课程设计说明书gyg.doc

课 程 设 计 说 明 书课程名称： 单片机原理及应用 设计题目： 定时与计数演示灯设计 院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 高永刚 学 号： 200802040014 专业班级： 电子信息工程2班 指导教师： 丁莹亮 2011年5月18日课 程 设 计 任 务 书设计题目定时与计数演示等设计学生姓名高永刚所在院系电子信息与电气学院专业、年级、班电子信息工程2班设计要求：一、 基本要求：1、 采用两个定时器，实现定时与计数功能，并显示结果。二、 技术参数要求：1、 具有电源开关机指示灯，有复位按键；2、 单片机P1端口接2只LED；3、 T0设置为定时方式，T1设置为计数方式。T0定时时间为50ms，计满产生的输出信号由P1.7口LED显示。同时，将该信号输入到T1作为T1的计数输入脉冲。4、 T1初始值为100，则计满所需时间为50ms100，即5s，计满输出信号由P1.0口LED显示。因此P1.0端口的灯点亮熄灭交替，间隔时间为5s。学生应完成的工作：1、 完成电路原理图的设计；2、 根据设计要求绘制程序流程图；3、 根据程序流程图编写程序；4、 用medwin和proteus软件进行程序调试和仿真；5、 实物焊接；6、 调试焊接过的电路，直到实现预期的功能；7、 根据要求填写课程设计说明书。 参考文献阅读：1.张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2010.52.梅丽凤.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2009.23. /view/1015514.htm4. /view/436316.htm8. /view/1677360.htm6. /view/985660.htm7. /view/830852.html8.童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006.59.邱关源，罗先觉.电路.北京：高等教育出版社，2006.510.林春方.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2010.111.李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，2001.7工作计划：5月9日 ：分析设计要求，设计实施方案；5月10日：决定设计方案，并用DXP2004软件完成电路原理图；5月11日：编写程序，并用medwin软件进行调试，用proteus软件进行仿真；5月12日17日：领取元器件，焊接电路，调试电路；5月18日：总结经验，填写课程设计说明书。任务下达日期： 2011年 5月 9 日 任务完成日期： 2011年 5 月 18 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 定时与计数演示灯设计摘 要：采用11.0592HZ晶振和两个33pF电容组成时钟电路,用于产生系统工作必需的始终控制信号；利用变压器，1个桥堆2W10，1个1000UF电解电容，1个7805，1个LED，1个5.1K，1个33pF和1个0.1uF瓷片电容的电阻组成电源电路，为系统提供直流5V稳定电压；使用1个22UF瓷片电容，1个按键，一个2K电阻组成复位电路，用于系统初始化操作；用单片机（AT89S52），2个1K电阻，2个LED，时钟电路，复位电路和电源电路组成一个操作简单，使用方便，能实现定时与计数功能，并显示结果的定时计数系统。关键词：单片机（AT89S52）；T0；T1；P1.0；P1.7；7805；目 录1.设计背景 页码1.1课题依据页码1.2研究背景及意义页码2.设计方案页码2.1硬件设计 页码2.2软件设计 页码3.方案实施3.1 硬件设计3.2 软件设计(给出二级目录，宋体四号，1.5倍行距)4.结果与讨论 4.1 结果 4.2 结论5.收获与致谢6.参考文献7.附件（A,B,C）1. 设计背景1.1 课题依据（宋体小四，1.5倍行距）单片机应用技术中往往需要定时检查某个参数，或者按一定时间间隔进行某种控制；有时还需根据某种事件的计数结果进行控制。单片机内置的定时器、计数器即可，满足此类需求。1.2（宋体四号，加粗）研究背景及其意义（宋体小四，1.5倍行距）定时与计数演示灯设计是应用单片机倍的定时器与计数器实现对灯点亮熄灭，并显示结果的计时计数装置，其原理广泛应用于个人家庭，车站，码头，办公室，比赛场灯场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用，使得定时与计数给人们生活带来来了极大的方便，而且扩大了原来定时器与计数器的定时计数功能。诸如自动报警洗衣机，定时广播，食品生产线中的食品保鲜和成品的计数装箱，自动启闭路灯等，所有这些，都是以定时器与计数器为基础的，因此研究定时器与计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。2.设计方案2.1 硬件设计（宋体小四，1.5倍行距）（1）.51系列单片机AT89S52简介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 AT89S52引脚图 DIP封装图2.1 AT89S52双列直插封装方式的引脚图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。（宋体小四，1.5倍行距）（2）.时钟电路单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机系统的稳定性，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。在这次课程设计中，我组采用的是内部时钟方式。AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片芯片引脚XTAL1，输出端为芯片引脚XTAL2.这两个引脚跨接晶振和微调电容就构成了一个稳定的自激振荡器，连接电路如图2.2所示，其中电容典型值通常选择为30pF左右。图2.2内部时钟方式的电路（3）.复位操作和复位电路复位操作是单片机的初始化操作，只需给单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就能使单片机复位。AT89S52的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。按键手动复位有电平复位和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通实现的，按键手动电平复位电路如图2.3.a所示。按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，按键脉冲复位电路如图2.3.b所示。2.2 软件设计（1）程序流程图（2）程序：ORG 0000H ;初始化AJMPMAIN;跳转到main程序ORG 000BH;T0中断服务区LJMPITOP0;T0的中断服务程序ORG 001BH;T1中断服务区LJMPITOP1;T1中断服务程序ORG 0100H;程序执行开始地址MAIN:MOV SP,#60H;设置堆栈LCALLPTOM;调用初始化程序PTOMHERE: LJMPHERE;等待中断PTOM:MOV TMOD,#61H;设置控制字，T0计时方式1，T1计数方式2MOV TL0,#0B0H;T0初值设为15536，计时（65536-15536）*1us=50msMOV TH0,#3CHSETBEA;开总中断允许SETBET0;T0开中断MOV TH1,#9CH;T1初值为156，计数256-156=100次MOV TL1,#9CHSETBET1;开T1中断SETBTR0;启动T0SETB TR1;启动T1SETB P1.0;置位P1.0SETBP1.7;置位P1.7RET;返回main程序ITOP0:MOV TL0,#0B0H;T0中断服务程序MOV TH0,#3CH;重新给T0赋值SETBP1.7;产生一个负脉冲，使T1计一次数NOP;高电平后等待两个机器周再置低，产生下降沿NOPCLRP1.7RETI;中断返回ITOP1:CPLP1.0;取反P1.0RETI;中断返回END 3. 方案实施3.1硬件设计（宋体小四，1.5倍行距）（1） 时钟电路：如图3.1所示。（2） 复位电路：如图3.2所示。（3） 电源电路：如图3.3所示。（4） 完整电路：如图3.4所示。3.2软件设计（宋体小四，1.5倍行距）（1） 程序流程图：（2） 程序：ORG 0000H ;初始化AJMPMAIN;跳转到main程序ORG 000BH;T0中断服务区LJMPITOP0;T0的中断服务程序ORG 001BH;T1中断服务区LJMPITOP1;T1中断服务程序ORG 0100H;程序执行开始地址MAIN:MOV SP,#60H;设置堆栈LCALLPTOM;调用初始化程序PTOMHERE: LJMPHERE;等待中断PTOM:MOV TMOD,#61H;设置控制字，T0计时方式1，T1计数方式2MOV TL0,#0B0H;T0初值设为15536，计时（65536-15536）*1us=50msMOV TH0,#3CHSETBEA;开总中断允许SETBET0;T0开中断MOV TH1,#9CH;T1初值为156，计数256-156=100次MOV TL1,#9CHSETBET1;开T1中断SETBTR0;启动T0SETB TR1;启动T1SETB P1.0;置位P1.0SETBP1.7;置位P1.7RET;返回main鞒绦?ITOP0:MOV TL0,#0B0H;T0中断服务程序MOV TH0,#3CH;重新给T0赋值SETBP1.7;产生一个负脉冲，使T1计一次数NOP;高电平后等待两个机器周再置低，产生下降沿NOPCLRP1.7RETI;中断返回ITOP1:CPLP1.0;取反P1.0RETI;中断返回END 4. 结果与结论4.1结果（宋体小四，1.5倍行距）我组在两周内完成了方案设计与选择、硬件（电路原理图）的设计、软件（程序流程图和程序）的设计、电路板的焊接、程序的烧写与电路板的调试，基本完成了任务书下达的任务。拨动电源开关，其指示灯会亮；按复位键后50ms，P1.7所接LED熄灭一次，然后又恢复点亮；复位5s后P1.0所接LED熄灭，再经过大概5s后再点亮。因此P1.7口LED大概经过50ms交替亮灭。P1.0口LED大概经过5s交替亮灭。4.2 结论这次单片机课程设计，我们设计的定时与计数演示灯先期不是很成功，究其原因有：（1）程序设计有误（计数器记一次数所需的负脉冲需要先置高电平，再拉低，经老师指导后改正）；（2）两个LED共用一个限流电阻（每个LED都需要一个限流电阻）；（3）电路板焊接时开关接错引脚；（4）焊接点不均匀，不光滑，不闪亮（原因是自己焊接技术不过关，而且电烙铁，焊锡质量不够好，下次用白光牌电烙铁，买进口焊锡）；（5）完工时间过长（原因是没有统一的计划，以后搞设计时，先做一个计划表，严格按照计划时间完成工作）；（6）元件布局不合理（要在最合适的空间均匀布局元器件，在严格屏蔽干扰的情况下，使布局美观，简洁，节省焊锡）。（7）：遇到不是太懂的问题时容易急躁（要汲取教训，遇到不会的要先想办法，不找理由，保持谦虚）。期间遇到了一些问题，经过老师的指点和与同学的讨论我学到了很多。例如定时计数器溢出标志位不需要软件清零。使用中断方式时需要先开总中断等。最后基本上完成了课程设计，但不成熟的地方还有很多，恳请老师的不吝指点！5. 收获与致谢（宋体小四，1.5倍行距）经过这次课程设计，我收获了很多。第一，学到了团队合作要时刻保持谦虚谨慎的作风，最求完美的态度，对所学知识要活学活用；第二：感受到了理论联系实践的重要性，理论要始终与联系到一起，举一反三，有了想法就去做，更加相信了实践是检验真理的标准这一邓爷爷的名言；第三：通过实践，我对单片机的定时器与计数器的工作方式和应用有了充分的认识和熟悉，同时还对单片机的时钟、复位、电源电路的设计有了初步的了解和掌握；第四：熟悉了proteus，medwin，notepad等软件的基本用法。第五：深深的感到了自身水平的有限，但这更加坚定和激发了我学习单片机的决心和热情。在这里，首先我要感谢学校能够给我们提供这次理论联系实践的机会以及物质上的大力支持，使我们对研发设计的流程有了初步的了解，以及对我们设计思路的启发；其次要感谢老师们的辛勤指导和同学们的无私帮助，以及网络上分享资源的广大网友，还有百度网站的辛勤整理。祝愿亲爱的老师们万事如意，工作愉快！6. 参考