基于单片机60秒倒计时系统控制设计

基于单片机基于单片机 6060 秒倒计时系统控制设计秒倒计时系统控制设计 目录目录 摘要摘要.1 1 第 1 章、单片机概述 .2 第第 2 2 章、设计任务及要求章、设计任务及要求.2 2 2.1.设计任务 .2 2.2.设计要求 .2 第第 3 3 章、设计方法和内容章、设计方法和内容.3 3 3.1.硬件设计 .3 3.2.软件设计 .6 3.3.软件程序 .7 第第 4 4 章、软件调试章、软件调试.8 8 4.1 系统调试工具KEIL C51.8 4.2 系统调试工具 PROTEUS.8 4.3 仿真 .9 第第 5 5 章、设计总结与致谢章、设计总结与致谢.1010 参考文献参考文献.1010 基于单片机的基于单片机的 60 秒倒计时系统秒倒计时系统 摘要摘要 单片机就是微控制器，它是嵌入式系统中的重要且发展迅速的组成部分。单片机接上震荡元 件（或震荡源）、复位电路和接口电路，载入软件后，可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形 形色色的应用系统中，它就成为众多产品、设备的智能化核心。所以，生产企业称单片机为“微 电脑”。 单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度， 提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。 关键字关键字：单片机 微电脑 智能化 第第 1 章、单片机概述章、单片机概述 单片机就是微控制器，它是嵌入式系统中的重要且发展迅速的组成部分。单片机 接上震荡元件（或震荡源）、复位电路和接口电路，载入软件后，可以构成单片机应 用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中，它就成为众多产品、设备的智能化核心。 所以，生产企业称单片机为“微电脑”。 单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率， 减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。 但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要 的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。 从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件 （编程序）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技 术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革 命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。 本篇论文讨论了简单的倒计时器的设计与制作 ，对于倒计时器中的LED数码显示 器来说，我为了简化线路、降低成本，采用以软件为主的接口方法，即不使用专门的 硬件译码器，而采用软件程序进行译码。 第第 2 章、设计任务及要求章、设计任务及要求 2.1.设计任务设计任务 课程设计是提高学生单片机技术应用能力以及文字总结能力的综合训练环节，是配合 单片机课程内容掌握、应用得的专门性实践类课程。通过典型实际问题的实际，训练 学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工 程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。使自己深刻理解并掌握基本 概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综程序设计的方法。通过做一个综合性训练 题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。 2.2.设计要求设计要求 对于单片机控制的 60s 倒计时的要求如下： （1）用单片机 AT89C51 的定时器实现 60s 倒计时。本例中用两位数码管静态显示倒 计时秒值。 （2）用 PROTEUS 软件设计，仿真基于 AT89c51 单片机的 60s 倒计时。 （3）实现计时暂停。 第第 3 章、设计方法和内容章、设计方法和内容 本设计由硬件设计和软件设计两部分组成，硬件设计主要包括单片机芯片选择，数码 管选择及晶振，电容，电阻等元器件的选择及其参数的确定；软件设计主要是实现 60 秒倒计时程序的编写，包括利用中断实现 1 秒的定时及 60 秒的倒计时。 具体设计：通过 AT89C51 型号单片机，由 P1 和 P2 两组 I/O 引脚分别控制两个 7SEGCOM ANODE 型号数码管，分十位控制和个位控制，达到显示 60 秒倒计时 的目的。通过复位电路，在仿真过程中点击开关实现 60 复位。 3.1.硬件设计硬件设计 AT89C51AT89C51 的芯片概述的芯片概述 AT89C51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位 中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89C51 可为许多嵌入式控制应用 系统提供高性价比的解决方案。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉 的方案。 其工作电压在 4.5V,一般我们选用5V 电压。外形及引脚排列如图 1 所示 ： AT89C51AT89C51 主要特性主要特性 图图 1 1：89C5189C51 的核心电路框图的核心电路框图 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环 数据保留时间：10 年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 AT89C51AT89C51 管脚说明管脚说明 (1)电源及时钟引脚（4 个） Vcc: 电源接入引脚 Vss：接地引脚 XTAL1：晶振震荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）; XTAL2:晶体振荡器的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡器信号的输入端） 。 （2）控制线引脚（4 个） RST/Vpd：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚； ALE：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚： EA:内外存储器选择引脚/片外 EPROM 编程电压输入引脚； PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚。 （3）并行 I/O 引脚 P0.0-P0.7：一般 I/O 口引脚或数据/低位地址总线复用引脚； P1.0-P1.7：一般 I/O 口引脚； P2.0-P2.7：一般 I/O 口引脚或高位地址总线引脚； P3.0-P3.7：一般 I/O 口引脚或第二功能引脚 所需器件如下表所列： 序号元件类型元件参数元件个数备注 1 芯片 AT89C511 2 晶振 12M1 3 电源电容 10UF1 4 电容 30PF2 5 电阻 10K1 6 电阻 47014 7 数码管8 段 2 共阳 LEDLED 数码管显示器概述数码管显示器概述 本设计中采用的是 7SEGCOM ANODE 型号数码管，它是一种半导体发光器件，其基本单元 是发光二极管。实物如图 2 所示： 图图 2 2 7SEG7SEGCOMCOM ANODEANODE 型号数码管型号数码管 数码管的分类数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元 （多一个小数点显示） ；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极 管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接 到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一 字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段 就不亮。 。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共 阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平 时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 LED 数码管有两种连接方法如下： 共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二 极管的阴极通过电阻与输入端相连。 图图 3LED3LED 数码管有两种连接方法数码管有两种连接方法 共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每 个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。 测量数码管引脚，分共阴和共阳两类：测量数码管引脚，分共阴和共阳两类： 找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个电源（3 到 5 伏）和 1 个 1K（几百欧的 也行）的电阻，VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2 个脚上，组合有很多，但总有一 个 LED 会发光的，找到一个就够了，然后 GND 不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚， 如果有多个 LED（一般是 8 个），那它就是共阴的了。相反用 VCC 不动，GND 逐个碰 剩下的脚，如果有多个 LED（一般是 8 个），那它就是共阳的。也可以直接用数字万 用表，红表笔是电源的正极，黑表笔是电源的负极。 3.2.软件设计软件设计 开始 显示60秒 中断50ms溢出 跳转到中断，倒计时开始 结束 循环20次 到0后返回主程序 图图 4 4 程序框图程序框图 定时定时/计数器初值计算计数器初值计算 （1）本电路应用 TIMER0 MODE 16 位计数器的计时中断法。 （2）1 秒等于 1000000 微秒,而每一计时脉冲是 1 微秒,因此需输入 100000 个计时脉冲,方可达到 1 秒的时间。本设计中，设定中断每次溢出时间 50ms。 （3）由上式得知，循环 20 次即可达到 1 秒定时，即： N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000 X=65536-5000=15536=3CB0H （4）由上式得知 5000 个脉冲，首先需设定 TL0=3CH,TH0=0B0H，此时第 1 次只要输入 5000 个 脉冲输入，就会溢出；第 2 次至第 20 次，则需每 1000000 个计时脉冲，定时 1 秒。 （5）上电时，显示 60，开始倒数计时按下开关实现复位。 3.3.3.3.软件程序软件程序 KEY EQU P3.0 ORG 00H SJMP STAR ORG 1BH SJMP T1S ORG 30H STAR: MOV R2,#60 MOV R4,#20 MOV IE,#88H MOV TMOD,#10H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#OBOH SETB TR1 ACALL DIS SJMP $ TIS: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ R4,T1S1 MOV R4,#20 DJNZ R2,T1S0 CLR TR1 T1S0: ACALL DIS T1S1: RETI SEG7: INC A MOVC A,A+PC RET DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H DB 99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H DB 0C6H,0A1H,86H,8EH LOOP: CLR TR1 DIS: MOV A,R2 MOV B,#10 DIV AB ACALL SEG7 MOV P1,A MOV A,B ACALL SEG7 MOV P2,A JNB KEY,LOOP RET END 第第 4 章、软件调试章、软件调试 4.14.1 系统调试工具系统调试工具 keilkeil C51C51 Keil C51 仿真器是一款利用KEIL C51 的IDE 集成开发环境作为仿真环境的廉价 仿真器，是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成，主要是利用了 SST89C58的IAP功能，所谓IAP功能是In application program 的英文缩写，是在应 用编程的意思，通俗一点讲就是：它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中，可 以通过串口对单片机进行编程。它之所以具有这种功能，实际上它有两块程序flash 区，其中一块flash中运行的程序可以更改另外的一块程序flash区中的程序，正是利 用这一特性才用它作成了仿真器，我们把仿真器的监控程序事先烧入SST89C58，监控 程序通过SST89C58的串口和PC通讯，当使用KEIL C51的IDE环境仿真时，用户的程序 通过串口被监控程序写入flash程序区中，当用户设置断点等操作仿真程序时，flash 程序中的用户程序也在相应的更改，从而实现了仿真功能 。 调试的主要方法 ： 1. 启动Keil c51 2. 新建一个工程。Project菜单New project ，选择好我们要保存的文件夹 后，键入Frist 保存。接着弹出CPU类型选择框，我们选择最常用的AT89C51,按确定。 3. 在工程中加入文件。新建一个文件，文件菜单FileNew，我们再选择：文 件菜单FileSave As? （另存为）弹出 对话框后，我们文件名框中键入 First.c（注意文件后缀名是 .c）保存。C文件建好啦。现在我们把文件加入到工程 中去。 点击Target 1前面的+号，右键单击Source Group 1选择Add Files to Group，Source Group 1，选择添加 Add。编译运行，检查程序是否有错误 。 4.24.2 系统调试工具系统调试工具 PROTEUSPROTEUS Proteus是一款EDA软件，该软件具有模拟电路仿真，数字电路仿真，单片机以 及外围电路组成的系统的仿真，RS-232动态仿真，I2C调试器，SPI调试器，键盘和 LCD系统的仿真，以及各种虚拟仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器等。该软 件目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系 列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各种外围芯片。该软件还支持大量的 存储器和外围芯片，所以，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。 调试方法：首先用Keil软件将C编译成HEX文件，打开Keil软件，新建一个文档， 输入C程序，保存成C格式文件，然后新建工程，连接单片机为AT89C51，选择Options for target，选择OUTPUT子菜单，在Create HEX Fi前打钩，DeBug子菜单中， Settings选择ProteusVSM Simulator，USE前打钩，再次运行文件，成功后在目录下 会生成HEX文