单片机_厨房提醒器论文

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厨房提醒器专业班级电气2班学生姓名学号指导教师苗敬丽、韩昱、岑毅南、王立国设计周数2周设计成绩2010年7月8日目录一、课程设计的题目1二、课程设计的目的2三、课程设计的任务3四、设计原理器件说明4五、设计方案131、硬件部分142、软件分析143、程序设计164、系统调试22六、课程设计心得23七、参考文献231、课程设计目的1、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。知道单片机的各个引脚的功能，以及如何通过编写的程序让它实现我们所需要的功能，期间要进行电路的焊接和程序调试，最后实现我们所需要的功能。2、掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。3、通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。4、提高综合以及灵活应用所学知识，并且从中培养了针对课题需要，选择和查阅有关手册和图表以及文献资料的自学能力，提高组成系统和变成以及调试的动手能力。2、课程设计正文21设计所需器材电阻1K6个300（7个）47K4个开关5个电容30F（2个）22F（1个）晶振12MHZ（1个）集成芯片CD4511（1片）AT89C51（1片）三极管NPN（4个）PNP（1个）共阴极数码管4个蜂鸣器1个底座DIP40（2个）DIP20（1个）万能电路板1个22设计任务和要求本次课程设计，我们这一组要求做的是厨房提醒器设计。提醒器在家庭中很实用，能够帮助提醒人做饭或者做菜的时间等，市面上卖的成品提醒器一般都比较贵，我们可以利用已经学过的知识自制简易的提醒器。设计的主要内容是采用AT89S52作为控制单元，实现提醒器的设计。（1）设计键盘输入电路；（2）设计显示电路；（3）合理分配地址，编写写程序；（4）利用PROTEL设计硬件电路原理图和PCB图；（5）软硬件联机调试；（6）书写实验报告。主要技术要求（1）设置提醒器的“开始”键，“清除”键，“分十位加一”键，“分个位加一”键和“秒十位加一”键。刚通电时和按下“清除”键时，均可使显示器显示0000。按下开始键，则按照设定的时间减一定时。当显示器再次显示为0000时则蜂鸣器提醒定时到。（2）4个数码管分别显示分十位，分个位，秒十位。221设计基本原理厨房提醒器设计，主要的部分是AT89S52，编写程序，实现软硬结合，实现提醒功能。采用中断的方式，先清除按钮，然后设置分十位，分个位，秒十位，然后按开始按钮开始倒计时，当时间变为0000时蜂鸣器提醒则目的实现。222器件说明2221CD4511显示译码管CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码七段码译码器，特点具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511是一片CMOSBCD锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图1所示。其中ABCD为BCD码输入，A为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数91001时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。AG是7段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，A段消隐；显示数“9”时，D段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300的限流电阻。图1CD4511引脚图图2CD4511各引脚接线图其功能介绍如下4脚是消隐输入控制端，当BI0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄BI灭（消隐）状态，不显示数字。3脚是测试输入端，当BI1，LT0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，LT七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。锁定控制端，当LE0时，允许译码输出。LE1时译码器是锁定保持状态，译码器E输出被保持在LE0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。CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。各引脚的名称其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示A、B、C、D、E、F、G。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。2锁存功能译码器的锁存电路由传输门和反相器组成,传输门的导通或截止由控制端LE的电平状态。（3）译码CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门译码。（4）消隐BI为消隐功能端，该端施加某一电平后，迫使B端输出为低电平，字形消隐。2222AT89C51单片机AT89S51的引说明和功能说明如下VCCAT89S51电源正极输入，接5V电压。GND电源接地端。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。图1AT89C51的引脚图图的引脚图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。RSTAT89C51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。ALE/ALE是英文“ADDRESSLATCHENABLE“的缩写，表示允许地址锁存允许信号。PROG当访问外部存储器时，ALE信号负跳变来触发外部的8位锁存器如74LS373，将端口P0的地址总线A0A7锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ALE引脚的输出频率是系统工作频率的1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以1/12振荡频率输出。/VPPEA该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码存于外部EPROM中来执行程序。因此在8031中，EA引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用AT89C51或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针PC值超过片内程序存储器地址如8051/8751/89C51的PC超过0FFFH时，将自动转向外部程序存储器继续运行。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM、89C51内部FALSH时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（8751为2LV、AT89C51为12V、8051是由生产厂方一次性加工好。此为“PROGRAMSTOREENABLE“的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。PSEN在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次PSEN信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生PSEN信号，在访问外部数据时，亦不产生PSEN信号。P0口P00P07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P20P27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P10P17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P30P37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。其特殊功能引脚分配如下P30RXD串行通信输入P31TXD串行通信输出P32外部中断0输入，低电平有效INTP33外部中断1输入，低电平有效P34T0计数器0外部事件计数输入端P35T1计数器1外部事件计数输入端P36外部随机存储器的写选通，低电平有效WRP37外部随机存储器的读选通，低电平有效D2、内存空间1、内部程序存储器（FLASH）4K字节。2、外部程序存储器（ROM）64K字节。3、内部数据存储器（RAM）256字节。4、外部数据存储器（RAM）64K字节。只读程序存储器和外部数据存储器分别如下图所示图2只读程序存储器图3外部数据存储器图5内部高128个字节地址空间的特殊功能寄存器区3复位后寄存器状态4、中断入口5、PSW程序状态字CY（PSW7）高位进位标志位。常用“C”表示。AC（PSW6）辅助进位标志。F0（PSW5）用户标志位。RS1（PSW4）寄存器组选择位1。RS0（PSW3）寄存器组选择位0。OV（PSW2）溢出标志位。（PSW1）保留位，无定义。P（PSW0）奇偶校验位，在每一个指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位个数是奇数个则P1，偶数个则P0。TMOD定时计数器工作方式控制寄存器GATE当GATE1时，INT0或INT1引脚且为高电平，同时TCON中的TR0或TR1控制位如为1时，定时计数器0或1才会工作。若GATE0，同时只要TCON中的TR0或TR1控制位如为1时，定时计数器0或1即可工作。CT选择定时或计数器模式。当CT1为计数器，由外部引脚T0或T1输入计数脉冲。CT0时为计时器，由内部系统时钟提供计时工作脉冲。M1方式选择位1。M0方式选择位0。M1、M2的操作方式选择定义如下TCON定时计数器工作方式控制寄存器TF1（TCON7）计时器1溢出标志，当计时溢出时，由硬件设定为1，在执行相对的中断服务程序后则自动清0。TR1（TCON6）计时器1启动控制位，可以由软件来设定或清除。TR1时启动计时器工作，TRL0时关闭。TF0（TCON5）计时器0溢出标志，当计时溢出时，由硬件设定为1，在执行相对的中断服务程序后则自动清0。TR0（TCON4）计时器0启动控制位，可以由软件来设定或清除。TR01时，启动计时器工作，TR0时关闭。IE1（TCON3）外部中断1工作标志，当外部中断被检查出来时，硬件自动设定此位，在执行中断服务程序后，则清0。IT1（TCON2）外部中断1工作形式选择，IT11时，由下降缘产生外部中断，IT10时，则为低电位产生中断。IE0（TCON1）外部中断0工作标志，当外部中断被检查出来时，硬件自动设定此位，在执行中断服务程序后，则清0。IT0（TCON0）外部中断0工作形式选择，IT11时，由下降沿产生外部中断IT10时，则为低电位产生中断。SCON定时计数器工作方式控制寄存器SM0（SCON7）串行通讯工作方式设定位0。SM1（SCON6）串行通讯工作方式设定位1。SM2（SCON5）允许方式2或方式3多机通讯控制位。在方式2或方式3时，如SM21，REN1，则从机处于只有接收到RB81地址帧才激发中断请求标志位RI1，向主机请求中断处理。被确认为寻址的从机复位SM20，才能接收RB80的数据帧在方式1时，如SM2L，则只有在接收到有效停止位时才置位中断请求标志位RI1在方式0时，SM2应为0。REN（SCON4）REN，允许/禁止串行接收控制位。由软件置位REN1为允许串行接收状态，可启动串行接收器RXD，开始接收信息。软件复位REN0，则禁止接收。TB8（SCON3）在方式2或方式3，它为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0。例如，可用作数据的校验位或多机通讯中表示地址帧/数据帧的标志位。RB8（SCON2）在方式2或方式3，是接收到的第9位数据。在方式L，若SM20，则RB8是接收到的停止位。方式0不用RB8。TI（SCON1）发送中断请求标志位。在方式0，当串行发送数据第8位结束时，由内部硬件自动置位TIL，向主机请求中断，响应中断后必须用软件复位TI0。在其他方式中，则在停止位开始发送时由内部硬件置位，必须用软件复位。RI（SCON0）接收中断请求标志位。在方式0，当串行接收到第8位结束时由内部硬件自动置位RI1，向主机请求申断，响应中断后必须用软件复位RI0。在其他方式中，串行接收到停止位的中间时刻由内部硬件置位RI1例外情况见SM2说明，必须由软件复位RI0。其中SM0、SM1按下列组合确定串行通讯的工作方式PCON电源控制寄存器SMOD双倍波特率控制位。保留。GF1通用标志。GF0通用标志。PDPD1时，进入掉电方式。IDLIDL1时，进入冻结方式。6、常用波特率与定时计数器1各参数关系三、数码管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）。图9共阴极内部接线图此设计采用的是共阴极数码管，共阴极的LED显示管的发光二极管的阳极连在一块，通常此公共阴极接地，当某个发光二极管的阳极为高电平的时候，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。23设计方案根据设计的任务和要求，需要进行硬件和软件的结合。231硬件设计具体的电路原理图如下图10所示232软件的分析此厨房提醒器采用的是提醒的方式，有五个按键，分别是“开始”键，“清除”键，“分十位加一”键，“分个位加一”键和“秒十位加一”键，程序需要设置各个按键的时间，然后按开始键倒计时，当再次显示0000时则蜂鸣器提醒到时。具体的程序流程图如下图11所示图10厨房提醒器原理图开始初始化设置（清零）秒十位设置是否按下Y秒十位加一是否为6Y清零秒十位分个位设置NN是否按下Y分个位位加一是否为10Y清零分个位NN分十位设置是否按下Y分十位位加一是否为6Y清零分十位NN扫描开始键是否按下YN定时初始化设置显示设置值按秒减一是否为0NY蜂鸣器报警图11流程图2321程序如下MIAOSEQUP34FENGEEQUP35FENSHEQUP36KAISHEQUP37ORG0000HJMPMAINORG000BHLJMPTIMEROORG0030HMAINCLRP20MOV43H,00分十位MOV42H,00分个位MOV41H,00秒十位MOV40H,00秒个位MOVR4,250LOOP1JBMIAOS,LOOP2秒十位的设置CLRP20CALLDELAYJBMIAOS,LOOP2MOVA,41HINCAMOV41H,AJNBMIAOS,CJNEA,06H,LOOP2MOV41H,00LOOP2JBFENGE,LOOP3分个位的设置CLRP20CALLDELAYJBFENGE,LOOP3MOVA,42HINCAMOV42H,AJNBFENGE,CJNEA,0AH,LOOP3MOV42H,00LOOP3JBFENSH,START分十位的设置CLRP20CALLDELAYJBFENSH,STARTMOVA,43HINCAMOV43H,AJNBFENSH,CJNEA,06H,STARTMOV43H,00STARTJBKAISH,LOOP5扫描开始键CLRP20CALLDELAYJBKAISH,LOOP5扫描开始键MOVTMOD,01H定时器初始化MOVTH0,0F0HMOVTL0,60HSETBET0SETBEAMOVR4,250SETBTR0HEDISCALLDISPSJMPLOOP1LOOP5ACALLDISPSJMPLOOP1DISPMOVP0,00HMOVP1,40HSETBP03ACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,41HSETBP02ACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,42HSETBP01ACALLDELAYMOVP0,00HMOVP1,43HSETBP00ACALLDELAYRETDELAYMOVR6,100DELDJNZR6,DELRET中断程序TIMEROMOVTH0,0F0HMOVTL0,60HPUSHACCPUSHPSWDJNZR4,N5定时1秒MOVR4,250MOVA,41HMOVB,10MULABADDA,40HA秒MOV50H,AMOVA,43HMOVB,10MULABADDA,42HA分MOV51H,AMOVA,50HCJNEA,0,LOOP10MOVA,51HCJNEA,0,LOOP11LCALLSPEAKERSJMPN4LOOP11MOV50H,59DEC51HSJMPN4LOOP10DEC50HN4MOVA,50HMOVB,10DIVABMOV41H,AMOV40H,BMOVA,51HMOVB,10DIVABMOV43H,AMOV42H,BN5POPPSWPOPACCRETISPEAKERCLRTR0SETBP20RETEND23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