89C51单片机60秒倒计时的模拟与仿真设计.docx

1、89C51单片机60秒倒计时的模拟与仿真设计单片机结课设计论文 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 任课老师： 二一二年五月 学习心得单片机课程是我们专业一个很重要的课程，因为单片机方面的很多知识都应用在机电一体化中。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。了解到单片机的重要性，一开始我就决定了一定要好好学这门课。刚开始接触单片机是很陌生的，当学到89C51单片机的结构及原理这一章的时候，感觉书本里面的内容抽象且难以理解，心里面本能地就有一股抵制情绪在作怪。但是一想到单片机是如此的重要又不得不逼着自己去学去记。学到指令系统这部分内容的时候，里面的很多指令往往让自己感到

2、厌烦，面对一些冗长的汇编程序，往往不用看到最后就已经失去兴趣了。感觉自己学习单片机的过程其实就是一个对陌生领域的本能的抵制而又渴望征服的过程！我意识到单片机的重要性也从心里面想过要学好这门课程，在学习的过程中我尽力的克服了由本能产生的对抽象知识的抵制情绪，上课认真听讲，做好笔记，最后总算对单片机有一个比较全面的了解。特别是最后做的那七个实验的时候，每一次我都会认真的思考该怎么去实现这个功能，怎么样从书本中得到答案，怎么样去做好理论联系实际。 在实验的实践过程中，我发现要学好单片机不仅仅要认认真真学习书本上的理论知识，更要学得透彻，还要实际操作单片机。理论联系实际，这样的学习才不会变得更加生动，

3、更容易调动学习积极主动性。虽然单片机这门课程已经结课了，但是老师传授给我的知识将使我终身受益！短短几十个学时的学习，老师作为领路者把我带入了单片机这一奇妙的领域。让我感受到了单片机的强大，实用与前景。我表示要把这门课程的结束当做是另外一个征程的开始，单片机的学习可以用这么一句话形容路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。结课设计本结课设计题目：单片机控制60s倒计时，利用定时器和计数器的原理将倒计时过程显示在LED数码管上。应用PROTEUS软件设计，仿真基于AT89c51单片机的60s倒计时实验。通过做一个综合性结课设计题目，达到对课程内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。正文3.1 设计要求

4、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。本结课设计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单片机的60s倒计时实验。3.2 结课设计的目标通过结课设计，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。通过做一个综合性结课设计题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。3.3 设计方法和内容本设计由硬件设计和软件设计两部分组成，总电路如图1所示，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

5、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7SEGCOM 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。图1 60秒倒计时总体电路设计3.3.1硬件设计方法AT89C51的芯片概述 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)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

6、，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ISP Flash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4.5V,一般我们选用5V电压。外形及引脚排列如图2所示 ：AT89C51主要特性图2：89C51的核心电路框图与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1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中

7、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）RST/Vpd：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚：EA:内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚；PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚。（3）并行I/O引脚P0.0-P0.7：一般I/O口引脚或数

8、据/低位地址总线复用引脚；P1.0-P1.7：一般I/O口引脚；P2.0-P2.7：一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；P3.0-P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚所需器件如下表所列：序号元件类型元件参数元件个数备注1芯片AT89C5112晶振12M13电源电容10UF14电容30PF25电阻10K16电阻470147数码管8段2共阳LED数码管显示器概述本设计中采用的是7SEGCOM 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。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

9、”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。LED数码管有两种连接方法如下：共阳极接法。把发光二极管的阳极

10、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3 LED数码管的两种连接方法测量数码管引脚，分共阴和共阳两类：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

11、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。3.3.2软件设计方法图4 程序框图定时/计数器初值计算（1）本电路应用TIMER0 MODE 16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=5000X=65536-5000=15536=3CB0H（4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=

12、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。软件程序 ORG 00H SJMP STAR ORG 1BH SJMP T1S; 转T1中断服务程序 ORG 30H STAR: MOV R2,#60； 倒计时初值 MOV R4,#20； 定时中断溢出计数器R4初值为20 MOV IE,#88H； T1开中断 MOV TMOD,#10H； T1方式1 MOV TH1,#3CH； 定时初值 MOV TL1,#OBOH； 定时初值 SETB TR1； 启动T1 ACALL DI

13、S； 调用显示子程序 SJMP $ TIS: MOV TH1,#3CH; 中断程序 MOV TL1,#0B0H; 重装初值 DJNZ R4,T1S1; 定时1S到否 MOV R4,#20; 到1S，重置R4=20 DJNZ R2,T1S0; 倒计时递减 CLR TR1; 倒计时结束，关定时器 T1S0: ACALL DIS； 调显示 T1S1: RETI； 中断返回 SEG7: INC A； A的值加一 MOVC A,A+PC; 取显示断段 RET DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H； 0至3的共阳型显示码 DB 99H,92H,82H,0F8H； 4至7的共阳型显示码 DB 80H

14、,90H,88H,83H； 8至B的共阳型显示码 DB 0C6H,0A1H,86H,8EH； C至F的共阳型显示码 DIS: MOV A,R2； 单字节十六进制数转为十进制数 MOV B,#10 DIV AB ACALL SEG7 MOV P1,A； 显示十位 MOV A,B ACALL SEG7 MOV P2,A； 显示个位 RET； 子程序返回 END 3.4 软件调试过程3.4.1 系统调试工具keil C51 Keil C51 仿真器是一款利用KEIL C51 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S

15、ST89C58的IAP功能，所谓IAP功能是In application program 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KEIL C51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Keil c51 2. 新建一个工程。Projec