基于AT89S52单片机可控倒计时控制系统的设计.docx

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基于AT89S52单片机可控倒计时控制系统的设计

基于AT89S52单片机可控倒计时控制系统的设计

ADesignofcontrolableCountdownSystembasedonSCM

第一章单片机的概述……………………………………………………………….....1

1.1单片机概述………………………………………….…………………….………1

1.2单片机的产生展………………………………………………………….…….…2

1.3单片机应用领域……………………………………….………………………….3

1.4单片的生产厂家和型………………………………….…………………………..3

第二章MSC-51单片机...................................................................................................4

2.1MCS-5系列单片机绍…………………………………………………….……….4

2.2最小系统…………………………………………………………….……………..4

2.3定时与中断的概念………………………………………………………………...5

2.4AT89S52的芯片概述……………………………………………………………..7

第三章LED数码管………………………….……………….………………………….9

第四章倒计时控制系统的设计……………………………………………………..11

4.1设计的组成及功能………………………………………………………………….11

4.2硬件设计流程图…………………………………………………………………….12

4.3硬件部分的设计…………………………………………………………………….12

4.4元器件筛选与检测………………………………………………………………….18

4.5软件部分的实现…………………………………………………………………….21

4.6该系统的使用方法………………………………………………………………….26

4.7可能出现的问题与解决方法……………………………………………………….26

结论……………………………………………………………………..………………27

致谢………………………………………………………………………….…………28

参考文献………………………………………………………………………………29

基于AT89S52单片机可控倒计时控制系统的设计

摘要：

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，以作时完善。

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器的设计与制作，对于倒计时器中的四位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。

关键词：

单片机AT89S52LED数码管显示器keilC5倒计时器三极管C8850

ADesignofcontrolableCountdownSystembasedonSCM

Abstract：

Permeateinthesocialrealmalongwiththecalculatorinrecentyears,singleslicetheapplicationofthemachinejustatconstantlyalignmentthorough,arouseatraditionalcontrolanexaminationadayanewmoonbenefitrenewalinthemeantime.Insolidlythehourtheexaminationthesingleslicethatcontrolswithautothemachinetheapplicationthesystem,singleslicemachineusuallyBeacorepartstouse,onlysingleslicethemachineaspectknowledgeisnotenough,returnshouldaccordingtoconcretethehardwarestructure,andaimatconcreteapplicationthesoftwareof[with]theobjectcharacteristicscombinetomakeperfect.

Imitatingmanypassagepressuresystemsesistomakeuseofpressuretospreadthefeelingmachinetocollectcurrentpressurecombinethereflectionisonthedisplay,itcananalyzethepressuresurfeitdistance,eruptingtoreporttothepolice.Combinetheadoptionelectronicssteelyardprinciplecanaccordingtoinputtheamountofmoneythattheunitpricecomputesanobjectaccurately.Thisthesisdiscussthatpourthedesignandcreationofthetimerinbrief,forpourfourLEDfiguresdisplaysinthetimertosay,Iamforthesakeofthesimplificationcircuit,declinelowcost,adopttotakesoftwareastheconnectoflordapeople'smethod,donotusespecializedhardwaretotranslatetheodemachinenamely,butadoptthesoftwareproceduretocarryontranslatingcode.

Keywords：

singleslicemachineAT89S51TheLEDfigurestubedisplay;KeilC51PourtimerTriodetransistorC8850

引言

在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。

现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。

单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。

但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：

单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程序）方法实现了。

这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。

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。

第一章单片机的概述

1.1单片机概述

单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器CPU（Centralprocessingunit）。

随机存储器RA（Randomaccessmemory）。

只读存储器ROM（Readonlymemory）。

断系统、定时器／计数器以及I\O（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。

虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。

为此，称它为单片微型计算机SCMC（Singlechipmicrocomputer），简称单片机。

单片机主要应用与控制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU（Microcontrollerunit）。

在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯与“单片机”这一名称。

单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其＂嵌入＂的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embeddedmicrocontrollerunit）。

在单片机的电路和结构中，有许多嵌入式应用的特点。

1.1.1通用单片机和专用单片机

根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。

通用型单片机是一种基本芯片，他的内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需要。

用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个在设计的过程，通过用户的进一步设计，才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以其它外围电路的应用控制系统。

然而在单片机的控制应用中，有许多时候是专门针对某个特定产品的，例如电度表和IC卡读写器上的单片机等。

这种应用的最大特点是针对性强而且数量巨大，为此厂家常与芯片制造商合作，设计和生产专用的单片机芯片。

由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经对系统结构的最简化，软硬件资源利用的最优化。

1.1.2单片机与单片机系统

单片机通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生产的，在它上面集成的是一些做为基本组成部分的运算器电路，控制器电路，存储器，中断系统，定时器/计数器以及输入/输出口电路等。

但一个单片机芯片并不能把计算机的全部电路都集成到其中，例如组成谐振电路和复位电路的石英晶体，电阻，电容等，这些元件在单片机系统中只能以散件的形式出现。

此外，在实际的控制应用中，常常需要扩展外围电路和外围芯片。

从中可以看到单片机和单片机系统的差别，即：

单片机只是一块芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。

通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。

在单片机系

统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。

1.2单片机的产生与发展

1.单片机的产生

电子计算机的发展经历了从电子管，晶体管，集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代，第二代，第三代和第四代计算机。

现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。

从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展；一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。

但是两者在原理和技术上是紧密联系的。

2.单片机的发展

继1971年微处理器的研制成功不久，就出现了单片的微型计算机即单片机，但最早出现的单片机是一位的，1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用和好评，为单片机的发展奠定了坚实的基础，成为单片机发展史上一个重要阶段，其后，在MCS-48成功的刺激下，许多半导体芯片在生产厂商竞相研制和发展自己的单片机系列。

到80年代末世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中包括Motorola公司的6801，6802，Zilog公司的Z-8系列，Rockwell公司的6501，6502等，此外，日本的NEC公司，日立公司等也不甘落后，相继推出了各自的单片机品种。

尽管目前单片机的品种很多，但是我过使用最多的是Intel公司的MCS-51单片机系列。

MCS-51系列是在MCS-48的基础上于20世纪80年代初发展起来的，虽然它是8位的单片机，但其功能较MCS-48有很大的增强。

此外，它还具有品种全，兼容性强，软硬件资料丰富等特点，因此应用愈加广泛，成为比MCS-48更重要的单片机品种，直到现在，MCS-51仍不失为单片机的主流系列。

继8位单片机之后，又出现了16位单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表。

与MCS-51相比，MCS-96不但字长增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特别是芯片内还增加了一个4路或8路的10位A/D转换器，使其具有A/D转换的功能。

纵观单片机近30年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路简单化以及片内存储器容量增加的方向发展。

但其位数不一定会继续增加，尽管现在已经有了32位单片机，但使用的并不多。

可以预言，今后的单片机将是功能更强，集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便等特点。

此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。

1.3单片机应用领域

现在单片机的应用已经很广泛，下面我们就一些典型方面进行介绍。

1.工业自动化方面

自动化能使工业系统处于最佳状态，提高经济效益，改善产品质量和减轻劳动强度。

因此，自动化技术广泛应用于机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中，而在工业自动化技术中，无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都需要要有单片机的参与。

在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的综合技术中，单片机将发挥越来越大的作用。

2.仪器仪表方面

现在仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高，对此最好使用单片机来实现，而单片机的使用又将加速仪器仪表向数字化，智能化，多功能化和柔性化方向发展。

此外，单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构、减小体积及重量而易于携带和使用，并具有降低成本，增强抗干扰的能力，便于增加显示、报警和自诊断等功能。

3.家用电器方面

当前，家用电器产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度，而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“电脑控制”以提高其产品的档次，例如洗衣机，电冰箱，空调机，微波炉，电视机和音像视频设备等，这里说的电脑实际上就是单片机。

智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，进一步改善我们的生活质量，把我们的生活变的更加丰富多彩。

4.信息和通信产品方面

信息和通信产品的自动化和智能化程度很高，这当然离不开单片机的参与，例如计算机的外部设备和自动化办公设备中，都有单片机在其中发挥着作用。

5.军事装备方面

科技强军、国防现代化离不开计算机，在现代化的飞机、军舰、坦克、大炮、导弹火箭和雷达等各种军用装备上，都有单片机深入其中。

1.4单片的生产厂家和型

Intel（美国英特尔）公司：

MCS-48，MCS-51系列。

Microchip（美国微晶）公司：

PICI6XX，PIC54CXX系列。

Zilog（美国齐洛落）公司：

ZS系列及SUPER8

Fairchild（美国仙童）公司：

FS系列和3870系列

Motorola（美国摩托罗拉）公司：

6801系列和6805系列

Rockwell（美国洛克威尔）公司：

6500/1系列

TI（美国德克萨斯仪器）公司：

TMS700

NS（美国国家半导体）公司：

NS8070

RCA（美国无线电）公司：

CDP1800系列

Panasonic（日本松下）公司：

MN101C系列

NEC（日本电气）公司：

Ucom87,uPD7800系列

Hitachi（日本日立）公司：

HD6301，HD6305，HD63L05系列；

ATMEL公司：

AT89C51系列

PHILIPS：

87LPC系列

Cygnal：

C8051F0系列

第二章MSC-51单片机

2.1MCS-51系列单片机介绍

2.1.180C51芯片介绍

MCS-51的原生产厂商是Intel公司，最早推出80C51芯片的也是Intel公司，并且作为MCS-51的一部分，按原MCS-51芯片的规则命名，例如80C31、80C51、87C51和89C51，这样我们就能很容易地认识80C51的系列芯片。

但是后来愈来愈多的厂商生产80C51的系列芯片，例如PHILIPS，ATMEL，LG，华邦等公司。

这些芯片都是以80C51为核心并且与MCS-51

芯片兼容，但它们又各具特点。

然而由于生产厂家多，芯片的类型也很多，使芯片的命名无法再遵循统一的规律，造成我们辨认上的困难。

例如PHILIPS公司生产的80C51系列芯片名称分别为：

80CXXX（ROMLess型），83CXXX（MaskROM型）；Siemens公司命名为C500系列，芯片型号以”C5“打头；而华邦公司则命名为W77C51系列和W78C51系列等等。

新一代80C51的兼容芯片，还在芯片中增加了一些外部接口功能单元，例如数/模转换器，可编程计数器阵列，监视定时器，高速I/O口，计数器的俘获/比较逻辑等，有些还在总线结构上也做了重大改进，出现了廉价的非总线型单片机芯片......所有这些使新一代的兼容芯片已远非原来意义上的80C51了。

目前这些80C51的兼容芯片已开始在我国使用，其中尤以PHILIPS公司的同名芯片80C51及其派生产品最受欢迎，而ATMEL公司的闪速存储器型单片机芯片AT89C51等更是后来居上，大有取代传统EPROM型芯片之势。

2.1.280C51与8051的比较

首先与8051兼容是对80C5芯片的最基本要求，以确保8位单片机MCS-51系列的继续发展，兼容应包括指令，引脚信号，总线等多个方面，指令兼容能保证两者之间不存在指令障碍以维持软件的可移植性，而引脚信号和封装以及总线的兼容则确保两者在系统扩展和接口方面的一致性，有利于系统的开发和应用。

80C51的最大改进是在芯片的半导体工艺上，早期的MCS-51系列芯片采用HMOS工艺，即高密度短沟道MOS工艺，，而80C51芯片则采用CHMOS工艺，即互补金属氧化物HMOS工艺。

CHMOS是CMOS和HMOS的结合，除保持了HMOS高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。

例如8051芯片的功耗为630mW,而80C51的功耗只有120mW，这样低功耗，有一粒纽扣电池就可以工作。

低功耗对单片机在便携式、手提式或野外的仪器仪表设备上使用十分有利。

80C51在功能增强方面也做了许多工作。

首先，为进一步降低功耗，80C51芯片增加了待机和掉电保护两种工作方式，以保证单片机在掉电情况下，能以最低的消耗电流维持。

此外，在80C51系列芯片中，内部程序存储器除了ROM型和EPROM型之外，还有EPROM型，例如89C51就是4KBEEPROM，并且随着集成技术的提高，80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大,目前已有64KB的芯片了.另外,许多80C51芯片的还具有程序存储器保密机制，以防止应用程序泄露或被复制。

2.2最小系统

最小系统就是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。

如下图所示为最小系统方框图：

2.3定时与中断的概念

中断是一项重要的计算机技术，采用中断技术可以使多项任务共享一个资源，所以中断技术实质上就是一种资源共享技术。

向CPU发出中断请求的来源称之为中断源。

MCS-51是一个多中断源的单片机，以80C51为例，有三类共五个中断源，分别是外部中断两个，定时中断两个和串行中断一个。

1.外中断

外中断是由外部信号引起的，共有两个中断源，即外部中断“0”和外部中断“1”。

它们的中断请求信号分别由引脚INT0（P3.2）和INT1（P3.3）引入。

外部中断请求有两种信号方式，即电平方式和脉冲方式，可通过有关控制位进行定义。

2.定时中断

定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的。

3.串行中断

串行中断是为串行数据传送的需要而设置的。

4.中断控制

这里所说的中断控制是指提供给用户使用的中断控制手段，实际上就是一些专用寄存器。

在MCS-51单片机中，用于此目的的控制寄存器共有四个，即定时器控制寄存器、中断允许控制寄存器、中断优先控制寄存器以及串行口控制寄存器。

5.定时器控制寄存器（TCON）

该寄存器用于保存外部中断请求和以及定时器的计数溢出。

寄存器地址88H，位地址8FH～88H。

位地址8F8E8D8C8B8A8988

位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

这个寄存器既有定时器/计数器的控制功能又有中断控制功能，其中与中断有关的控制位共六位：

IE0和IE1IT0和IT1以及TF0和TF1。

6.中断允许控制寄存器（IE）

寄存器地址A8H，位地址AFH～A8H。

位地址AFAEADACABAAA9A8

位符号EA／／ESET1EX1ET0EX0

其中与中断有关的控制位共六位：

EA、EX0和EX1、ET0和ET1、ES。

7.中断优先级控制寄存器（IP）

MCS-51的中断优先级控制只定义了高、低两个优先级。

各中断源的优先级由优先寄存器（IP）进行设定。

IP寄存器地址B8H，位地址为BFH～B8H。

寄存器的内容及位地址表示如下：

位地址BFBEBDBCBBBAB9B8

位符号／／／PSPT1PX1PT0PX0

PX0外部中断0优先级设定位

PT0定时中断0优先级设定位

PX1外部中断1优先级设定位

PT1定时中断1优先级设定位

PS串行中断优先级设定位

为0的位优先级为低；为1的位优先级为高。

8.定时器/计数器的控制寄存器

与定时器/计数器应用有关的控制寄存器有：

（1）定时器控制寄存器（TCON）TCON寄存器既参与中断控制又参与定时控制。

其中有关定时的控制位共有四位：

TF0和TF1、TR0和TR1。

（2）工作方式控制寄存器（TMOD）

TMOD寄存器是一个专用寄存器，用于设定两个定时器/计数器的工作方式。

但TMOD寄存器不能位寻址，只