用8031单片机控制计数器.doc

单片机最小应用系统设 计报告指 导 老 师： 吴 兆 华 学 生： 江 科 学 号： 092011237 机电工程学院2010年五月一 设计题目用8031单片机控制从00计数到99.在P3.7接一个轻触开关，作为手动计数按钮。P2口接共阴数码管，作为个位数显示，P0口接共阴数码管，作为十位数的显示。二 设计目的该单片机最小应用系统设计目的及要求如下：2.1 设计目的要求1、通过本次实验，掌握单片机I/O口的使用，4位7段数码管动态显示数据的方法以及DAC0832的用法；2、通过对单片机的使用和编程，了解单片机的应用编程；3、掌握单片机C语言设计和分析方法；4、学会使用并熟练掌握电路绘制软件Protel99SE；5、掌握电路图绘制及PCB图布线技巧。 2.2 系统设计意义1、在系统掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤。2、完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计。3、完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。4、进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。5、用AT89S51，DAC0823设计出题目所要求的电压输出，实现电压值动态显示，并针对实际设计过程中软、硬件设计方面出现的问题提出相应解决办法。三 系统硬件图图1 电路原理图四 程序流程图五 系统说明与分析5.1 系统主要组成部分手动计数器系统主要分为三个部分：单片机最小系统，手动按钮部分，数码管显示部分。所用主要元件有：AT89S51，两个七段数码管。5.2 单片机最小系统部分5.2.1 MCS-51系列单片机概述MCS-51系列单片机是一种高性能的8位机系列，广泛应用于各种小型控制系统中，其引脚图如图所示。本论文采用的AT89C51单片机是AMTEL公司生产的MCS-51系列的兼容产品，与MCS-51指令系统兼容，系统结构相同，CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。全部支持12时钟和6时钟操作。AT89C51包含128字节RAM、32条I/O 口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O 口（可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路）。RAMROMCPUI/O接口电路定时器/计数器时钟 图3 MCS-51系列单片机5.2.2DAC0832芯片介绍DAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式，如电路图所示，Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于/WR2=/XFER=0，DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1，故只要在选中该片（/CS=0）的地址时，写入（/WR=0）数字量，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/CS立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。5.2.3MCS-51系列单片机的工作方式和时序单片机应用系统中，除了基本计算机系统单元电路外还需配备完整的外围电路、以完成复位、掉电保护、提供时钟、节电等功能。（1）时钟电路：单片机内部有一个高增益的反相放大器，通过XTAL1和XTAL2引脚外接石英振于或陶瓷振子、微调电容组成振荡器如图13所示。该振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路。振荡器若外接的是石英扳子，微调电容通常选择30pF；外接陶瓷娠子时选样47pF。振荡频率范围选择1.212M。MCS5-51系列单片机也可以采用外接时钟，这时XTAL 2脚用来输入外部时钟信号(XTAL2脚为内部时钟电路的输入端)，XTALl脚则接地如图13b所示。对于CHM05工艺制造的80C51单片机，则应从XTALl脚输入外部时钟信号，XTAL 2脚悬空。 (a)外接石英晶体振荡电路 （b）外接时钟电路图4 两种单片机时钟电路(a) 上电复位 (b) 按键电平复位 (c) RC放电过程 (d) 电平复位过程图5 单片机常用复位电路（2）复位电路：复位使单片机处于起始状态，并从此状态开始运行MCS5-51单片机RST引脚为复位端，该引脚连续保持2个机器周期(24个时钟振荡周期)以上的高电平。可使单片机复位。本论文使用的是外部复位电路，单片机在启动后要从复位状态开始运行，因此上电时要完成复位工作，称上电复位，如图14a所示。上电瞬间电容两端的电压不能发生突变，只RST端为高电平5v，上电后电容通过及RC电路放电RST端电压逐渐下降，直至低电平0V，如图14c所示。适当选择R、C的值，使RST端的高I电平维持2个机器周期以上即可完成复位。单片机L在运行过程中，出于本身或外并干扰的原因会导致出错。这时可按复位键以重新开始远行，按键复位可分为按键电平复位或按健脉冲复位，如图14b所示。按键脉冲复位和上电平复值的原理是一样的，都是利用RC电路的放电原理，如图14d所示。让RST端能保持一段时间的高电平，以完成复位，按键电平复位时，按键时间也应保持在两个机器周期以上。根据设计要求和计算简便的原则，我们选择12M的石英晶振、30PF的电容、+5V电源，最小系统如下：图6 单片机最小系统5.3 电路板的制作Protel99功能强大，为我们进行电子电路原理图和印制板图的设计提供了良好的操作环境。用Protell99进行电路设计分为两大部分：原理图的设计和电路板的设计。原理图的设计实在SCH系统中进行的，电路原理图是印刷板电路设计的基础，只有设计好原理图才有可能进行下一步的电路板设计。用protel99进行电路板设计的第一步是其原理图的设计。显然，原理图决定整个电路的基本功能，也是接下来生成网表和设计印刷板电路的基础。具体步骤如下：（1）图面设置： Protel99允许用户根据电路的规模设置图面的大小，按照偏好和习惯设置图面的样式。实际上，设置图面就是设置了一个工作平面，以后的工作就要在这个平面上进行。所以图面应该设置得足够大，为进一步工作提供一个足够大的工作空间。（2）放置元件： 所谓放置元件就是从元件库中选取所需得元件，将其布置到图面上合适的位置，有时还要重定义元件的编号、封装。元件的封装很重要，要根据元件的实际尺寸和实际封装来决定，要是元件没封装好，将会给以后电路板的制作带来很大的麻烦。这些都是下一步工作的基础。Protel99为用户提供了一个非完备的元件库，并且允许用户对这个元件库进行编辑或者新建自己的元件库。电路板的制作过程(1) 打印：将生成的PCB图打印到热转印纸上，需注意线不能太窄，墨要加重，否则制板时容易断线，如果在操作过程中断了线，可用电烙铁将锡带过。(2) 熨烫：将热转印纸覆在铜板上，用电熨斗进行熨烫，关键要注意熨烫的时间，不能太久，也不能时间太短，否则，太久会把铜板烫坏，不够的话墨迹覆不上去。(3) 腐蚀：把铜板放到三氯化铁溶液中腐蚀，需注意溶液浓度要较高，最好用热水配置，这样腐蚀更快，一般3分钟即可。如果时间过长，需剩下的铜线也可能被腐蚀。(4) 打孔：打孔时注意钻头尺寸，本次用的钻头大小是0.712mm的，最需注意的地方是集成块的管脚，如果打孔误差大，管座就很难插上。(5) 放置元件：放置前应先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均匀地涂上松香水（目的是防止铜线氧化，易于焊锡覆着焊盘，但多涂会导致焊接时焊点变黑，影响美观）。放置元件时注意集成块的管脚，二极管和电解电容的正负，这些都是平时比较容易出错的地方。(6) 焊接：焊接技术比较难掌握，焊锡、烙铁与焊盘的位置关系，焊锡熔化时间长短，松香水的浓度，烙铁的温度等等，都是影响焊点美观的因素。(7) 检查：检查是否有虚焊，集成块管脚位置是否正确，电源引线位置是否恰当等。检查完毕就能进行调试了。 5.4 系统连线说明分析调试过程：1、保证电路板连接正确后，接上电源，测试最小系统是否工作；2、观察数码管显示的值是否与当前输出用电压表测得的值相符，如果不相符，分析原因。找出问题的所在，解决问题，知道显示正确为止。实验过程中的问题及改进方法1、制作电路板过程中由于焊接等原因，造成电路连接不通现象，浪费了调试时间。2、在实际调试过过程中，由于对最小系统的而不熟悉，而导致开始时候最小系统不工作，复位电路没有反应，在同学的帮助下，找到了问题，调整了焊线，使系统显示正确了。3、程序编制中，数码管的动态显示和码的调整是个重点，需要花费时间来调试，共阴极数码管的解法不一样，也会导致出现乱码，我在试验的开始的时候就是出现了乱码，我仔细的检查了焊线，重新写了字形码，最后显示正确了。六 源程序#includereg52.h#define uchar unsigned charunsigned char segtab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;sbit KEY37 = P37;void delay(int z) /延时函数，约z毫秒（在晶振MHZ时） int x,y; for(y=z;y0;y-) for(x=110;x0;x-); void main(void)uchar gewei, shiwei;gewei = 0;shiwei = 0;P1 = segtabshiwei;P2 = segtabgewei;while(1)while(KEY37 = 1); if(KEY37 = 0) delay(100); if(KEY37 = 1)continue; gewei +;if(gewei = 10)gewei = 0;shiwei +;if(shiwei = 10)shiwei = 0;P1 = segtabshiwei;/P1 = segtabshiwei;P2 = segtabgewei;delay(200);总 结本次做单片机的最小系统是我第一次做电路板，虽然在同学的指导下并没有遇到太多的困难，但是也学到了许多东西。首先是如何画电路，其次是如何生产PCB，如何布线能够让电路板既美观又实用。在焊接电路板的时候要注意不要有虚焊，否则在电路板上查找错误会非常的困难。由于老师要求用51单片机的P0口控制十位数的显示，但是P0口要控制数码管需要上拉电阻，所以我将十位数的控制改动到P1口，这样在布线的时候需要绕个弯，有些困难。写单片机的程序