單片機課程設(shè)計----手動計數(shù)器

1、<p>　　單片機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計</p><p>　　基于AT89S51單片機的手動計數(shù)器</p><p><b>　　設(shè)計報告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、手動計數(shù)器課程設(shè)計功能描述………………………………2</p>

2、;<p>　　單片機概述………………………………………………………………2</p><p>　　芯片簡介…………………………………………………………………2</p><p>　　二、硬件分析設(shè)計及硬件連線圖…………………………………5</p><p>　　2.1 硬件分析設(shè)計……………………………………………………………5</p><

3、;p>　　2.2 硬件連線圖………………………………………………………………6</p><p>　　三、程序設(shè)計內(nèi)容及框圖…………………………………………6</p><p>　　3.1 程序設(shè)計內(nèi)容……………………………………………………………6</p><p>　　3.2 程序框圖…………………………………………………………………7</p>&

4、lt;p>　　四、程序源代碼清單………………………………………………7</p><p>　　五、上機調(diào)試運行結(jié)果及分析……………………………………9</p><p>　　六、課程設(shè)計的經(jīng)驗教訓(xùn)總結(jié)……………………………………9</p><p>　　參考文獻…………………………………………………………10</p><p>　　一、手動計數(shù)

5、器課程設(shè)計功能描述</p><p><b>　　1.1 單片機概述</b></p><p>　　單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。單片機微型計算機簡稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接

6、口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引角的多功能化，以及低電壓底功耗。</p><p>　　1.2 MSC-51芯片簡介</p><p>　　1.2.1 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

7、</p><p>　　8051是MCS-51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型作為課程設(shè)計的實驗板。    8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：</p><p><b>　　·

8、中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　·數(shù)據(jù)存儲器(RAM)</p><p>　　8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄

9、存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>　　·程序存儲器(ROM)：</p><p>　　8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>　　&

10、#183;定時/計數(shù)器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p>　　·并行輸入輸出(I/O)口：</p><p>　　8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p><b>　　&

11、#183;全雙工串行口：</b></p><p>　　8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。</p><p><b>　　·中斷系統(tǒng)：</b></p><p>　　8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行

12、中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。</p><p><b>　　·時鐘電路：</b></p><p>　　8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。</p><p>　　單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Har

13、vard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>　　下圖是MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　1.2.2 MCS-51的引腳說明：</p>

14、<p>　　MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　MCS-51的引腳說明：</p><p>　　MCS-51系列單片機中的8031、80

15、51及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：</p><p>　　·Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計

16、數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。</p><p>　　8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片

17、機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　·Pin30:ALE/當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。</p><p>　　如果單片機是EPROM，在編程其

18、間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　·Pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>　　·Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4k

19、B時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。</p><p>　　在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。</p><p>　　二、課程設(shè)計分析設(shè)計及硬件接線圖</p><p><b>　　2.1 分析設(shè)計&l

20、t;/b></p><p>　　利用AT89S51單片機來制作一個手動計數(shù)器，在AT89S51單片機的P3.7管腳接一個輕觸開關(guān)，作為手動計數(shù)的按鈕；用單片機的P0.0－P0.7接一個共陽數(shù)碼管，作為00－99計數(shù)的個位數(shù)顯示；用單片機的P1.0－P1.7接一個共陽數(shù)碼管，作為00－99計數(shù)的十位數(shù)顯示；P2.7口接一個發(fā)光二極管作為計數(shù)按鈕顯示，P2.7口接一個發(fā)光二極管作為數(shù)據(jù)溢出標志。硬件電路圖如下圖

21、所示。</p><p><b>　　2.2 硬件接線圖</b></p><p>　　三、程序設(shè)計內(nèi)容及框圖</p><p>　　3.1程序設(shè)計內(nèi)容 </p><p>　　(1)．單片機對按鍵的識別的過程處理 </p><p>　　(2)．單片機對正確識別的按鍵進行計數(shù)，同時P2.7口驅(qū)動發(fā)光二極管

22、進行閃爍顯示，計數(shù)滿時，P2.0口驅(qū)動發(fā)光二極管顯示溢出，又從零開始計數(shù)；  </p><p>　　(3)．單片機對計的數(shù)值要進行數(shù)碼顯示，計得的數(shù)是十進數(shù)，含有十位和個位，我們要把十位和個位拆開分別送出這樣的十位和個位數(shù)值到對應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。如何拆開十位和個位我們可以把所計得的數(shù)值對10求余，即可個位數(shù)字，對10整除，即可得到十位數(shù)字了。  </p><p>　　(

23、4)．通過查表方式，分別顯示出個位和十位數(shù)字。 </p><p><b>　　3.2程序框圖 </b></p><p><b>　　四、程序源代碼清單</b></p><p>　　#include <AT89X51.H> </p><p>　　unsigned char code tab

24、le[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; //共陽極數(shù)碼管顯示代碼</p><p>　　unsigned char Count; </p><p>　　unsigned int z;</p><p>　　void delay(int z)

25、 //延時程序</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char i,j; </p><p>　　for(i=z;i>0;i--) </p><p>　　for(j=496;j>0;j--); </p><p><b>　　} <

26、/b></p><p>　　void main(void) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　Count=0; //初始狀態(tài)數(shù)碼管顯示00</p><p>　　P1=table[Count/10]; </p><p>　　P0

27、=table[Count%10]; </p><p><b>　　while(1) </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(P3_7==0) //讀取P3.7口按鈕狀態(tài)</p><p><b>　　{ </b><

28、;/p><p>　　delay(10); //調(diào)用延時，防抖動</p><p>　　if(P3_7==0) //確定按鈕按下</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P2_7=0; //P2.7口發(fā)光二極管閃爍</p><p&

29、gt;　　delay(20);</p><p><b>　　P2_7=1;</b></p><p>　　Count++; //計數(shù)累加</p><p>　　if(Count==100) //檢查溢出</p><p><b>　　{ </b></p><p>

30、　　P2_0=0; //P2.0口二極管閃爍</p><p>　　delay(2000);</p><p><b>　　P2_0=1;</b></p><p>　　Count=0; //計數(shù)歸零</p><p><b>　　} </b></p>

31、<p>　　P1=table[Count/10]; //數(shù)碼管顯示十位數(shù)字</p><p>　　P0=table[Count%10]; //數(shù)碼管顯示個位數(shù)字</p><p>　　while(P3_7==0); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} <

32、/b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　五、上機調(diào)試運行結(jié)果及分析</p><p>　　最初開始調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管個位數(shù)字與十位數(shù)字顛倒，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)將P1口和P0口的輸出顛倒了；改正后，再次調(diào)試，功能演示正常，但個人感覺計數(shù)

33、按鈕顯示二極管和溢出顯示二極管閃爍過于短暫，經(jīng)反復(fù)修改延時時間，終于得到較滿意的顯示效果。</p><p>　　六、課程設(shè)計的經(jīng)驗教訓(xùn)總結(jié)</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，加強了我的分析、思考、解決問題的能力。同時在課程設(shè)計的過程中，通過對實驗板的觀察和軟件程序的不斷改進，深刻體會到了單片機的工作原理和程序開發(fā)的步驟過程。實踐是檢驗真理的唯一標準，完成課程設(shè)計的基礎(chǔ)上，我還嘗試了其他

34、的實驗項目，如交通燈設(shè)計和報警器設(shè)計等。越學(xué)習越發(fā)現(xiàn)單片機的無窮魅力，這種興趣比上理論課時強烈得多。但是，由于課設(shè)時間比較短暫，沒有能夠嘗試更多的功能，頗為遺憾。同時，本次課設(shè)，本想加入溢出聲音報警，但實驗室沒有接線，無法連接蜂鳴器，也是一個遺憾。希望學(xué)校重視學(xué)生實驗室，給予實驗室應(yīng)有的硬件設(shè)備，讓學(xué)生更多的嘗試實踐體驗學(xué)科的實用性。最后感謝指導(dǎo)老師的無私幫助！</p><p><b>　　參考文獻&l