081250138陈姣.docx

1、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

2、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

3、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

4、。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P3.0P3.7端口用杜邦线

5、连接到“八路静态数码显示模块”区域中的任一个ah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/A8P2.7/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ah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P1.0P1.7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

6、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TMOD00000001B，即TMOD01H 。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=(21

7、6-计数初值)晶振周期12，即5010-3=（216-X）（1/12）10-612所以X=15536=3CB0H，即可得TH03CH ，TL0B0H。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TF01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

8、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ISIS 7 Professional软件环境下画出电路原理图，接下来就是将设计的程序在Keil C51 u Vision2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“use romotr debugger monitor”，便可实现Keilc与Proteus连接调试。首先在Proteus中双击单片机AT89C51，将Keil C下编程生成

9、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Keil C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

10、（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

11、 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

12、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

13、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：void T0_time() interrupt 1 /定时器0中断服务函数 TH0=(655

14、35-45872)/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#define uchar unsigned char /宏定义#define uint unsigned intsbit kaishi= P10; /申明各个按键接口sbit fuwei=P11;sbit zanting=P12;sbit jiashi=P13;sbit jianshi=P14;sbit ld=P17;uch

15、ar i,shi,ge;uint a;uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/共阴极数码管编码void delay(uint z) /延时子函数,延时1ms uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void display(uchar one,uchar two) /显示时间函数 P3=tableone; /送段数据 delay(1); /延时1ms P2=tabletwo; /送段数据 delay(1); /延时1msvoid main() /主函数 a=0;

16、/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(

17、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); void T0_time() interrupt 1 /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;