單片機(jī)課程設(shè)計(jì)----手動(dòng)計(jì)數(shù)器

1、<p>　　單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　基于AT89S51單片機(jī)的手動(dòng)計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、手動(dòng)計(jì)數(shù)器課程設(shè)計(jì)功能描述………………………………2</p>

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

3、;p>　　2.2 硬件連線圖………………………………………………………………6</p><p>　　三、程序設(shè)計(jì)內(nèi)容及框圖…………………………………………6</p><p>　　3.1 程序設(shè)計(jì)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(jī)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果及分析……………………………………9</p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)……………………………………9</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………10</p><p>　　一、手動(dòng)計(jì)數(shù)

5、器課程設(shè)計(jì)功能描述</p><p><b>　　1.1 單片機(jī)概述</b></p><p>　　單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，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(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接

6、口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，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(jiǎn)介</p><p>　　1.2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

7、</p><p>　　8051是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型作為課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)板。    8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)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(shuō)明：</p><p><b>　　·

8、中央處理器：</b></p><p>　　中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)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(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p>　　·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)</p><p>　　8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)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(wèn)，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(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。</p><p>　　·程序存儲(chǔ)器(ROM)：</p><p>　　8051共有4096個(gè)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(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：</p><p>　　8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)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(duì)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(gè)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(dāng)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(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行

12、中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。</p><p><b>　　·時(shí)鐘電路：</b></p><p>　　8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。</p><p>　　單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛(Har

13、vard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jī)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(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p>　　下圖是MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。</p><p>　　1.2.2 MCS-51的引腳說(shuō)明：</p>

14、<p>　　MCS-51系列單片機(jī)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(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：</p><p>　　MCS-51的引腳說(shuō)明：</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)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(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：</p><p>　　·Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)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(jì)

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(kāi)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(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見(jiàn)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(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>　　·Pin30:ALE/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。</p><p>　　如果單片機(jī)是EPROM，在編程其

18、間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　·Pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，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(chǔ)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(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4k

19、B時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)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(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。</p><p>　　在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)及硬件接線圖</p><p><b>　　2.1 分析設(shè)計(jì)&l

20、t;/b></p><p>　　利用AT89S51單片機(jī)來(lái)制作一個(gè)手動(dòng)計(jì)數(shù)器，在AT89S51單片機(jī)的P3.7管腳接一個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)，作為手動(dòng)計(jì)數(shù)的按鈕；用單片機(jī)的P0.0－P0.7接一個(gè)共陽(yáng)數(shù)碼管，作為00－99計(jì)數(shù)的個(gè)位數(shù)顯示；用單片機(jī)的P1.0－P1.7接一個(gè)共陽(yáng)數(shù)碼管，作為00－99計(jì)數(shù)的十位數(shù)顯示；P2.7口接一個(gè)發(fā)光二極管作為計(jì)數(shù)按鈕顯示，P2.7口接一個(gè)發(fā)光二極管作為數(shù)據(jù)溢出標(biāo)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(jì)內(nèi)容及框圖</p><p>　　3.1程序設(shè)計(jì)內(nèi)容 </p><p>　　(1)．單片機(jī)對(duì)按鍵的識(shí)別的過(guò)程處理 </p><p>　　(2)．單片機(jī)對(duì)正確識(shí)別的按鍵進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)P2.7口驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管

22、進(jìn)行閃爍顯示，計(jì)數(shù)滿時(shí)，P2.0口驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示溢出，又從零開(kāi)始計(jì)數(shù)；  </p><p>　　(3)．單片機(jī)對(duì)計(jì)的數(shù)值要進(jìn)行數(shù)碼顯示，計(jì)得的數(shù)是十進(jìn)數(shù)，含有十位和個(gè)位，我們要把十位和個(gè)位拆開(kāi)分別送出這樣的十位和個(gè)位數(shù)值到對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管上顯示。如何拆開(kāi)十位和個(gè)位我們可以把所計(jì)得的數(shù)值對(duì)10求余，即可個(gè)位數(shù)字，對(duì)10整除，即可得到十位數(shù)字了。  </p><p>　　(

23、4)．通過(guò)查表方式，分別顯示出個(gè)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(yáng)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(shí)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(shí)，防抖動(dòng)</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(jì)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(jì)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(gè)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(jī)調(diào)試運(yùn)行結(jié)果及分析</p><p>　　最初開(kāi)始調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管個(gè)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(gè)人感覺(jué)計(jì)數(shù)

33、按鈕顯示二極管和溢出顯示二極管閃爍過(guò)于短暫，經(jīng)反復(fù)修改延時(shí)時(shí)間，終于得到較滿意的顯示效果。</p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的分析、思考、解決問(wèn)題的能力。同時(shí)在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)板的觀察和軟件程序的不斷改進(jìn)，深刻體會(huì)到了單片機(jī)的工作原理和程序開(kāi)發(fā)的步驟過(guò)程。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，完成課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，我還嘗試了其他

34、的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如交通燈設(shè)計(jì)和報(bào)警器設(shè)計(jì)等。越學(xué)習(xí)越發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的無(wú)窮魅力，這種興趣比上理論課時(shí)強(qiáng)烈得多。但是，由于課設(shè)時(shí)間比較短暫，沒(méi)有能夠嘗試更多的功能，頗為遺憾。同時(shí)，本次課設(shè)，本想加入溢出聲音報(bào)警，但實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有接線，無(wú)法連接蜂鳴器，也是一個(gè)遺憾。希望學(xué)校重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)室，給予實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有的硬件設(shè)備，讓學(xué)生更多的嘗試實(shí)踐體驗(yàn)學(xué)科的實(shí)用性。最后感謝指導(dǎo)老師的無(wú)私幫助！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&l