课程设计投票器设计说明书

单片机课程设计单片机课程设计 说明书说明书 课题课题 班级投票显示器 专业专业 测控技术与仪器 班级班级 机 122 1 姓名姓名 许铎 学号学号 201256502116 指导老师指导老师 王东兴 组员组员 贺茂森 段亚东 王向东 烟台大学烟台大学 机电汽车工程学院机电汽车工程学院 2 目录目录 第一章设计任务和内容 3 1 1 设计任务 3 1 2 设计要求 3 1 3 设计内容 3 第二章电路设计 4 2 1 总体设计 4 2 2 详细设计 5 2 2 1 单片机引脚功能 5 2 2 3 时钟电路 6 2 2 4 复位电路 7 2 2 5 数码管显示电路 8 第三章 程序设计与仿真 10 3 1 投票显示系统总体功能实现 10 2 2 系统流程图 11 3 3 程序编写 13 3 4 仿真与调试 15 第四章 总结和未来改进构想 21 3 第一章设计任务和内容第一章设计任务和内容 1 1 设计任务设计任务 分组按照选定题目的设计任务 设计各种单片机应用系统 设计工作量至 少要包含 1 用 MCS 51 单片机 12MHz 时钟 常规的上电和手动复位电路 2 3 个以上的按键 3 LED 或 和数码管或 和 LCD 显示及其接口 4 至少 2 路输入信号 可以是模拟量或数字量 1 2 设计要求设计要求 1 设计一个投票系统 具有计票显示功能 2 可实现 6 人同时进行投票 累计票数在显示器上显示 3 主持人使用一个按键开关控制开始投票 终止投票和清零 4 投票开始后每人能且仅能投一次票 多投无效 1 3 设计内容设计内容 1 编写项目功能说明书 确定应用系统的功能和具体参数 2 设计电路原理图 3 编写 C 语言源程序 程序中加注必要的注解说明 4 实物制作与调试 5 编写设计说明书 4 第二章电路设计第二章电路设计 2 1 总体设计总体设计 整个设计以 AT89C51 单片机为核心 点触开关控制信号通过单片机 I O 口 单 片机处理信号并将结果通过 LED 数码管显示 最终按键复位单片机 总体设计 如下图 复位电路 I O 口 8051 单片 机 LED 数 码管显示 信号源 时钟电路 5 2 2 详细设计详细设计 2 2 1 单片单片机引脚功能机引脚功能 P0 口 8 位 漏极开路的双向 I O 口 当使用片外存储器及外扩 I O 口时 P0 口作为低字节地址 数据复用线 在编 程时 P0 口可用于接收指令代码字节 程序校验时 可输出指令字节 P0 口也 可做通用 I O 口使用 但需加上拉电阻 作为普通输入时 应输出锁存器配置 1 P1 口 8 位 准双向 I O 口 具有内部上拉电阻 P1 口是为用户准备的 I O 双向口 在编程和校验时 可用作输入低 8 位 地址 用作输入时 应先将输出锁存器置 1 P2 口 8 位 准双向 I O 口 具有内部上拉电阻 当使用外存储器或外扩 I O 口时 P2 口输出高 8 位地址 在编程和校验 时 P2 口接收高字节地址和某些控制信号 P3 口 8 位 准双向 I O 口 具有内部上拉电阻 P3 口可作为普通 I O 口 用作输入时 应先将输出锁存器置 1 在编程 校验时 P3 口接收某些控制信号 RST 复位输入信号 高电平有效 EA VPP 外部程序存储器访问允许信号 EA 当 EA 信号接地时 对 ROM 的读 操作限定在外部程序存储器 地址为 0000H FFFFH 当 EA 接 VCC 时 对 ROM 的 读操作从内部程序存储器开始 并可延续至外部程序存储器 PSEN 片外程序存储器读选通信号 PSEN 低电平有效 在片外程序存储 器取指期间 当 PSEN 有效时 程序存储器的内容被送至 P0 口 在访问外部 RAM 时 PSEN 无效 ALE PROG 低字节锁存信号 ALE 在系统扩展时 ALE 的下降沿将 P0 口输出 的低 8 位地址锁存在外接的地址锁存器中 以实现低字节地址和数据的分时传 送 XTAL1 片内振荡器反向放大器和时钟发生线路的输入端 XTAL2 片内振荡器反相放大器和时钟发生线路的输出端 6 2 2 3 时钟电路时钟电路 51 系列单片机的时钟信号产生通常有两种方式 内部时钟方式和外部时钟方式 我们采用内部时钟方式 如图 引脚 XTAL 是片内振荡器反向放大器和时钟发 生线路的输入端 XTAL2 是片内振荡器反相放大器的输出端 当使用片内振荡 器时 外接石英晶体和微调电容 XTAL1 XTAL2 GND C1 C2 8XX51 30pF 30pF 7 2 2 4 复位电路复位电路 51 系列单片机通常有上电复位和按键复位两种方式 我们采用了最简单的 一种上电复位及按键复位电路如图所示 上电后 由于电容充电 使 RESET 持续一段时间的高电平 完成复位操作 当单片机处于运行中或死锁时 按下 复位 按钮 也可使单片机进入复位状态 通常选择 C 10 30uF R 100 1000 8 2 2 5 数码管显示电路数码管显示电路 1 数码管显示方式 数码管有静态显示方式和动态显示方式 我们采用的共阴极七段数码管静态显 示方式 如上图所示 就是当显示器显示某一个字符时 相应的发光二极管恒 定地导通或截止 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 a b c d e f g dp a f b g e 74LS245 d c dp 1Y1 1Y2 1Y4 1Y3 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4 1A1 1A2 1A3 1A4 2A1 2A2 2A3 2A4 P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 9 2 驱动电路 74LS245 芯片用作驱动的电路 用来驱动七段数码管 它是 8 路同相三态双向总 线收发器 可双向传输数据 8051 单片机的 P0 口总线负载达到或超过 P 最大 负载能力时 必须接入 74LS245 等总线驱动器 当片选端 CE 低电平时有效 AB 接高电平时 A B 低电平时 B A 10 第三章第三章 程序设计与仿真程序设计与仿真 3 1 投票显示系统总体功能实现投票显示系统总体功能实现 利用单片机设计投票显示系统 应先掌握单片机的结构与功能 在设计中 充分利用好单片机各管脚 并配合外部电路 坚持简单易懂 节约成本的原则 来设计电路 11 2 2 系统流程图系统流程图 为了简化程序的复杂度 使设计过程简单易懂 该系统将分成主程序和子 程序设计 具体流程如下图 N Y 开始 单片机 P1 口全置 1 P1 1 0 数码管显示不 变 并不清零 执行投票子程序 判断 是否有键按下并显示票 数 调用子程序 12 Y P1 1 0 Y 轮次置 1 P1 2 0 Y N 票数累加 1 并此按键 不再影响数据变化 模仿上面步骤顺序判 断 P1 3 P1 7 口 并 进行票数累加 N P1 1 0 N 退出投票子程序 但数据不清零 结束 13 3 3 程序编写程序编写 按照上面流程图进行源程序编写 源程序如下 1 主程序部分 include reg51 h include stdio h sfr p2 0 xa0 sfr p1 0 x90 sfr p0 0 x80 sbit P11 P1 1 位定义 sbit P12 P1 2 sbit P13 P1 3 sbit P14 P1 4 sbit P15 P1 5 sbit P16 P1 6 sbit P17 P1 7 Unsigned char dis 11 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x67 0 x00 定义字型表 unsigned char num num2 num3 num4 num5 num6 num7 char nu 0 void scan void disp 显示子程序 num num2 num3 num4 num5 num6 num7 p0 dis num p2 dis nu void main P1 0 xff 对 P1 口进行初始化 while 1 进入无限循环 14 if P11 判断总控开关 按下则执行以下程序 num 0 nu scan 扫描按键 执行 scan 子程序 else num2 0 num3 0 num4 0 num5 0 num6 0 num7 0 无按键输入则显示 0 void scan while P11 判断总控开关是否一直保持接通状态 接通则进行投票过 程循环 否则不执行程序 即投票按键无效 if P12 num2 1 while P12 对投票按键 P1 进行判断 按下则累加 1 并维持不变 if P13 num3 1 while P13 if P14 num4 1 while P14 if P15 num5 1 while P15 if P16 num6 1 while P16 if P17 num7 1 while P17 disp 子程序部分完成投票判断 票数累加工作 15 3 4 仿真与调试仿真与调试 将源程序输入进 Keil 软件中 保存为 hex 文件并编译 无误后可以再烧进仿真 软件 Proteus ISIS 文件中的单片机 AT89C51 中 方可运行仿真电路 单击仿真 运行开始按钮 我们能清楚地观察到每一个引脚的电频变化 红色代表高 电频 蓝色代表低电频 仿真过程如下 1 接通总控开关 此时所有人投票有效 并可看见票数显示器显示 0 轮次显示器显示 1 投票第一轮开始 进入投票阶段 如图 16 2 任意按下一个投票按键如 P3 此时票数显示器示数字变成 1 轮次显 示器 1 不变 如图 17 3 按另一个 P5 票数 LED 灯变成 2 如图 18 4 此时再次按下第一次按过的按键 P3 显示器仍保持数字 2 即完成每个按 键只能投票一次的功能 如图 19 5 最后将总控开关断开 可看到显示器没有变化 可以继续显示投票结果 再 次接通总控 可发现票数显示器又回到初始阶段 0 轮次显示器显示 2 即 进入第二轮投票 如图 20 6 若此后有 4 人投票 则票数显示器显示 4 而轮次显示器 2 不变 即票数完成清零并进入新一轮投票阶段 如图 7 所有投票结束后按下轮次复位按钮 则所有显示器回复初始状态 仿真成功 21 第四章第四章 总结和未来改进构想总结和未来改进构想 总结 通过本次课程设计不仅加强了对我们所学的单片机知识的认识 还掌握了 Proteus 电路图仿真软件和 Keil 编程软件等专业软件的应用 通过实物制作 还 很好的锻炼了我们的动手能力和团队合作的能力 在课设过程中 我们遇到了 一些问题 比如仿真时 P0 口接的数码管不亮 经过我们的讨论和几次试验 我 发现是上拉电阻阻值过大 我们及时改正 解决了这个问题 还有在中期答辩 时 我们忽略了驱