定時(shí)與計(jì)數(shù)演示燈課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　課程名稱： 《單片機(jī)技術(shù)》 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 定時(shí)與計(jì)數(shù)演示燈設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系： 電子信息與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)：電氣工程及其自動(dòng)化2010級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013 年 05 月 17 日</p>&l

3、t;p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)</p><p>　　定時(shí)與計(jì)數(shù)演示燈設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：本系統(tǒng)以AT89S52為核心，由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，電源電路等組成，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)與計(jì)數(shù)的功能，其中電源電路由一個(gè)橋堆2W10，一個(gè)穩(wěn)壓管7805，若干電容，一個(gè)發(fā)光二極管等組成，它位單片機(jī)提供正常工作所需要的5伏電壓；復(fù)位電路由一個(gè)按鍵，一個(gè)1K的電阻和電容組成，它主要是系統(tǒng)

4、進(jìn)入正常的初始化，時(shí)鐘電路有兩個(gè)33pF的電容和一個(gè)頻率為11.0952MHz的晶振組成，它主要用于產(chǎn)生單片機(jī)工作室所必須的控制信號(hào)。軟件部分主要是控制單片機(jī)工作的程序，它是由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，由keil軟件編譯,最后將程序?qū)雴纹瑱C(jī)，由proteus仿真。該演示燈顯示了定時(shí)與計(jì)數(shù)的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 定時(shí)器；計(jì)數(shù)器；電源電路；時(shí)鐘電路；復(fù)位電路 </p><p><

5、b>　　目 錄</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)背景……………………………………………………………………1</p><p>　　2.設(shè)計(jì)方案……………………………………………………………………2</p><p>　　2.1整體方案的選擇…………………………………………………………2</p><p>　　2.2總體設(shè)

6、計(jì)框圖……………………………………………………………2</p><p>　　3.方案實(shí)施………………………………………………………………………3</p><p>　　3.1硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………………3</p><p>　　3.2軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………5</p><p>　　3.

7、3電路仿真…………………………………………………………………8</p><p>　　3.4實(shí)物制作…………………………………………………………………9</p><p>　　4.結(jié)果與結(jié)論…………………………………………………………………10</p><p>　　4.1結(jié)果………………………………………………………………………10</p><p&g

8、t;　　4.2結(jié)論………………………………………………………………………10</p><p>　　5.收獲與致謝…………………………………………………………………11</p><p>　　6.參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………12</p><p>　　附錄1……………………………………………………………………………13</p>

9、<p>　　附錄2……………………………………………………………………………14</p><p>　　附錄3……………………………………………………………………………15 </p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　在當(dāng)今社會(huì)飛速發(fā)展的格局下，廠家基本采用流水線技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)作業(yè)，而怎

10、樣對(duì)其線上的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)的，有效率的，精確地的自動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)成為各大廠家十分關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)的機(jī)械式或電子式定時(shí)計(jì)數(shù)器（主要是用數(shù)字電路集成組件組成）電路比較復(fù)雜，元器件數(shù)量較多，故障率較高，維修比較困難，而且設(shè)置預(yù)定數(shù)值比較方便，功能不易修改且功能過(guò)于單一，適用范圍較窄。而基于單片機(jī)為核心控制的定時(shí)計(jì)數(shù)器有著能準(zhǔn)確，實(shí)時(shí),可靠，穩(wěn)定等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)已成為廣大廠家的首選自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。</p><p>　　單片機(jī)又稱單片微

11、控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。 單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。只有在單片機(jī)（Microcontroller)出現(xiàn)后，計(jì)算機(jī)才真

12、正地從科學(xué)的神圣殿堂走入尋常百姓家，成為廣大工程技術(shù)人員現(xiàn)代 化技術(shù)革新，技術(shù)革命的有利武器。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)，錄像機(jī)，VCD，遙控器，游戲機(jī),電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地溶入我們每個(gè)人的生活之中。單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來(lái)舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機(jī)按用途大體上可分為兩

13、大類：1.通用型單機(jī) 2.專用型單片機(jī)專用型單片機(jī)是指用途比較專一，出廠時(shí)程序已經(jīng)一次性固化好，不能再修</p><p>　　基于上述因素本設(shè)計(jì)完成了一種以單片機(jī)為核心的一款的定時(shí)與計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)，它能實(shí)現(xiàn)定時(shí)與計(jì)數(shù)的功能。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1 整體方案的設(shè)計(jì)</p><

14、p>　　方案一:利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器 。AT89S52定時(shí)計(jì)數(shù)的工作方式有四種，方式0最長(zhǎng)的可定時(shí)16.384ms,方式1可定時(shí)的最長(zhǎng)時(shí)間為131.072ms,方式3最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為512us,由于T0設(shè)定為定時(shí)方式，且定時(shí)時(shí)間為50ms，綜合比較，T0工作在方式1，由于T1初始值為100，故其工作在方式2比較合適。</p><p>　　方案二：軟時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)方法1——0.05s計(jì)數(shù)法。0.05s計(jì)數(shù)法的

15、基本原理如下，通過(guò)設(shè)置定時(shí)計(jì)數(shù)器1每經(jīng)過(guò)0.05s請(qǐng)求一次中斷，中斷處理程序會(huì)令軟時(shí)鐘的基準(zhǔn)0.05s單元增加1，而該單元每增加200次，再令軟時(shí)鐘的秒單元增加1。</p><p>　　方案三：中斷周期累加法。方案三和方案二的程序結(jié)構(gòu)是完全相同的，只是在對(duì)秒以下時(shí)間的處理上有所不同。</p><p>　　以上三個(gè)方案均可，但由于方案二和方案三軟件設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，而方案一軟件較為設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，原理

16、易懂，故選擇方案一。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　圖2.1 總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　該方案由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件包括電源電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，發(fā)光二極管組四部分組成，如上圖所示。</p><p><b>　　3.方案實(shí)施</b></p><p

17、>　　3.1 硬件設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1.時(shí)鐘電路</b></p><p>　　單片機(jī)時(shí)鐘電路有兩種方式，一種為內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種為外部時(shí)鐘方式。本電路采內(nèi)部時(shí)鐘方式。</p><p>　　AT89S52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的

18、增益反響放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為XTAL2，這兩個(gè)引腳接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自己振蕩器，電路中的電容C1和C2典型值通常選用33PF，該電容會(huì)影響振蕩器頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定和起陣的快速性，晶體振蕩器的范圍通常是在1.2到12MHz,晶體的頻率越高，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快，晶體和電容應(yīng)盡可能安裝的靠近些，以減少寄生電容，更好的保證震蕩期穩(wěn)定，可靠地工作，為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫

19、度性能好的電容，該電路的晶振大小為11.0592MHz，時(shí)鐘電路圖如下：</p><p>　　圖3.1 時(shí)鐘電路圖</p><p><b>　　2.復(fù)位電路</b></p><p>　　AT89S52的復(fù)位由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電路通常采用自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本電路為按鍵手動(dòng)復(fù)位，按鍵手動(dòng)復(fù)位是通過(guò)RST端京電阻與電源VCC接通

20、來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體圖如下所示，其中R為1K歐，電容大小為22uf。</p><p>　　圖3.2 復(fù)位電路圖</p><p>　　由于6MHz晶振的機(jī)器周期是2us，要想復(fù)位成功，至少要提供兩個(gè)周期也就是4us的高電平。要用到的11.0592MHz晶振的機(jī)器周期約為1us，要想在此晶振下正常復(fù)位，需提供至少兩個(gè)機(jī)器周期，也就是約2us的高電平，由于4us>2us故6MHz的晶振復(fù)位電路各

21、參數(shù)肯定能在11.0592MHz下使用，故上面的參數(shù)也適合于11.0592MHz的晶振電路。</p><p><b>　　3.電源電路</b></p><p>　　電源電路為電路的工作提供合適的電源。經(jīng)過(guò)變壓器降壓后的交流電通過(guò)橋堆2W10的整流變?yōu)橹绷麟?，電容C3起到濾掉諧波分量、改善穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)的作用,前級(jí)輸入通過(guò)三端穩(wěn)壓器7805后輸出+5伏電壓，D2(LE

22、D)作為電源的指示燈，R3作為限流電阻防止發(fā)光二極管電流過(guò)大被燒壞。此電源電路為電路提供+5伏的工作的電壓。電源電路圖如下：</p><p>　　圖3.3 電源電路圖</p><p><b>　　4.LED電路</b></p><p>　　T0設(shè)置為定時(shí)方式，T1設(shè)置為計(jì)數(shù)方式。T0定時(shí)時(shí)間為50ms，計(jì)滿產(chǎn)生的輸出信號(hào)由P1.7口LED顯示

23、,P1.7端口的燈點(diǎn)亮熄滅交替，周期為10s,同時(shí)，P1.7口信號(hào)輸入到T1作為T(mén)1的計(jì)數(shù)輸入脈沖。計(jì)滿輸出信號(hào)由P1.0口LED顯示，因此P1.0端口的燈點(diǎn)亮熄滅交替。 LED電路圖如下： </p><p>　　圖3.4 LED電路圖</p><p><b>　　3.2 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.Keil軟件介紹</p

24、><p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系

25、統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 </p><p><b>　　2.軟件設(shè)計(jì)分析</b></p><p>　　AT89S52定時(shí)計(jì)數(shù)的工作方式有四種，方式0最長(zhǎng)的定時(shí)16.384ms,方式1可定時(shí)的最長(zhǎng)時(shí)間為131.072ms,方式3最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)

26、間為512us,由于T0設(shè)定為定時(shí)方式，且定時(shí)時(shí)間為50ms，綜合比較，T0工作在方式1，由于T1初始值為100，故其工作在方式2比較合適。T0定時(shí)時(shí)間為50ms，計(jì)滿產(chǎn)生的輸出信號(hào)由P1.7口LED顯示。同時(shí)，將該信號(hào)輸入到T1作為T(mén)1的計(jì)數(shù)輸入脈沖T1初始值為100，則計(jì)滿所需時(shí)間為50msX2X100，即10s，計(jì)滿輸出信號(hào)由P1.0口LED顯示，因此P1.0端口的燈點(diǎn)亮熄交替。</p><p><b

27、>　　3.局部流程圖</b></p><p>　　圖3.5 局部流程圖</p><p>　　4.總程序流程圖 </p><p>　　圖3.6 程序流程圖</p><p><b>　　5.程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b>

28、;</p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 000BH</b></p><p>　　LJMP ITOP0</p><p><b>　　ORG 001BH</b></p><p>　　LJMP ITOP1

29、</p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>　　MAIN:MOV SP,#60H</p><p>　　LCALL PTOM</p><p>　　HERE:LJMP HERE</p><p>　　PTOM:MOV TMOD,#61H ；T1為方式2計(jì)數(shù)器，T0為方

30、式1定時(shí)器</p><p>　　MOV TL0,#0B0H ；T0置初值</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　SETB TR0 ；啟動(dòng)T0</p><p>　　SETB ET0 ；允許T0</p><p>

31、　　SETB TR1 ；啟動(dòng)T1</p><p>　　SETB ET1 ；允許T1</p><p>　　MOV TH1,#9CH ；T1置初值</p><p>　　MOV TL1,#9CH</p><p><b>　　CLR P1.0</b&

32、gt;</p><p><b>　　SETB P1.7</b></p><p>　　SETB EA ；CPU開(kāi)放中斷</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ITOP0:MOV TL0,#0B0H ；重新給T0置初值</p>

33、;<p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　SETB P1.7 ；產(chǎn)生下降沿，為T(mén)1提供計(jì)數(shù)輸入脈沖</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR p

34、1.7</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ITOP1:CPL P1.0</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　3

35、.3 電路仿真</b></p><p>　　在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)好后，需要對(duì)其進(jìn)行軟件仿真，仿真需要proteus和keil兩個(gè)軟件，由于之前沒(méi)用過(guò)這兩個(gè)軟件，剛開(kāi)始不知道如何運(yùn)用，之后在網(wǎng)上下載了這兩個(gè)軟件，并且下載了相關(guān)的教學(xué)視頻，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的學(xué)習(xí)之后，終于學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用軟件，在仿真過(guò)程中proteus和keil 這兩個(gè)軟件的作用是不同的，其中硬件電路是畫(huà)在proteus中的，在該軟件中按照設(shè)計(jì)

36、的硬件電路找到相應(yīng)的元件并按照硬件電路連接起來(lái)，連接完后，向單片機(jī)導(dǎo)入設(shè)計(jì)的軟件電路，這就需要利用keil軟件對(duì)設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行編譯，剛開(kāi)始利用keil進(jìn)行編譯后，發(fā)現(xiàn)有許多錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查后終于修改正確，并導(dǎo)入到了單片機(jī)，并得到了正確的仿真。電路仿真圖如下：</p><p>　　圖3.7 電路仿真圖</p><p>　　3.4 實(shí)物制作 </

37、p><p>　　通過(guò)系統(tǒng)的軟件和硬件的調(diào)試，排除了軟件中部分不正確的程序，為后面硬件的連接奠定了基礎(chǔ)，仿真調(diào)試完成后，在仿真軟件上實(shí)現(xiàn)了所需的設(shè)計(jì)要求后，之后進(jìn)行硬件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。在電路焊接的過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：</p><p>　　1.焊接時(shí)，要使焊點(diǎn)周?chē)加绣a，將其牢牢焊住防止虛焊。</p><p>　　2.焊接時(shí)，注意極性電容的極性。</p>

38、<p>　　3.在焊接時(shí)，不要把芯片插入底座中焊，防止燒壞。</p><p>　　4.晶振在焊接時(shí)應(yīng)盡量與單片機(jī)靠近。</p><p><b>　　4. 結(jié)果與結(jié)論</b></p><p><b>　　4.1 結(jié)果</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的努力，終于完成了定時(shí)與計(jì)數(shù)顯

39、示燈的設(shè)計(jì)，當(dāng)接好電源后，與相連的發(fā)光二極管以五十秒的間隔不停地閃爍，與相連的的發(fā)光二極管每隔十秒交替閃爍，在此過(guò)程中其余六個(gè)燈一直保持點(diǎn)亮，當(dāng)按下復(fù)位鍵后，八個(gè)燈全部點(diǎn)亮，故其實(shí)現(xiàn)了定時(shí)與計(jì)數(shù)的功能，如附錄2所示。</p><p><b>　　4.2 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用所選用的硬件和軟件方案，設(shè)計(jì)了一款定時(shí)與計(jì)數(shù)顯示燈，它能完成定時(shí)與計(jì)數(shù)的

40、功能，單片機(jī)P1端口接8只LED，T0設(shè)置為定時(shí)方式，T1設(shè)置為計(jì)數(shù)方式。T0定時(shí)時(shí)間為50ms，計(jì)滿產(chǎn)生的輸出信號(hào)由P1.7口LED顯示。同時(shí)，將該信號(hào)輸入到T1作為T(mén)1的計(jì)數(shù)輸入脈沖。T1初始值為100，則計(jì)滿所需時(shí)間為50ms×2×100，即10s，計(jì)滿輸出信號(hào)由P1.0口LED顯示，因此P1.0端口的點(diǎn)亮熄滅交替。</p><p><b>　　5. 收獲與致謝 </b&

41、gt;</p><p>　　通過(guò)本次為期兩周的課程設(shè)計(jì)，使我收獲頗豐，首先我對(duì)單片機(jī)的中斷以及定時(shí)都有了更深的理解，同時(shí)還學(xué)會(huì)了proteus和keil的運(yùn)用，為以后的學(xué)習(xí)也奠定了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，當(dāng)然我也學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，這對(duì)以后的工作也有很大的幫助，這次課程設(shè)計(jì)是本科階段一個(gè)非常重要的鍛煉機(jī)會(huì)，獲益匪淺。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中非常感謝李紅安和段德功老師的悉心指導(dǎo)，在x

42、x老師的指導(dǎo)下我們遇到的難題都一一解決，最終課程設(shè)計(jì)非常順利的完成。</p><p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2009.1</p><p>　　[2] 徐愛(ài)鈞. 智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.8</p>

43、<p>　　[3] 于永，戴佳，常江. 51單片機(jī)實(shí)例精講.北京：電子工業(yè)出版社，2006.4</p><p>　　[4] 趙亮，侯國(guó)瑞. 單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例.西安：人民郵電出版社，2003.</p><p>　　[5] 朱宇光. 單片機(jī)應(yīng)用新技術(shù)教程.西安：電子工業(yè)出版社，2004. </p><p>　　[6] 李華. MCS-51系列單片機(jī)實(shí)

44、用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993</p><p>　　[7] 胡漢才. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1996</p><p>　　[8] 張毅剛. 單片機(jī)與應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[9] 張毅剛. 8089單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1993</p>

45、<p>　　[10] 何為民. 低功耗單片微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p><b>　　附錄1 </b></p><p>　　電路原理圖 </p><p>　　附圖1.1 電路原理圖</p><p><b>　　附錄2

46、 </b></p><p><b>　　系統(tǒng)實(shí)物圖</b></p><p>　　附圖2.1 定時(shí)工作模式圖 </p><p>　　附圖2.2 計(jì)數(shù)工作模式圖 </p><p><b>　　附錄3 </b>