【最新】自动化毕业论文基于AT89C52单片机的电子秒表设计02550.doc
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1、本科毕业论文(设计)基于AT89C52单片机的电子秒表设计所 在 学 院 信息科学技术学院 专 业 名 称 自动化 申请学士学位所属学科 工 学 摘 要随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测技术不断更新。单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机,主要包括CPU、随机存储器、只读存储器、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件。本文设计的主要思路是采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器,应用LED数码显示器,设计具有计时和倒计时功能的电子秒表。论文概述中主要介绍了本次课题的课题背景、研究意义以及要求完成的任务。正文中首先介绍了系统硬件的
2、设计思路以及工作原理,其次简单阐述了程序的流程、程序各功能模块的分析和实现过程,最后简单总结了本次设计的难点、关键点以及收获的经验。关键词:单片机,LED数码管显示器 ,AT89C52ABSTRACTWith computer penetration in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, and promote the traditional control detection technology update. Single chip is integrated on a chip microcom
3、puter, including CPU, random access memory, a read-only memory, input / output interface circuit, timer / counter and other parts. In this paper the main train of thought of the design is the use of AT89C52 microcontroller as the central processor, the application of LED digital display, design has
4、a timer and countdown function electronic stopwatch. The paper summarizes mainly introduced this topic research background, research significance and tasks. The text firstly introduces the system hardware design and working principle, then briefly discusses the process flow, process of each function
5、 module of the analysis and the realization of the process, finally summarizes the design difficulty, key points and gain experience.Key words:Single-Chip Microcomputer, LED figures tube display,AT89C52目 录1 绪论11.1 引言11.2 单片机及其发展11.3 LED显示器概述41.4 论文章节安排72 系统功能概述73 系统硬件设计83.1中央处理器设计83.2 系统电路设计94 系统软件设
6、计124.1 程序功能及主要变量的说明124.2 程序流程图144.3 按键消抖介绍164.4 主要程序代码175 总结22参考文献24致 谢251 绪论1.1 引言 单片机自问世以来,性能不断提高和完善,而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点,因此在工业控制、智能仪表、数据采集和处理、通信系统、网络系统、汽车工业、国防工业、家用电器等领域的应用日益广泛,并且正逐步取代现有的多片微机应用系统,单片机的潜力越来越被人们所重视。基于单片机的定时与控制装置在诸多行业都有广泛的应用,本文以AT89C52为主控制芯片,应用LED显示器设计电子秒表,其主要功能有单计时、
7、连续记8个的计时、设定初值的倒计时。本文是一个单片机的最小系统设计,对于各种复杂系统的开发,有一定的引导作用。 1.2 单片机及其发展集成在一个芯片上的微型计算机即为单片机,也就是把组成微型计算机的各种功能部件,像CPU、只读存储器 ROM(Read only memory)、随机存储器RAM(Random access memory)、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件集成在一块芯片上,构成一个较为完整的微型计算机,从而实现一些微型计算机所具有的功能2。1.2.1单片机的产生与发展(1)单片机的产生 电子计算机的发展经历了四个阶段,分别是电子管、晶体管、集成电路大(超大)规模集成电
8、路阶段,即通常所说的第一代,第二代,第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机属于第四代计算机,是大规模集成电路技术发展的产物,而单片机则是众多微型计算机中的一个分支3。从 1971 年微型计算机问世以来,由于实际应用的需要,微型计算机向着两个不同的方向发展;一个是向高速度,大容量,高性能的高档微机方向发展;而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的4。 (2)单片机的发展继1971年微处理器的研制成功不久,就出现了单片的微型计算机即单片机,但最早出现的单片机是一位的。随后在1976年Intel公司推出了 8 位的 MCS-48 系列单片机
9、,采用将8位CPU、8位并行I/O口、8位定时/计数器、RAM、ROM等集成于一块芯片上的单片结构,能够满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需求,赢得了广泛的市场,为单片机的发展奠定了坚实的基础6。到80年代末世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品,其中包括Rockwell 公司的 6501,6502 , Motorola 公司的 6801,6802,Zilog 公司的 Z-8 系列等。此外,日本的日立公司,NEC公司等也相继推出了各自的单片机品种。尽管目前市面上单片机的种类很多,但我国使用最为普遍的是 Intel 公司的MCS-51单片机系列。20世纪80年代初,MC
10、S-51 系列在 MCS-48 的基础上迅速发展起来,尽管它是8位的单片机,但是相对于MCS-48,它的功能有很大的改善。此外,它还具有兼容性强,品种全,软硬件资料丰富等特点,因此应用非常广泛,成为非常重要的单片机品种。直到现在,单片机的主流系列仍然包含MCS-51系列。1983年Intel公司推出的 MCS-96 系列单片机是16位单片机中的典型代表,它是在8位单片机基础上发展而来的。MCS-96相对于MCS-51,不但字长增加一倍,而且在其他性能方面也有很大的提高,特别是芯片内还增加了一个10位数模转换器,使其具有数模转换的功能7。纵观单片机近些年来的发展历程,今后单片机将在集成度、功能、
11、性能、速度、功耗、价格、可靠性、应用领域等全方位地向更高水平发展。尽管现在已经有了32位单片机,但单片机位数不一定会继续增加,并且目前32位单片机使用的并不多。由此可以推测,今后的单片机将具有更强的功能,更高的可靠性,更高的集成度,更低的功耗、更简单的外围电路等特点。除此之外,单片机的另一个发展方向是专业化,针对单一用途的专用单片机将会越来越多。 1.2.2 单片机的分类 根据控制应用的需要,可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一种基本芯片,内部资源比较丰富,性能全面且适用性强,能覆盖多种应用需要。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统,即通用单片机有一个在设计的过程
12、,通过用户的进一步设计,才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以其它外围电路的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中,有许多时候是专门针对某个特定产品的,例如电度表和 IC 卡 读写器上的单片机等。这种应用的最大特点是针对性强而且数量巨大,为此厂家常与芯片制造商合作,设计和生产专用的单片机芯片。由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的,设计时已经对系统结构的最简化,软硬件资源利用的最优化8。1.2.3 单片机应用领域由于单片机具有显著的有点,它已经成为科技领域的有力工具,人们生活的得力助手,其应用遍及各个领域,主要体现在一下几个方面:(1)测控系统中的应用测控系统特别是工业
13、控制系统的工作环境恶劣,各种干扰也强,而且往往要求实时控制,故要求控制系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强。由单片机的特点可以看出,单片机很适合用于测控领域。例如,炉温控制等2。(2)智能仪表中的应用 用单片机制作的测量、控制仪表,能使仪表向数字化、智能化、多功能化发展,并使检测、处理、控制等功能一体化,使仪表重量大大减轻,便于携带和使用,同时降低了成本,提高了性价比。如智能转速表、计时器等。(3)家用电器方面 当前,不断提高其智能化程度是家用电器产品的一个重要发展趋势,而单片机的参与是进一步提高家电智能化的需要,因此许多生产厂家经常标榜“电脑控制”以提高产品的档次,例如微波炉、空调机、洗衣机、电
14、视机和热水器等,这里厂家所说的“电脑”实际上就是单片机。智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便,进一步改善我们的生活质量。 (4)在智能计算机外设中的应用在计算机应用系统中,出通用外部设备外,还有许多用于外部通信、数据采集、驱动控制等接口。采用单片机专门对接口进行控制盒管理,则主机和单片机就能并行工作,这不仅大大提高了系统的运算速度,而且单片机还可以对接口信息进行预处理,以减少主机和接口之间的通信密度、提高接口控制管理的水平。如绘图仪控制器、打印机的控制器等。1.2.4 单片机的生产厂家和型号Intel(美国英特尔) 公司:MCS-48,MCS-51 系列; Microchip(美国微晶)
15、公司:PICI6XX,PIC54CXX 系列; Motorola(美国摩托罗拉)公司:6801 系列和 6805 系列; Rockwell(美国洛克威尔)公司:6500/1 系列; NS(美国国家半导体)公司:NS8070; RCA(美国无线电)公司:CDP1800 系列;Panasonic(日本松下)公司:MN101C 系列;NEC(日本电气)公司:Ucom87,uPD7800 系列; Hitachi(日本日立)公司:HD6301,HD6305,HD63L05 系列; ATMEL 公司:AT89C51 系列; PHILIPS:87LPC 系列 。1.3 LED显示器概述1.3.1 LED显示
16、器的结构及分类发光二极管芯片的适当连接和适当的光学结构,可构成发光显示器的发光段和发光点,由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管等。通常把数码管、符号管、米字管共称为笔画显示器;而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器1。按照各发光段的连接方式分,数码管可分为共阳极和共阴极两种。所谓的共阳方式就是笔画显示器各段发光管的阳极是公共的,而阴极是互相隔离的。所谓的共阴方式就是笔画显示器各段发光管的阴极是公共的,而阳极是互相隔离的。按发光颜色分,发光二极管可分为橙色、红色、蓝色、绿色(又细分黄绿、标准绿和纯绿)等。另外,有的发光管中包含两种或两种以上的颜色的芯片。根据出光处掺或不掺散
17、射剂、有色还是无色,上述各种颜色的发光二极管还可以分成有色散射和无色散射、有色透明和无色透明四种类型。散射型发光二极管适用于做指示灯。除上述分类方法外,还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。1.3.2 LED显示的原理如图所示为七段LED数码管的原理图,通过该图可以很容易的看出共阳极和共阴极的七段LED管的工作原理的不同点。对于共阴极的数码管,所有发光二极管的阴极共连后接地,而阳极引出脚用于控制LED是否发亮。若阳极引出脚接地,则LED被熄灭;若阳极引脚接高电平,则LED被点亮。图1-1 LED原理图共阳极的LED正好相反,所有发光二极管的阳极共连后接高电平,而阳极引出脚用于控制LED是否点亮
18、。若阴极引脚接高电平,则LED被熄灭;若阴极引脚接地,则LED被点亮。单片机对LED管的显示可以分为静态和动态两种。静态显示的特点是各LED管能同时稳定地显示各自字符;动态显示是指各LED轮流一遍一遍显示各自字符,但由于显示的切换较快,在人的视觉看来是各LED管同时显示不同字符。1.3.3 LED 数码显示器的接口方法与电路 (1)LED 数码显示的接口方法。 单片机与 LED 数码显示器有以硬件为主和以软件为主的两种接口方法。 以硬件为主的接口方法,这种接口方法的电路如图所示。 图1-2 LED接口方法电路图(2)LED 数码显示器的接口电路。 PB0 实际使用的LED数码显示器位数较多。为
19、降低成本,大部分以软件为主的接口方法对于多位LED数码管显示器,通常采用动态扫描显示方法,即逐个循环点亮各位显示器。这样虽然在任一时期只有一位显示器被点亮,但是由于人眼有视觉残留效应,看起来与全部显示持续点亮的效果基本一样(在亮度上要有差别)。 1.3.4 驱动器 LED 显示是单片机控制产品中常见的应用。使用LED模块,这种模块中带有LED显示管和LED 驱动电路,用起来较方便。一般用户直接采用单片机+LED 驱动器+LED显示管的方式,一种经常使用的LED驱动器8550,它作为共阳数码管的驱动器,而共阴数码管的驱动器则是 A1015,它们都是三极管。 1.4 论文章节安排本文以单片机的研发
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