微机原理及应用课程设计60s倒计时.doc
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1、PCB图,仿真 语言程序 原理图等全套设计,联系 153893706课程设计说明书课 程 名 称: 微机原理及应用课程设计 课 程 代 码: 题 目: 60s倒计时 年级/专业/班: 09级/车辆工程/汽电3 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2012 年 07 月 02 日完 成 时 间: 2012 年 07 月 06 日课程设计成绩:学习态度及平时成绩(30)技术水平与实际能力(20)创新(5)说明书(计算书、图纸、分析报告)撰写质量(45)总 分(100)指导教师签名: 年 月 日 目 录摘 要2 1 引 言3 1.1 问题的提出3 1.2任务与分析3 2 系统方案设计3 2
2、.1 系统设计方案3 2.2 系统总体框图4 3 系统硬件电路设计4 3.1 AT89C51单片机4 4 系统软件设计6 4.1 proteus软件环境介绍6 4.2 Protel软件环境介绍7 4.3系统软件分析8 4.3.2倒计时显示模块选择8 4.3.2控制器选择10 4.3.3 键盘选择11 4.3.4时钟频率电路的设计12 4.3.5复位电路的设计12 4.4 程序流程图14 主程序流程图14 5 系统调试过程17 结 论20 致 谢21 摘 要随着科学技术的发展和普及,各种各样的竞赛越来越多,其中抢答器的作用也越来越重要。本文设计出以AT89C51单片机为核心的八路抢答器,采用了数
3、字显示器直接指示,自动锁存显示结果,并自动复位的设计思想,它能根据不同的抢答输入信号,经过单片机的控制处理并产生不同的与输入信号相对应的输出信号,最后通过LED数码管显示相应的路数,即使两组的抢答时间相差几微秒,也可分辨出是哪组优先按下的按键,充分利用了单片机系统结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点。本设计是以60S,利用AT89C51单片机及外围接口实现的倒计时功能,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够正确地进行倒计时,同时使数码管能够正确地显示时间。按钮可以实现复位、暂停、开始的功能生。关键词: 89C51单片机 LED显示器1 引 言
4、 1.1 问题的提出 随着人类科技文明的发展,人们对于时钟的要求在不断地提高。时钟已不仅仅被看成一种用来显示时间的工具,在很多实际应用中它还需要能够实现更多其它的功能。高精度、多功能、小体积、低功耗,是现代时钟发展的趋势。在这种趋势下,时钟的数字化、多功能化已经成为现代时钟生产研究的主导设计方向。本文正是基于这种设计方向,以单片机为控制核心,设计制作一个多功能的数字时钟。 本设计基于单片机技术原理,以单片机芯片AT89C51作为核心控制器,通过硬件电路的制作以及软件程序的编制,设计制作出一个多功能数字时钟系统。该时钟系统主要由时钟模块、数码管显示模块、按键控制复位模块以及信号提示模块组成。系统
5、具有简单清晰的操作界面,可随时进行时间调整。同时,该时钟系统还具有功耗小、成本低的特点,具有很强的实用性。由于系统所用元器件较少,单片机所被占用的I/O口不多,因此系统具有一定的可扩展性。1.2任务与分析 本次设计的系统的控制中心是89C51单片机。首先,在Protel软件环境中进行硬件电路图的设计。然后在8051软件环境中进行系统的软件编程,并进行程序源文件的编译和调试,最后生成.hex文件。此.hex文件是硬件电路运行实现的源代码来源。把.hex文件加载到AT89C51单片机芯片,然后在Proteus软件环境中运行硬件电路,时钟的日期就可以正常显示了。 本设计的系统主要由:AT89C51为
6、中央处理芯片,LED显示器,振荡电路。2 系统方案设计2.1 系统设计方案 通过一秒定时,使初值每隔一秒减一,然后通过P0,P2口,让LED显示。由于涉及到个位十位的显示所以会用到除法操作,因而会用到寄存器B和累加器A。另外,涉及到LED显示的部分,会用到查表指令和段码。2.2 系统总体框图图2-1 系统总体框图 当程序启动时,初值60,每隔一秒初值减一,当倒计时结束时候,点亮灯泡。3 系统硬件电路设计3.1 AT89C51单片机AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的
7、随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。图3-1为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89C51CPU64 KB总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双
8、工串行口内中断器、串行口等,各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。图 3-1 单片机结构框图单片机管脚说明:图 3-2 AT89C51单片机管脚图ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以有不少引脚具有第二功能。VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FLASH进行校验
9、时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写1时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口
10、输出地址的高八位。在给出地址1时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:P3口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外
11、部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。ALE/:当访问外部存储器时,地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。PSEN:外部程序存储
12、器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/VP:当保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,将内部锁定为RESET;当端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件,应不接。4 系统软件设计4.1 proteus软件环境介绍本系统的硬件设计首先是在Proteus软件环境中仿真实现
13、的。Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件,Proteus软件有十多年的历史,在全球广泛使用,除了具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外,其革命性的功能是,它的电路仿真是互动的。针对微处理器的应用,还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,并实现软件源码级的实时调试。如果有显示及输出,配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等,还能看到运行后输入输出的效果。Proteus建立了完备的电子设计开发环境,尤其重要的是Proteus Lite可以完全免费,也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果2。Proteus
14、是目前最好的模拟单片机外围器件的工具。可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路(如LCD,RAM,ROM,键盘,马达,LED,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件.)。其实Proteus 与 multisim比较类似,只不过它可以仿真MCU,当然,软件仿真精度有限,而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型,用开发板和仿真器当然是最好选择,可是初学者拥有它们的可能性比较小。当然,硬件实践还是必不可少的。在没有硬件的情况下,Proteus能像pspice 仿真模拟/数字电路那样仿真MCU及外围电路。另外,即使有硬件,在程序编写早期用软件仿真一下也是很有必要的。Proteu
15、s软件主要具有以下几个方面的特点:1、设计和仿真软件Proteus 是一个很有用的工具,它可以帮助学生和专业人士提高他们的模拟和数字电路的设计能力。2、它允许对电路设计采用图形环境,在这种环境中,可以使用一个特定符号来代替元器件,并完成不会对真实电路造成任何损害的电路仿真操作。3、它可以仿真仪表以及可描述在仿真过程中所获得的信号的图表。4、它可以仿真目前流行的单片机,如PICS, ATMEL-AVR, MOTOROLA, 8051 等。5、在设计综合性方案中,还可以利用ARES开发印制电路板。4.2 Protel软件环境介绍Protel印制板设计软件包是澳大利亚protel technolog
16、y公司与1990年推出的电子CAD产品,具有方便、易学、实用、快速以及高速度、高步通率的特点。它采用了分层次下拉窗口菜单结构形式,用户基本上不需要记背太多的键盘命令,用鼠标点击菜单命令就能操作,protel有着很高的自动布线布通率。布通率是电子产CAD产品的一项重要指标,它反映电子元件在电路图中连接关系有多少能在印刷版图中实现。在设计常用的单、双面印制板时只要选择适当的元件布局和布线策略方法,protel就可以轻易的达到98%-100%的布通率。对于极少数不能布通的定方,protel可以用飞线指示出来,引导用户用手工方法连通。另外,protel有强大的宏命令设置功能,利用宏命令功能多定义的热键
17、可以大大提高操作速度1。 Protel对微机的软硬件配置要求很低:cpu在8088以上,dos2.0以上版本,内存640kb以上,双软件(或一个软件一个硬盘),单色显示器(多层板设计时最好用彩色),各种兼容打印机。也能在Windows9X平台的模拟DOS下运行。Protel已成为印制板设计加工方面的工业标准。据初步统计protel在CAD的市场占有率达 95%,成为电子产品制造业界的首选CAD软件。4.3系统软件分析 任何一个应用系统,它们都有着自己的硬件系统和软件系统,少了任何一个部分都不可能称之为一个完整的应用系统,它们之间是相互依存的一个整体,硬件系统是软件系统的一个基础和前提,为软件系
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- 微机 原理 应用 课程设计 60 倒计时
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