单片机设计99秒马表.doc

课程设计说明书（2009 /2010 学年第 2 学期）课程名称 ： 单片机课程设计 题 目 ： 99秒马表 专业班级 ： 自动化0702 学生姓名 ： 学 号： 070410219 指导教师 ： 设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2010 年6 月 22日目 录1、课程设计目的*2、课程设计正文* 2.1 设计所需器材* 2.2 设计任务和要求*2.3设计方案*2.3.1硬件设计* 2.3.1.1AT89S51说明* 2.3.1.2时钟脉冲设计* 2.3.1.3显示设计* 2.3.1.4.独立式键盘*2.3.1.5.硬件原理图*2.3.1.6.PCB图* 2.3.2系统设计* 2.3.2.1.设计流程图* 2.3.2.2.程序设计*2.4软件与硬件结合调试*3.总结*4.参考文献*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，了解表关电路参数的计算方法。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、课程设计正文2.1 设计所需器材电阻：1K (8个) 330（14个）按键开关：1个电容：30pF （2个）电解电容：10F（1个）晶振：12MHZ（1个）共阴极数码管：2个底座：DIP40（1个）DIP20（1个）万能电路板：1个AT89C51（1片） 2.2 设计任务和要求 设计并制作出一个以单片机为核心的计时控制系统：(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和PCB图；（6）软硬件联机调试 主要技术要求：开始时，显示“00”，第一次按下按键后，开始定时。第二次按下按键后，计时停止。第三次按下按键后，计时归零。2.3设计方案 99秒马表，主要的部分是AT89S51，编写程序，实现软硬结合，实现定时的功能。2.3.1硬件设计2.3.1.1AT89C51说明 图2.3-1 AT89C51的引脚图AT89C51按功能划分有如下功能部件组成：（1）微处理器CPU :AT89C51单片机中有1个8位的CPU,与通用的CPU基本相同,同样包含了运算器和控制器两大部分,只是增加了面向控制的处理功能,不仅可以处理字节数据,还可以进行为变量的处理。（2）数据存储器RAM:片内位128B,片外最多可外扩64KB.数据存储器来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。片内的128B的RAM，以高速RAM的形式集成在单片机内，可以加快单片机的运行速度，降低功耗。（3）程序存储器ROM/EPROM：为4KB的ROM,片外可扩展只读存储器，最多扩至64KB(4)4个8位并行I/O口，P0,P1,P2,P3：位4个并行8位I/O口(5)1个串行口:1个双全工的串行口，具有四种工作方式（6）2个16位定时器/计数器：具有4钟工作方式(7)中断系统：具有5个中断源，2个中断优先级(8)特殊功能功能寄存器SFR.：共有21个，用于CPU对片内各功能部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区AT89C51的引说明和功能说明如下：XTAL1 ：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。 XTAL2 ：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。 RST ：AT89C51的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。 P0口(P0.0P0.7)是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。 P2口(P2.0P2.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。每一个引脚可以推动4个LSTL负载。 P1口(P1.0P1.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。 P3口(P3.0P3.7)口是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。2.3.1.2时钟脉冲设计图2.3-2采用12MHZ的晶振,产生的机器周期为1S，接在芯片的18,19引脚上。在复位端口加低电平。2.3.1.3显示设计 图2.3-3 接在AT89C51的P0和P2口，通过对P0,P2口的设置控制数码管的显示。常见的LED显示器为八段（或七段，八段比七段多了一个小数点dp），每一段对应一个发光二极管，这种显示器有共阴极和共阳极两种。共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连在一起，通常此公共阴极接地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。2.3.1.4.独立式键盘 独立式键盘就是各键相互独立，每个按键各接一个输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。2.3.1.5.硬件原理图图2.3-42.3.1.6.PCB图2.3.2系统设计 2.3.2.1.设计流程图SP1识别成功否？KEYCNT=0启动T0工作计数器请0SEC=0并显示“00”开始开中断，并允许T0中断KEYCNT加1KEYCNT=1KEYCNT=2KEYCNT=3TH0,TL0初始化停止T0SEC=0,显示00T0中断服务程序框图TCNT=100吗？中断返回处理SEC并显示SEC=0SEC加1T0中断入口TCNT加1TCNT=400吗？TCNT=02.3.2.2.程序设计TCNTA EQU 30HTCNTB EQU 31HSEC EQU 32HKEYCNT EQU 33HSP1 BIT P3.5ORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV KEYCNT,#00H MOV SEC,#00H MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV TMOD,#02H SETB ET0 SETB EAWT: JB SP1,WT LCALL DELY10MSJB SP1,WT INC KEYCNT MOV A,KEYCNT CJNE A,#01H,KN1 SETB TR0 MOV TH0,#06H MOV TL0,#06H MOV TCNTA,#00H MOV TCNTB,#00H LJMP DKNKN1:CJNE A,#02H,KN2 CLR TR0 LJMP DKNKN2:CJNE A#03H,DKN MOV SEC,#00H MOV A，SEC MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV KEYCNT,#00HDKN:JNB SP1,$ LJMP WTDELY10MS: MOV R6,20D1:MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RETINT_T0:INC TCNTA MOV A,TCNTA CJNE A,#1000,NEXT MOV TCNTA,#00H INC TCNTB MOV A,TCNTB CJNE A,#4,NEXT MOV TCNTB,#00H INC SEC MOV A,SEC CJNE A,#100,DONE MOV SEC,#00H DONE: MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P2,ANEXT:RETITABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END2.4软件与硬件结合调试硬件调试：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：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。当加电后，晶体管显示的为00，按第一次键时，开始计时。第二次按下按键后，计时停止。第三次按下按键后，计时归零。与要求相同，调试成功。3.总结通过两个周的单片机课程设计，使我学到了许多东西，对单片机课程的学习有了进一步的了解和掌握，使我们把理论与实际紧密的连接了起来。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。在设计的过程中遇到的问题，使我们发现了自己的不足之处：对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说对单片机汇编语言掌握得不够好，不懂一些元器件的使用方法通过这次课程设计之后，这对我以后的学习起到了警戒的作用。当我们调试成功的时候那种喜悦无以言表。在整个课程设计当中，充分体现了团队合作的重要性，每个人都有参与，用自己算学的的知识去解决设计，安装，焊接和调试中的种种问题。尤其要感谢老师们丰富的经验和悉心的指导，给了我们很大的帮助，在整个课程设计中，老师起到了主导的作用。在我们错误发生时能及时的纠正。通过本次课程设计，我在岑老师，杨老师，李老师和王老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力。在此，忠心感谢四位老师老师以及许多同学的指导和帮助。4.参考文献1 权明富,齐佳音,舒华英.客户价值