单片机设计报告1单片机课程设计-秒计时器设计.docx

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1、单片机设计报告1单片机课程设计-秒计时器设计 中国矿业大学 技能考核培训 姓名： * 学号： * 专业：* 题目：秒计时器设计 专题：技能考核培训 指导教师： * 设计地点：* 时间： * * 单片机课程设计任务书 专业年级* 学号* 学生姓名* 任务下达日期：* 设计日期：* 设计题目：秒计时器设计 设计专题题目：技能考核培训 设计主要内容和要求： 1.系统上电，数码管显示“99”. 2.每隔1秒，数码管显示减1，减小到“00”后，数码管显示“00”，同时继电器开启。 3.设置按键S13，当S13按下时，秒表计时停止，数码管显示当前数值，再次按下时恢 计时。 4.当停止计时时，按下S14键，

2、可以设置秒数，按键S1-S10分别对应数字0-9；先输入 数字为十位数，后输入数字为个位数，若输入数字大于99，数码管显示“99”。按下S13键启动计时。 5.设置按键S15，当S15按下时，数码管显示为“99”，秒表从新开始计时。 6.考试过程中，应使用硬件平台指定的资源进行设计。 指导教师签字： 摘要 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表

3、示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。仅有CPU的专用处理器发展而来。本实验是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以倒数的计数器。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，设计制作出一个电秒计时器，包括以下功能：通过单片机系统实现秒表计时功能，可以进行暂停计时、恢复计时、设定时间和清零等操作。该计数器系统主要由计数器模块、LCD显示器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。 关键词：AT89C51单片机、 C语言编程、键盘模块、LCD显示器 目录 1 设计理

4、论 5 1.1设计指标 5 1.2方案论证 5 2 AT89S51 介绍6 2.1主要性能特点6 2.2管脚说明6 3 系统硬件电路9 3.1单片机最小应用系统9 3.1.1复位电路11 3.1.2时钟电路12 3.2显示电路13 3.2.1数码管的结构和分类13 3.2.2显示驱动方式1 4 3.3键控电路1 5 3. 3. 1矩阵式键盘的工作原理15 3. 3. 2矩阵式键盘的按键识别方法15 4 软件程序设计17 4.1程序流程图17 4.2单元程序设计19 4.3源程序23 5心得体会24 6参考文献25 1 设计理论 1.1设计指标 （1）该倒计时器应具有基本倒时功能； （2）具有暂

5、停，复位功能； （3）时间可以任意调整； （4）时间用数码管显示，初始值为99S,扫描时间为1MS。 1.2方案论证 采用单片机程序设计制作，它是利用芯片AT89S51的特殊功能，上电两个数码管将显示99，P3口控制4X4矩阵按键开关，输入数字。通过P0口对两片74HC273进行控制，一片输出字型码，一片输出字位码。P2.4和P2.5控制74HC02，来确定字位和字形码地址。其系统框图如图1所示。 2 AT89S51 介绍 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 只

6、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，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 2.1主要性能特点 1、4k Bytes Flash 片内程序存储器； 2、128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ）； 3、32个外部双向输入/输出（I/O ）口； 4、5个中断优先级、2 层中断嵌套中断； 5、6个中断源； AT89S51单片机 4X4键盘输入 P3口 P2_6口 继电器 P2口低四位 P0口 数码管显示 P2_5口 复位 图(1

7、) 方案一系统框图 6、2个16位可编程定时器/计数器； 7、2个全双工串行通信口； 8、看门狗（WDT）电路； 9、片内振荡器和时钟电路； 10、与MCS-51兼容； 11、全静态工作：0Hz-33MHz； 12、三级程序存储器保密锁定； 13、可编程串行通道； 14、低功耗的闲置和掉电模式。 2.2管脚说明 VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进

8、行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 PDIP封装的AT89S51管脚图 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

9、储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。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（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0）

10、 P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入） P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入） P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。 89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。 RS

11、T：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。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。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态A

12、LE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。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。 EA/VPP：外部程序存储器访问允许。当/EA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，/EA将内部锁定为RESET；当/EA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（VPP）。 XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。 3 系统

13、硬件电路 3.1单片机最小应用系统 单片机最小系统是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。单片机最小应用系统方框图，如图3所示 图3 单片机最小系统应用框图 3.1.1复位电路 单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机复位电路工作原理:当通电瞬间稳压电源给电容充电。RESET为复位输入端,当RESET引脚持续两个机器周期以上的高电平时,使单片机完成复位操作，随着电容充电结束,将使电容与电阻之间将呈现低电平,单片机复位结束。复位操作的主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机程序存储器从0000H单元开始执行程序。本设计主要采用上电自动复位电路，其电路图如图4所示 图 图（4）复位电路 3.1.2时钟电路 本篇论文选择的方案中采用的是内部振荡方式。采用内部方式时在XTAL1和XTAL2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，如图5所示。图中C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。振荡频率的选择范围为1MHz12MHz。