單片機(jī)課程設(shè)計(jì)83858

1、目錄一、設(shè)計(jì)目的.1二、方案論證.12.1 開發(fā)意義.12.2 功能說明.1三、硬件電路.13.1 單片機(jī)概述.13.2 STC89C52芯片.23.3 LED數(shù)碼管顯示器概述.43.4 單片機(jī)最小系統(tǒng).43.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì).43.6 晶振電路.5四、系統(tǒng)電路及調(diào)試.5五、程序5.1 主程序.8六、參考文獻(xiàn).10七、心得體會(huì).10 10一、設(shè)計(jì)目的近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷 地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自 動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使 用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì) 具體應(yīng)

2、用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 在生活和生產(chǎn)的各領(lǐng)域中，凡是有自動(dòng)控制要求的地方都會(huì)有單片機(jī)的身影出現(xiàn)；從簡單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求。模擬多通道壓力系統(tǒng)是利用壓力傳感器采集當(dāng)前壓力并反映在 顯示器上，它可以分析壓力過量程，并發(fā)出報(bào)警。并采用電子秤原理 可根據(jù)輸入單價(jià)準(zhǔn)確的計(jì)算出物體的金額。本篇論文討論了簡單的倒 計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作 ，對(duì)于倒計(jì)時(shí)器中的四位LED數(shù)碼顯示器來說， 我為了簡化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進(jìn)行譯碼。二、方案論證2.1 開發(fā)意義本課題開發(fā)的意義在于它既節(jié)省了硬件成本，又

3、能實(shí)現(xiàn)多功能。既可做倒計(jì)時(shí)秒表,又可進(jìn)行定時(shí)，還可以通過擴(kuò)展完成其他功能，而且功能的相互轉(zhuǎn)換也十分簡單。對(duì)于廠商,有很大的挖掘潛在價(jià)值的空間；對(duì)于消費(fèi)者，也有很大的吸引力。2.2 功能說明（1）本電路應(yīng)用定時(shí)器T0工作模式0 的計(jì)時(shí)中斷法。 （2）1s=1000000s，由于晶振為11.0592,則機(jī)器周期為12/(11.0592*106)=1.085s1s 。故所記次數(shù)應(yīng)為46080，計(jì)時(shí)器每隔50000微秒發(fā)起一次中斷。定義一個(gè)整形變量m，并賦值m等于20，每中斷一次，m減1，減到m=0時(shí)，即計(jì)時(shí)1秒鐘。三、硬件電路3.1 單片機(jī)概述 單片機(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，具體說

4、 就是把中央處理器CPU(Central processing unit)。隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM （Random accessmemory）。只讀存儲(chǔ)器ROM （Read only memory）。 中斷系統(tǒng)、定時(shí)器計(jì)數(shù)器以及 IO （Input/output）接口電 路等主要微型機(jī)部件集成在一個(gè)芯片上。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片， 但從組成和功能上看，它已具有了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性。為此，稱它為 單片微型計(jì)算機(jī) SCMC （Single chip micro computer），簡稱單片機(jī)。 單片機(jī)主要應(yīng)用與控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試和控制功能， 為了強(qiáng)調(diào)起控制屬性，也可以把單片機(jī)稱為微控制器 MCU

5、（Micro controller unit）。在國際上， “微控制器”的叫法似乎更通用一 些，而在我國則比較習(xí)慣與 “單片機(jī)”這一名稱。 單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)，通常是處于控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中， 即以嵌入的方式進(jìn)行使用，為了強(qiáng)調(diào)其嵌入的特點(diǎn)，也常常將單 片機(jī)稱為嵌入式微控制器EMCU （Embedded micro controller unit）。 在單片機(jī)的電路和結(jié)構(gòu)中，有許多嵌入式應(yīng)用的特點(diǎn)。 3.2 STC89C52芯片(1) 芯片簡介 89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-

6、51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。89C52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保

7、存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。(2) 管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用

8、作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地

9、址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳備選功能。P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸

10、入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。

11、在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 3.3 LED數(shù)碼管顯示器概述 LED數(shù)碼顯示器是一種有LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了

12、8個(gè)LED 發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為7 段發(fā)光二極管數(shù)碼器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 下圖所示。 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法如下。 共陽極接法。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)就是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部 分。如下圖所示為最小系統(tǒng)方框圖：3. 5 復(fù)位電路復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)送入 RST 后還要送至片內(nèi)的施密特觸發(fā)

13、器，由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周器的 S5P2 時(shí)刻對(duì)觸發(fā)器輸出采樣信號(hào)，然后由內(nèi)部復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位操作所要的信號(hào)。一般的復(fù)位電路可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，我們?cè)诖诉x用的是上電復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位原理：RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，只要高電平的復(fù)位信號(hào)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的有效時(shí)間，就可以使單片機(jī)上電復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是通過電容充電實(shí)現(xiàn)的，上電瞬間，RST 端 電位與Vcc 相同，隨充電電流的減少，RST 的電位逐漸下降，直到復(fù) 位信號(hào)無效。按鍵復(fù)位在此不在作過多的介紹，其原理和上電復(fù)位是相同的。但其采用的是脈沖復(fù)位電路和電平復(fù)位電路兩種。 復(fù)位電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示：3. 6 晶振

14、電路晶振與單片機(jī)的腳XTAL0和腳XTAL1構(gòu)成的振蕩電路中會(huì)產(chǎn)生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波),這個(gè)波對(duì)電路的影響不大,但會(huì)降低電路的時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性。為了電路的穩(wěn)定性起見,ATMEL公司只是建議在晶振的兩引腳處接入兩個(gè)10pf-50pf的瓷片電容接地來削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響,所以晶振所配的電容在10pf-50pf之間都可以的。此次電路用22PF。四、系統(tǒng)調(diào)試硬件電路最小系統(tǒng)：功能模塊：在硬件調(diào)試時(shí)，先有萬用表檢查印制電路的焊接情況，檢查是否有虛焊，是否有短路。在檢查無誤之后通電檢查LED數(shù)碼管的顯示?？傮w電路正常，達(dá)到題目的要求。實(shí)際電路下圖：完成了硬件的設(shè)計(jì)、制作和軟件編

15、程后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)作，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。不過，作為一個(gè)小計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其運(yùn)行是軟硬件相結(jié)合的，因此，軟硬件的調(diào)試也是不可能絕對(duì)分開的，硬件的調(diào)試常常需要利用調(diào)試軟件，軟件的調(diào)試也可能需要對(duì)硬件的測(cè)試和控制來進(jìn)行。（1）硬件調(diào)試：硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。 脫機(jī)檢查。用萬用表逐步按照電路原理圖檢查印制電路中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確：檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障，順序是否正確；檢查各開關(guān)按鍵是否能正常開關(guān)，是否連接正常；各限流電阻是否短路等內(nèi)容。為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對(duì)各IC電位進(jìn)

16、行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。（2） 軟件調(diào)試：本次課程設(shè)計(jì)用到了Keil uVision4軟件，集成調(diào)試環(huán)境，集成了編輯器、譯碼器、調(diào)試器，支持軟件模擬，支持項(xiàng)目管理功能強(qiáng)大的觀察窗口，支持所有的數(shù)據(jù)類型。樹狀結(jié)構(gòu)顯示，一目了然，支持ASM（匯編）、C語言多模塊源程序混合調(diào)試，在直接修改、編譯、調(diào)試源程序，錯(cuò)誤指令定位。功能很強(qiáng)大，用于對(duì)程序的調(diào)試和編輯。本系統(tǒng)的程序的編寫就是在Keil uVision4軟件中完成的，在程序中用到了兩個(gè)定時(shí)器，為了使倒計(jì)時(shí)的時(shí)間準(zhǔn)確，必須計(jì)算對(duì)定時(shí)器的初值，當(dāng)程序完成之后，生成HEX文件。5、 程序5.1 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)每隔兩秒發(fā)生一次中斷，蜂鳴器報(bào)警一

17、次，同時(shí)led燈移動(dòng)閃爍一次，并且移動(dòng)閃爍速度每次加快一倍。主程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP INTT0ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H MOV R5,#200 MOV R3,#255 SETB EA SETB ET0 SETB TR0LOOP: CPL P1.0 LCALL DELAY1 AJMP LOOPINTT0:MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H DJNZ R5,RETURNLED1: MOV R5,#200 MOV R4,#

18、07H LCALL BEEP MOV A,#0FEH MOV P1,#0FEH LCALL DELAY2LED2: RL A MOV P1,A LCALL DELAY2 DJNZ R4,LED2 MOV P1,#0FFH MOV A,R3 PUSH B MOV B,#2 DIV AB MOV R3,A POP B RETURN:RETIDELAY1:MOV R6,#255D1: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RETDELAY2:MOV B,R3 MOV R6,BD2: MOV R7,#255 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 RETBEEP: CLR P2.1 LCALL DELAY1 SETB P2.1 RET六、參考文獻(xiàn)1 吳寧. 80X86/Pentium 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2004：1-249.2 蔡美琴. MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2003：1-169.3 肖金球. 單片機(jī)原理與接口技術(shù)M. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2004:1