单片机课设指示灯定时控制系统

1、 编号： 单片机课程设计说明书题 目： 指示灯定时控制系统 学院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 苏以文 学 号： 1100110719 指导教师单位： 机械制造教研室 姓 名： 恽 志 东 2013年12月18日摘要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用。单片机的应用很广泛，几乎涉及到我们生活的各个领域，小到IC卡，大到宇宙飞船，无不有单片机的身影。与我们日常生活紧密相关的单片机有：手机、录影机、相机、程控玩具、保安系统。单片机定时计数器的应

2、用使我们的生活更加智能、方便。广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。关键字：单片机 计时 智能目录1. 课题设计内容用AT89S51的定时/计数器T0产生2秒钟的定时，每当2秒定时到来时，更换指示灯闪烁，每个指示闪烁的频率为0.2秒，也就是说，开始L1指示灯以0.2秒的速率闪烁，当2秒定时到来之后，L2开始以0.2秒的速率闪烁，如此循环下去。0.2秒的闪烁速率也由定时/计数器T0来完成。2.设计方案论证2.1 系统整体设计2.1.1硬件设计：（1）制作一个AT89S51最小系统； （2）使用4个LED灯，闪烁速率为0.2秒，每两秒换下一个灯闪烁

3、，最后一个灯闪烁完毕后第一个重新开始； （3）加上一个自锁电源开关、电源指示灯以及暂停按键。2.1.2软件设计：（1）设计延时程序控制4个LED小灯的0.2秒闪烁速率以及2秒轮换； （2）从外部中断口P3.2或P3.3输入中断信号来完成暂停操作（中断信号由按键产生）； （3）从串行口输入/输出端（P3.0/P3.1）完成程序的输入。2.2电路原理图2.3设计方案框图3. 系统硬件设计系统由控制模块、输出模块组成。3.1 控制模块AT89S51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

4、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AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。3.2 输出模块 LED灯。 又称发光二

5、极管，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。它是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子

6、的形式发出能量，这就是LED灯发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。3.3电路图3.4 元件清单序号元件数量1STC51单片机12晶振1330pF电容24LED灯551k电阻16220电阻4710k电阻1810uF极性电容19USB母座接口110自锁开关111四引脚按键112排针13铜板4.系统软件4.1程序设计内容我们运用汇编语言来设计程序。汇编语言（Assembly Language）是面向机器的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符（Memoni）代替机器指令的操作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替指令或操作数的地址，如此就增强了程序的可读

7、性并且降低了编写难度，象这样符号化的程序设计语言就是汇编语言，因此亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，还要由汇编程序或者叫汇编语言编译器转换成机器指令。汇编程序将符号化的操作代码组装成处理器可以识别的机器指令，这个组装的过程称为组合或者汇编。因此，有时候人们也把汇编语言称为组合语言。 AT89S51单片机的内部16位定时/计数器是一个可编程定时/计数器，它既可以工作在13位定时方式，也可以工作在16位定时方式和8位定时方式。只要通过设置特殊功能寄存器TMOD，即可完成。定时/计数器何时工作也是通过软件来设定TCON特殊功能寄存器来完成的。 定时/计数器方式选择寄存器(TM

8、OD)-TMOD寄存器是一个专用寄存器，用于控制两个定时计数器的工作方式，TMOD可以用字节传送指令设置其内容，但不能位寻址。TMOD主要是用于选定定时器的工作方式；TCON主要是用于控制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。当定时器工作在计数方式时，外部事件通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）输入。现在我们选择16位定时工作方式，对于T0来说，最大定时也只有65536us，即65.536ms，无法达到我们所需要的0.2秒和2秒的定时，因此，我们必须通过软件来处理这个问题，我们设定取T0的定时为50ms，即要定时0.2秒需要经过4次的50ms的定时，需要2秒

9、需要经过40次50ms的定时，通过这样来实现我们的时间需要。 通过查阅资料：TMOD寄存器结构D7D6D5D4D3D2D1D0GATAM1M0GATAM1M0T1方式字段T0方式字段M1M0模式说明00013位定时（计数）器，TH高8位和TL的低5位01116位定时/计数器102自动重装入初值的8位定时/计数器113T0分成两个独立的8位计数器，T1没有模式3根据上表，设定TMOD初值为00000001B，即TMOD01H。给T0定时/计数器的TH0，TL0装入预置初值0.05=（65536-T0初值）1/1200000012T0初值=15536=3CB0HTH0=3CH TL0=B0H4.2

10、 程序框图4.2.1 T0中断服务程序框图 开始TIME2S=0，TIME02S,MUM=0 TMOD=01H，TH0，TL0装入定时初值TR0=1，ET0=1，EA=1 等待中断 4.2.2 主程序流程图 T0中断入口 TIME2S加1 NTIME2S=40? Y TIME2S=0 NUM加1 N NUM=4？ NUM=0Y Y NN是否第二次按键?是否按键？ YTIME02S加1 TIME02S=4?NNY TIME02S=0 NUM=3NUM=1NUM=2 NUM=0 L3闪烁 L2闪烁 L1闪烁 L0闪烁 中断返回4.3 汇编程序 TIME2S EQU 30H ; TIME2S等价于3

11、0H,用于计算2s的时间TIME02S EQU 31H ; TIME02S等价于31H，用于计数是否达到4个50ms，即0.2sNUM EQU 32H ; NUM等价于32H,NUM用于标记led的号数FLAG EQU 33H; FLAG等价于33H,用于标记按键信号 ORG 00;程序存放在存储器00H开始的单元 CPL P1.0;将P1.0的高电平取反变为低电平，准备执行主程序 LJMP START;跳转到START标号地址执行程序 ORG 0BH;定时器0的矢量地址 LJMP INT_T0 START: MOV TIME2S,#00H;赋予TIME2S的初值为0 MOV TIME02S,

12、#00H;赋予TIME02S的初值为0 MOV NUM,#00H; 赋予NUM的初值为0 MOV TMOD,#01H;设置工作模式1 MOV TH0,#03CH;赋定时器的初值，定时时间为50ms MOV TL0,#0B0H SETB TR0;启动定时器0 SETB ET0;打开中断 SETB EA;打开CPU中断 SJMP $ ;等待中断INT_T0: MOV TH0,#03CH;重新装入定时器初值 MOV TL0,#0B0H INC TIME2S;TIME2S计数 MOV A,TIME2S CJNE A,#40,NEXT;TIME2S没有达到40次就跳转到NEXT,否则按顺序执行 MOV

13、TIME2S,#00H;重新赋0 INC NUM;NUM计数 MOV A,NUM CJNE A,#04H,NEXT;NUM没有达到4次就跳转到NEXT MOV NUM,#00H;重新赋0 NEXT: LCALL SCAN;调用按键扫描子程序INC TIME02S;TIME02S计数 MOV A,TIME02S CJNE A,#4,DONE;如果TIME02S没有达到4次，即450ms=0.2s，就跳转到DONE MOV TIME02S,#00H;重新赋0,以便计算下一个0.2s MOV A,NUM CJNE A,#00H,CH1;NUM为0,将P1.0的led灯不断取反,以便其可以闪烁 CPL

14、 P1.0 SJMP DONE CH1: CJNE A,#01H,CH2 ;NUM为0,将P1.1的led灯不断取反,以便其可以闪烁 CPL P1.1 SJMP DONE CH2: CJNE A,#02H,CH3 ;NUM为1,将P1.2的led灯不断取反,以便其可以闪烁 CPL P1.2 SJMP DONE CH3: CJNE A,#03H,CH4 ;NUM为2,将P1.3的led灯不断取反,以便其可以闪烁 CPL P1.3 CH4: SJMP DONE DONE: RETI ;返回中断SCAN: MOV P3,#0FFH ;先将P3的端口全部置1 MOV FLAG,#00H;把标记置0 J

15、NB P3.2,TT0;如果按键端口P3.2检测不到低电平,就返回到主程序 RETSTART1: JNB P3.2,TT0;如果按键按下,即低电平,跳转到TT0AJMP START1TT0: LCALL D1MS;调用延时子程序, JNB P3.2,TT0;如果检测不到高电平,则继续等待按键松开 INC FLAG;按键松开，FLAG标记为1，表示按键一次完成 MOV A,FLAGCJNE A,#01H,GOBACK;如果FLAG标记为1，则返回到START1，继续检测按键，检测到第二次按键的时候，FLAG标记为2，程序跳转到GOBACK,通过该子程序返回到主程序继续运行，从而起到按键一次暂停，

16、再按一次继续运行的作用 AJMP START1;D1MS: MOV R7, #10 ;延时5ms,进行按键消抖 D1:MOV R6, #250; DJNZ R6,$; DJNZ R7,D1 ; RET ;GOBACK: RET END5. 系统调试5.1 调试软件Keil uVision2是德国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。5.2 调试方法导入已编写好的程序，然后单击“Debug”菜单，在下拉菜单中单击“Go”选项，（或者使用快捷