单片机课程设计-基于AT89S52单片机的数字倒计时器设计.doc

单片机课程设计单片机课程设计 题题 目目 基于 AT89S52 单片机 LED 数字倒计时器设计 系系 部部 专专 业业 物 理 学 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导教师指导教师 目 录 1 设计任务与要求 .3 2 设计方案 .3 3 硬件电路设计与主要元器件分析 .4 3.1 6 位 LED 数码管显示.4 3.2 LED 倒计时器元件清单.4 3.3 主要元器件分析 .5 3.3.1 单片机 AT89S52.5 3.3.2 集成块 74LS245.5 3.4 基本硬件电路分析 .6 3.4.1 复位电路 .6 3.4.2 按键电路 .6 3.4.3 单片机最小系统 6 3.5 LED 倒计时器原理图.7 4 软件设计 .9 4.1 程序流程图 .9 4.2 程序清单 .10 5 调试过程.11 6 结束语.11 1 1 设计任务与要求设计任务与要求 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深入人们的生活， 同时带动传统控制检测日新月异。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单 片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体 硬件结构，针对具体应用特点与软件结合。本项目讨论了 LED 数字倒计时器的设计 与制作，此方案线路简单，成本低，应用前景广阔。 本次设计的任务与要求是，使基于 AT89S52 单片机的 LED 数字倒计时器主要具 有如下功能： （1）LED 数码管显示倒计时时间。 （2）倒计时过程中能设置多个闹钟，当倒计时值倒计到设定值时会发出约 2s 的报 警声音。 （3）通过按键可以对倒计时设定初值。倒计时初始值范围在 24:00:0000:00:60 之 间，用户可根据需要对其进行设置，设置成功后复位初始值为成功设定值。 2 2 设计方案设计方案 LED 数字倒计时器以 AT89S52 单片机为核心，系统包括六位数码管显示电路， 按键电路，电源电路，复位电路，晶振电路以及蜂鸣器电路几部分，LED 数字倒计 时器设计框图如下： AT89S52 单片机 电源电路 复位电路 晶振电路 6 位数码 管显示电 路 蜂鸣器电 路 按键电路 图 1 LED 数字倒计时器设计框图 3 3 硬件电路设计硬件电路设计与主要元器件分析与主要元器件分析 3.13.1 6 6 位位 LEDLED 数码管显示数码管显示 本项目设计采用了 6 位数码管显示电路，在设计 6 位 LED 显示时，为了简化电 路，降低成本，采用动态显示方式，6 个 LED 显示器共用一个 8 位的 I/O，6 位 LED 数码管的位选线分别由相应的 P2.0p2.5 控制，而将相应的段选线并联在一起，由 一个 8 位的 I/O 口控制，即 p0 口。译码显示电路将“时” 、 “分” 、 “秒”显示数字进 行校对调整。 3.23.2LEDLED 倒计时器元件清单倒计时器元件清单 表 1 LED 数字倒计时器元件清单 元件名称型号数量/个用途 单片机 AT89S521 控制核心 晶振 12MHz1 晶振电路 电容 30pF2 晶振电路 电解电容 22F/10V1 复位电路 电阻 10k1 复位电路 按键 5 按键电路 数码管共阳 6 显示器 集成块 74LS2453 驱动 三极管 2N50881 蜂鸣器 喇叭 8/0.5W1 蜂鸣器 电阻 1k2 蜂鸣器 电阻 1001 蜂鸣器 电阻 2.7k4 上拉电阻 电阻 3308 上拉电阻 电源 +5V/0.5A1 提供+5V 集成块 74LS071 驱动 3.33.3 主要元器件分析主要元器件分析 3.3.1 单片机 AT89S52 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编 程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程， 亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统 提供高灵活 、超有效的解决方 案。AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口 线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工 作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存振荡器被冻结 ，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为 止。 3.3.2 集成块 74LS245 74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 led 或者其他的设备，它是 8 路同相三 态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245 还具有双向三态功能，既可以输出， 也可以输入数据。当片选端/CE 低电平有效时，DIR=“0” ，信号由 B 向 A 传输； （接收） *DIR=“1” ，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE 为高电平时， A、B 均为高阻态。由于 P2 口始终输出地址的高 8 位，接口时 74LS245 的三态控制 端/1G 和/2G 接地，P2 口与驱动器输入线对应相连。P0 口与 74LS245 输入端相连,/E 端接地，保证数据现畅通。 3.43.4 基本硬件电路分析基本硬件电路分析 3.4.1 复位电路 复位是单片机的初始化操作，只需给 AT89S52 的复位引脚 RST 加上大于 2 个机 器周期（即 24 个时钟振荡周期）的高电平就可得单片机复位，复位时，PC 初始化 为 0000H，使单片机从 OUT 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外由 于程序运行出错或操作错误而使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需按复位 键使得 RST 脚为高电平，使单片机重新启动。 图 2 复位电路原理图 3.4.2 按键电路 按键电路的按键功能说明：（1）K1 用于设置时间和闹钟的小时。 （2）K2 用于设置小时以及设置闹钟的开关。 （3）K3 用于设置分钟和闹钟的分钟。 （4）K4 用于设置完成退出。 .3.4.3 单片机最小系统模块电路 单片机选用 Atmel 公司的单片机芯片 STC89C52RC，它完全可以满足本设计 中采集控制和数据处理的需要。它小巧灵活、成本低、可靠性好、适应温度 范围宽，易于扩展等优点，在工业自动化、智能仪器仪表、家用电器等方面 得到了广泛应用。 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD/P3.7 17 WR/P3.6 16 INT0/P3.2 12 INT1/P3.3 13 T0/P3.4 14 T1/P3.5 15 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P0.0 39 P0.1 38 P0.2 37 P0.3 36 P0.4 35 P0.5 34 P0.6 33 P0.7 32 P2.0 21 P2.1 22 P2.2 23 P2.3 24 P2.4 25 P2.5 26 P2.6 27 P2.7 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD/P3.1 11 RXD/P3.0 10 IC1 89C5X DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 E RW RS RD X1 11.0592M FM INT0 C1 30P C2 30P GND X1 X2 X1 X2 R2 1K GND VCC C3 10u RES RES LED1 LED2 LED3 VCC RP? RP8 VCC DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 R1 100 S REST RXD TXD 图 3.1.1 单片机最小系统模块电路 3.53.5LEDLED 倒计时器原理图倒计时器原理图 L EA 31 XTAL1 19 XTAL2 18 RST 9 P3.7RD 17 P3.6WR 16 P32/INT0 12 P33/INT1 13 P34/T0 14 P35/T1 15 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P0.0/ADS0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 P2.7/A15 28 PSEN 29 ALE 30 P31/TXD 11 P30/RXD 10 AT89C51 Q 2N3904 30pF C1 50pF C2 20pF C3 12MHz k1 k2 k3 k4 10K R8 27K R1 27K R2 27K R3 27K R4 1K R8 1K R5 100 R7 L61 SPEAKER 3306 A0 A7 B0 B7 CE 1 A0 A7 B0 B7 CE 1 A0 A7 B0 B7 CE 1 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 3308 +5V +5V +5V +5V+5V +5V +5V R9R16 图 3 LED 数字倒计时器原理图 4 4 软件设计软件设计 4.14.1 程序流程图程序流程图 开始 CPU 系统初始化 定时器 0 初始化 中断初始化 设置时间？ 设置闹铃时间 显示刷新 启动走时 有关变量初始化 时分变化？ 刷新显示 1 秒 到 秒指示 闹铃时间？ 蜂鸣器 结束 Y N Y N Y N Y N 图 4 LED 数字倒计时器程序流程图 4.24.2 程序清单程序清单 程序清单如下： #includereg52.h #define uchar char #define uint unsigned int sbit wei = P10; sbit duan = P11; sbit key = P12; sbit led_1 = P13; uchar miao = 0 , fen = 5; uchar code led=0 x3F,0 x6,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x7,0 x7F,0 x6F; uchar code table_wei = 0 x00,0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7; void delay(uint ms) uint i =0 ,j = 0; for(i = ms;i 0;i-) for(j = 120;j 0;j-); void dsplay(uchar w,uchar d) P0=table_weiw; wei=1; wei=0; P0=ledd; duan=1; duan=0; delay(1); void Timer_Init() TMOD = 0X01; TH0 = (65536 - 50000)/256; TL0 = (65536 - 50000)%256; ET0 =1; EA=1; void keyscan() if(key = 0) delay(3); if(key =0) while(!key); TR0 = 1; miao =0; fen = 5; led_1 = 1; void main() Timer_Init(); while(1) keyscan(); if(miao = -1) if(fen !=0) fen-; miao =59; if(fen = 2) delay(100); led_1 =1; if(fen = 0) led_1 = 0; miao = 0; dsplay(1,miao%10); dsplay(2,miao/10); dsplay(4,fen%10); dsplay(5,fen/10); void timer() interrupt 1 static uchar i = 0; TH0 = (65536 - 50000)/256; TL0 = (65536 - 50000)%256; i+; if(i = 20 ) i = 0; miao-; 5 5 调试过程调试过程 应用系统设计完成之后，要进行硬件调试和软件调试。软件调试可以利用开发及 仿真系统进行。 1硬件调试 硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。具体如下： （1）先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动 态。 （2）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各个器件以及引脚是否连接正确， 是否有短路故障。 （3）先要将单片机 AT89S52 芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有 异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没有问题，则接上仿真机进行联机 调试观察各接口线路