存数可回显设计.doc

科信学院课程设计说明书（2009 /2010学年第 2 学期）课程名称 ： 单片机题 目 ： 存数可回显设计专业班级 ： 2010 年 6月 25 日目录1、课程设计目的*2、课程设计具体要求*3、硬件设计（1）AT89C51简介*（2）方案设计*（3）单元电路设计*（4）元件列表*（5）原理图*（6）系统调试*4、软件设计（1） 系统分析*（2） 系统设计*（3） 系统实施及程序*5、课程设计总结*6、参考文献*1、课程设计目的1） 进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2）掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3） 通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术4） 通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5） 通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，使学生了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。2、课程设计具体要求本次课程设计旨在设计一个秒表计时器。用2位数码管进行秒数时间显示，有6个按键，分别是起动，停止，清零。灵活掌握单片机的定时设计，按键设计和显示电路设计。主要任务：本次课程设计要求设计并制作一个以单片机为核心的计时，存储控制系统：1 确定总体设计方案；2 设计键盘输入电路；3 设计显示电路；4 合理分配地址，编写系统程序；5 利用Protel设计硬件电路原理图；6 软硬件联机调试技术要求：4个数字键，分别是14，1个“存储键”，1“回显键”。开始时，显示“00”，录入一个十位数字，按下“存储键”可存储内存，设定最多可存储10个数字组合的。要求键入数字时，依次从右边显示器开始显示。当按下“回显键”，则按照录入顺序，各数据依次显示1秒钟。当存储数据超过10，则以蜂鸣器报警。所需器件有：1个按键，2个数码管。a) 原理图设计1 原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确，端了要不得有标号。2 图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。3 原理图要完整，CPU，外围器件，扩器接口，输入/输出装置要一应俱全。b) 程序调试1 根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。2 根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设直出完整的程序流程图c) 程序调试将设计完的程序输入，汇编，排除语法错误，生成*OBJ文件。1 按所设计的原理图，在实验平台上连线，检查无误。2 将汇编后生成的*OBJ文件传送到实验装置的，执行该程序，检查该程序、是否达到设计要求, 若未达到，修改程序，直到达到要求为止。3硬件设计方案设计本课程设计为一个各种模块电路的综合系统，系统单片机的标准的频率时间信号必须做到准确稳定。在硬件设计上本计数器主要由复位电路、晶体振荡电路、键盘输入电路、驱动电路、数码管显示电路、蜂鸣器报警电路、单片机模块电路、位选电路等构成。所用到的主要元器件有AT89C51、数码管、按键、三极管、蜂鸣器、CD4511等。硬件器件介绍（1）、数码管g f GND a be d GND c d数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有 LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及 dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）.本设计用到的共阴极数码管有10只脚（如右图），上下各5 只，中间两只为接地，将数码管和89S52 P0口对应的引脚通过510的电阻连接起来再用单片机控制便正确显示数字。两阴极端并联后通过三极管与电源正极相联共阴极的LED显示管的发光二极管的阳极连在一块，当某个发光二极管的阴极为低电平的时候，发光二极管点亮，相应的段被显示出来，为了使LED显示器不同的符号和数字，就要把不同段的发光二极管点亮，这样就要为LED显示器提供代码，因为这些代码可以使LED相应的段发光，从而显示不同的字型，因而该代码称之为段码。（2）关于 AT89C51 与MCS-51单片机产品兼容 4K字节在系统可编程Flash存储器 1000次擦写周期 全静态工作：0Hz33MHz 32个可编程I/O口线 2个16位定时器/计数器 6个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时、 双数据指针 灵活的ISP编程（字或字节模式） 4.0-5.5V电压工作范围b.内部结构图3-1 是单片机AT89C51的内部结构总框图。它可以划分为CPU、存储器、 CPU由运算器和控制逻辑构成。其中包括若干特殊功能寄存器（SFR）并行口、串行口、定时/计数器和中断逻几个部分。 AT89C51时钟有两种方式产生，即内部方式和外部方式。（如图3-2所示） AT89C51在物理上有四个存储空间：片内/片外程序存储大路、片内/片外数据存储器。片内有256B数据存储器RAM和4KB的程序存储器ROM。除此之外，还可以在片外扩展RAM和ROM，并且和有64KB的寻址范围。 AT89C51内部有一个可编程的、全双工的串行接口。它串行收发存储在特殊功能寄存器SFR的串行数据缓冲器SBUF中的数据。 AT89C51共有4个（P0、P1、P2、P3口）8位并行I/O端口，共32个引脚。P0口双向I/O口，用于分时传送低8位地址和8位数据信号；P1、P2、P3口均为准双向I/O口；其中P2口还用于传送高8位地址信号；P3口每一引脚还具有特殊功能（图3-3），用于特殊信号的输入输出和控制信号。 AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器T0、T1。最大计数值为216-1。工作方式和定时器或计数器的选择由指令来确定 中断系统允许接受5个独立的中断源，即两个外部中断，两个定时器/计数器中断以及一个串行口中断。c.外部特性（引脚功能）AT89C51芯片有40条引脚，双列直插式封装引脚图如2-4所示： Vcc(40)：电源+5V Vss(20): 接地 XTAL1（19）和XTAL2（18）：使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲 3-4 AT89S51引脚图 P0口（3932）：双向I/O口，既可作地址/数据总线口用，也可作普通I/O口用。 P1口（18）：准双向通用I/O口。 P2口（2128）：准双向口，既可作地址总线口输出地址高8位，也可作普通I/O口用。 P3口（1017）：多用途口，既 图3-4 AT89S51引脚图可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作。 ALE/PROG（30）：地址锁存信号输出端。在访问片外丰储器时，若ALE为有效高电平，则P0口输出地址低8位，可以用ALE信号作外部地址锁存信号。公式（21）fALE=1/6fOSC ,也可作系统中其它芯片的时钟源。第二功能PROG是对EPROM编程时的编程脉冲输入端。 RST/VPD（9）：复位信号输入端。AT89C51接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位。第二功能是VPD，即备用电源输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，VPD将为RAM提供备用电源，发保证存储在RAM中的信号不丢失。 EA/Vpp(31):内部和外部程序存储器选择线。EA=0时访问外部ROM 0000HFFFFH；EA=1时，地址0000H0FFFH空间访问内部ROM，地址1000HFFFFH空间访问外部ROM。 PSEN（29）：片外程序存储器选通信号，低电平有效。（3）CD4511a引脚介绍引脚 7、1、2、6为 CD4511的BCD码输入端，9、10、11、12、13、14、15代表输出段码,另外,又设又三个辅助控制引脚：LT、BI、LE。b引脚功能引脚 7、1、2、6分别代表CD4511的BCD码输入，9、10、11、12、13、14、15分别代表输出段码的ABCDEFG,通过7个电阻与数码管abcdefg引脚相连，实现数码管的输出。另外，又设又三个辅助控制引脚：LT、BI、LE。其中LT为试灯输入低电平有效；BI为灭灯输入；LE为使能端。功能介绍如下：LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，cd4511输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否正常。数码管使用条件：a、段及小数点上加限流电阻b、使用电压：段：根据发光颜色决定；小数点：根据发光颜色决定c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA峰值电流 100mA上面这个只是七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极的是一样的，4位数码管引脚图请在本站搜索我也提供了数码管使用注意事项说明：（）数码管表面不要用手触摸，不要用手去弄引角；（）焊接温度：度；焊接时间：（）表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。数字对应数码管显示控制转换字节（共阴编码）显示HGFE,DCBA编码0 0011,11110x3F;1 0000,01100x06;2 0101,10110x5B;3 0100,11110x4F;4 0110,01100x66;5 0110,11010x6D;6 0111,11010x7D;7 0000,01110x07;8 0111,11110x7F;9 0110,11110x6F;共阳为编码取反即可蜂鸣器（一）蜂鸣器的介绍1蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。（二）蜂鸣器的结构原理1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。（2）方案设计。本次设计课题主要由复位电路、晶体振荡电路、驱动电路，位选电路等组成。主要元器件有AT89C51、PNP、数码管、晶体振荡器、按键。（3） 单元电路设计1）复位电路的实现当正常工作时单片机接低电平正常工作，当按下按键，单片机接通高电平，实现复位功能。2）晶体振荡电路的实现电容C1、C2与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了震荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。3）驱动电路的实现通NPN型三极管来实现数码管的驱动。4）位选电路的实现通过P2.0,P2.1经过两个三极管放大来实现对十位.个位的位选，分别控制两个数码管的显示。5)蜂鸣器提示电路通过P2.3经过一个PNP和蜂鸣器来实现提示密码输入正确。存数回显所需器件器件名称规格数量器件名称规格数量AT89C51单片机1三极管90132电源+5V电阻200欧7CD45111电阻1.2K3晶振6MHz1电阻4.7K1电容22uF2三极管90121电容22pF1蜂鸣器1八段数码管共阴2按键7电阻1K1导线若干3.1.7 系统调试硬件调试：硬件调试是利用DVCC实验与开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。第二步用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。第三步加电检测。给板加电，检测所有插座或是器件的电源端是否符合要求的值第四步是联机检查。因为只有用单片机开发系统才能完成对用户系统的调试。动态调试 是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。由近及远是将信号流经的各器件按照距离单片机的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。软件调试：软件调试是通过对程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。3.2 软件设计3.2.1 系统分析本次课题设计是基于单片机的特性来实现其功能的。本系统采用的单片机是AT89C51型号。其上集成了2个数码管，7个按键开关，主要实现数字输入和复位功能。6个按键，其中 4个数字键，一个存数键，一个回显键，还有复位电路一个按键。还有蜂鸣器提示电路，当数字输入不正确时，蜂鸣器响，起提示作用。程序#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar tablei=0x01,0x02,0x03,0x04;sbit jian1=p10;sbit jian2=p11;sbit jian3=p12;sbit jian4=p13;sbit cunchu=p14;sbit huixian=p15;sbit wela1=p30;sbit wela2=p31;sbit baojing=p32;uint x,n,j,i;unchar a,b,c;void delay (unsign int i)while(-i);void main()p3=0;while(1)int x=1,2,3,4;int n=0;if(jian x=0)wela2=1;x=x-1;p2=tablex;wela2=0;delay(1);n+;a=tablex;if(jian x=0)wela1=1;x=x-1;p2=tablex;wela1=0;delay(1);n+;b=tablex;if(cunchu=0)j=1;cj=a*10+b;j+;if(n20)baojing=1;if(huixian=0)for(j=1;j=10;j+)wela2=1;p2=cj/10;wela2=0;delay(1);wela1=1;p2=cj%10;wela1=0;delay(10)4、课程设计总结或结论两周过去了,经过近两周的努力,紧张而充实。在这两周的时间