂家生成产（可手画也可用protel软件）；
（5）程序流程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序的名称及其功能）；
（6）调试、运行及其结果；
3、收获、体会
4、参考文献
二．设计方案：
本设计为累加计数的专用计数器，应用AT89C51芯片作为核心，8位的LED数管显示。
这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性强，操作简单，编程容易。
图1.原理框图
本设计的电子计数器的重要功能为：
1.通过up和down按键设定计数预置值。
2.通过stop键开始进入计数。
3.按下计数按键开始逐次累加计数。
4.累加至预定值报警播放一段音乐。
5.音乐结束后按两次stop键可以继续计数。
6.按rset键复位，重新开始循环。
三．Protues仿真图及相应部分工作原理：
3.1总的仿真图
图1总体仿真图
本设计主要由最小单片机系统、按键部分、显示部分、和计数报警部分组成。
主要用了六个按键、一个电阻排、两个数码管、一个报警器。
首先对计数器进行设定初值：
数码管显示初值设定为00，但并不是计数的值。
所以要预设定一个计数值。
按下up键，显示器上能够逐次加1，按下down键，显示器上能够逐次减1，以此来给出一个计数预置值。
再按下stop键一次，up键和down键停止工作。
进入计数环节。
通过按下计数键进行计数，计数过程中可以暂停计数，通过按下stop键即可暂停。
同样再按一下stop键则可以继续进行计数。
直到计数到达预设定的初值后报警器工作，播放一段音乐。
然后stop键需要按两次才能再进行计数。
因为播放音乐子函数是一个时间段的函数。
所以不能够在音乐播放的过程中给它任何指令，只有等音乐结束后按下stop键计数器恢复计数。
或者按下复位键，重新开始设定计数值开始下一轮计数；
3.2显示部分
图2数码管显示
显示部分：
显示部分由两个数码管一个电阻排组成。
通过P0口P1口连接数码管。
其中P0口要外接上拉电阻，这里用一个电阻排代替八个电阻。
数码管按段数可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，也就是多一个小数点（DP）这个小数点可以更精确的表示数码管想要显示的容；按能显示多少个（8）可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。
按发光二极管单元连接方式可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。
数码管的驱动方式主要由静态和动态两种。
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。
本次用的就是静态显示！
3.3按键部分
图3按键部分
按键部分：
按键部分连接的是地端和P1口，由四个按键组成。
Up键和down键设定计数初值。
Stop键进入中断，rset键复位。
分别接P1.0P1.3P1.6P1.7口。
首先对计数器进行设定初值：
数码管显示初值设定为00，但并不是计数的值。
所以要预设定一个计数值。
按下up键，显示器上能够逐次加1，按下down键，显示器上能够逐次减1，在按下stop键一次，可以按下计数键进行计数。
计数到达预设定的初值后报警器工作，播放一段音乐。
此时计数器不能继续工作，等到音乐结束后按下stop键计数器恢复计数，按下复位键，重新开始设定计数值开始下一轮计数；
3.4计数报警部分
图4计数报警部分
计数报警部分：
计数报警部分由报警器和计数按键组成。
分别接P3.7和P3.2口。
计数次数达到后报警器开始工作播放一段音乐。
当计数到达预设定的初值后报警器工作，播放一段音乐。
此时计数器不能继续工作，等到音乐结束后按下stop键计数器恢复计数，按下复位键，重新开始设定计数值开始下一轮计数；
四．程序清单及流程图
4.1.电子器件清单
设计的电子计数器所需的元器件的代号为
1、单片机代号为：
AT89C51
2、电容C1、C2的代号为：
CERAMIC22P
3、电容C3的代号为：
MINELECT10U16V
4、晶振X1的代号为：
CRYSTAL
5、电阻R1、R2的代号分别为：
CHIPRES10K、CHIPRES100R
6、上拉电阻RP1的代号为：
RESPACK-8
7、显示器的代号为：
7SEG-MP*1-CC
8、开关六个的代号为BUTTON
4.2.程序流程图
Y
N
图4流程图
工作流程：
首先对计数器进行设定初值：
数码管显示初值设定为00，但并不是计数的值。
所以要预设定一个计数值。
按下up键，显示器上能够逐次加1，按下down键，显示器上能够逐次减1，在按下stop键一次，可以按下beep键进行计数。
计数到达预设定的初值后报警器工作，播放一段音乐。
此时计数器不能继续工作，等到音乐结束后按下stop键计数器恢复计数，按下复位键，重新开始设定计数值开始下一轮计数；
五．调试、运行及其结果
刚开始程序设计中基本上是完好的，程序可以实现设定预置值的加减计数。
然后通过数码管显示预置值。
程序在执行的过程中按下stop键开始允许计数。
通过右边的计数键开始重新计数显示，依然用的刚刚的数码管。
一切功能都进行的很顺利，但是等到一遍程序执行完的时候，按下复位键，数码管归零。
本以为一切都正常的时候重新试了下计数。
发现不能动，没有恢复到初始状态。
最后思考了一下，在rset程序里面加了一个子函数init。
调试了一下果然可以了。
刚开始只设计了报警，也就是简单的让报警器恒等于一。
但是看了任务书，觉得给它加上一段音乐，感觉这个想法不错。
虽说满足了老师的基本要求，但是总觉得可以做的更好，所以我在此基础上给它加了一段音乐，但是乐谱自己真的是没有编过，于是就在网上XX了乐谱，然后结合自己的程序整合了一下，最终选了一个简单的生日歌添加进自己的程序。
只要计数数值达到设定的值就开始播放一段音乐，比起刺耳的报警声和谐了不少！
图5.程序调试运行成功图
六．课程设计的心得体会
这次单片机课程设计进行了两周的时间，学校安排在学期末带给了我们很多的怨言。
人家都考完试回家了，我们却还得呆在这进行两周的实训。
没办法咬咬牙坚持就是胜利。
还好带我们实训的老师在开学的时候就给了我们实训的题目，于是我们早就开始提前在做，这也生了我们好多接下来的时间。
虽说每个人都是抱着不情愿的态度留在这里实训，但是事情存在就是合理的。
一切事物有利就有弊，有弊就有利。
时间虽短，但是可以让我们能高效的完成实训。
即此课程设计。
这次我分到的题目是电子计数器，相对其它的几个课题我这算是最简单的在我看来。
当然拿到题目首先要做的就是看看任务书里面的要求，然后去找资料。
其实大家都懂，首先在XX上面找一些类似的设计。
果然很巧找到了一个相似度很高的题目。
果断下载下来进行参考。
然后图书馆借了一些书籍，再结合以前的教科书。
准备资料工作就算完成了。
在平时的上课学习中，我们对于书上所讲的感觉很抽象。
在做课程设计时我们从最简单的实物开始做起，在制作过程中,我们首先是实验设计，设计电路图，然后画出电路流程图，设计电子计数器运行程序，同时我们还花费了一些时间寻找课程设计的方法以及一些有关材料，并小组讨论设计。
最终，我们在各个方面实现了对各个部分的电路设计。
在设计过程中，我们遇到了很多的问题，但最终在我们小组的共同努力以及老师和同学的帮助下，把问题都解决了。
设计过程中遇到了点问题，虽说不是什么难懂的问题，但是有的时候每个人都会被很简单的问题困扰。
所谓当局者迷，旁观者清，就是这样吧。
过程中遇到的问题都自己调试解决了。
满足任务书的要求，还添加了额外的亮点！
这次单片机课程设计让我学到了很多东西，利用了一些本学期学到的东西，比如说按键消抖等。
收益良多，感觉还是有点成就感的。
对于同学请教的问题，我也能一一作答。
七．参考文献
[1]毅刚喜元宇编：
《单片机原理及应用》第二版高等教育2010
[2]路而红主编：
《电子设计自动化应用技术——FPGA应用篇》高等教育2009
[3]元良王建军等著：
《单片机开发技术实例教程》机械工业2010
[4]皮大能南光群编著：
《单片机课程设计指导书》理工大学2010
[5]胡亚琦主编：
《单片机原理及应用系统设计》电子科技大学2010
[6]毅刚主编《单片机原理及接口技术》人民邮电出版2011
附录
1.主程序代码：
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitup=P1^0;
sbitdown=P1^3;
sbitstop=P1^6;
sbitreset=P1^7;
sbitbeep=P3^7;
uintgw,sw,gww,sww,temp;
ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
ucharcodeSONG_TONE[]={212,212,190,212,159,169,212,212,190,212,142,159,
212,212,106,126,159,169,190,119,119,126,159,142,159,0};//生日快乐歌的音符频率表，不同频率由不同的延时来决定
ucharcodeSONG_LONG[]={9,3,12,12,12,24,9,3,12,
12,12,24,9,3,12,12,12,12,12,9,3,12,12,12,24,0};//生日快乐歌节拍表，节拍决定每个音符的演奏长短
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidPlayMusic（）
{
uinti=0,j,k;
while（SONG_LONG[i]!
=0||SONG_TONE[i]!
=0）
{
for（j=0;j{
Beep=~beep;
//SONG_TONE延时表决定了每个音符的频率
For（k=0;k}
Delay（10）;
i++;
}
}
voidinit（）
{
gw=0;
gww=0;
sw=0;
sww=0;
temp=0;
P0=0;
P2=0xff;
P3=0xff;
beep=0;
P0=table[sw];
P2=table[gw];
IT0=1;
EX0=1;
}
voidkeyscan（）
{
if（temp==0）
{
if（up==0）
{
delay（5）;
if（up==0）
{
while（!
up）;
if（gw==9）
{
gw=0;
P2=table[gw];
if（sw==9）
{
sw=0;
P0=table[sw];
}
else
{
sw++;
P0=table[sw];
}
}
else
{
gw++;
P2=table[gw];
}
}
}
if（down==0）
{
delay（5）;
if（down==0）
{
while（!
down）;
if（gw==0）
{
gw=9;
P2=table[gw];
if（sw==0）
{
sw=9;
P0=table[sw];
}
else
{
sw--;
P0=table[sw];
}
}
else
{
gw--;
P2=table[gw];
}
}
}
}
if（stop==0）
{
delay（5）;
if（stop==0）
{
while（!
stop）;
if（（gw!
=0）||（sw!
=0））
{
temp++;
if（temp==1）
EA=1;
if（temp==2）
EA=0;
if（temp==3）
{
temp=1;
EA=1;
}
}
}
}
if（reset==0）
{
delay（5）;
if（reset==0）
{
while（!
reset）;
if（（gw!
=0）||（sw!
=0））
{
gw=0;
sw=0;
P2=table[gw];
P0=table[sw];
beep=0;
init（）;
EA=1;
}
}
}
}
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
}
}
voidINT（）interrupt0
{
if（gww==9）
{
gww=0;
P2=table[gww];
sww++;
P0=table[sww];
}
else
{
gww++;
P2=table[gww];
P0=table[sww];
}
beep=0;
if（（gww==gw）&&（sww==sw））
{EA=0;
PlayMusic（）;
}
}
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