单片机简易秒表课程设计.pdf
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1、单片机课程设计 简易秒表 精品文档 单片机课程设计 题 目:简易秒表 系 部:机电工程系 专 业:机电一体化 班 级:0 9 4 班 姓 名:张三 学 号:2009044056 指导教师:杨 富 强 单片机课程设计 简易秒表 精品文档 目录 一 摘 要 .0 二 绪 论 .1 2.1 单 片 机 的 发 展 .1 2.2 MCS-51 系 列 单 片 机 介 绍 .3 三 设 计 任 务 及 要 求 .4 四 工 作 原 理 .4 4.1 七 段 数 码 管 概 述 .4 4.2 MCS-51 的 引 脚 及 相 关 功 能 .6 五 简 易 秒 表 电 路 图 .7 六 流 程 图 .8 七
2、 源 程 序 .9 八 系 统 硬 件 设 计 .11 九 总 结 .12 十 课 程 设 计 心 得 .13 参 考 文 献 .14 单片机课程设计 简易秒表 精品文档 一 摘要 单 片 机 自 70 年 代 问 世 以 来 得 到 蓬 勃 发 展,目 前 单 片 机 功 能正 日 渐 完 善:单 片 机 集 成 越 来 越 多 资 源,内 部 存 储 资 源 日 益 丰 富,用 户 不 需 要 扩 充 资 源 就 可 以 完 成 项 目 开 发,不 仅 是 开 发 简 单,产品 小 巧 美 观,同 时 抗 干 扰 能 力 加 强,系 统 也 更 加 稳 定,使 得 它 更加 适 合 工 业
3、 控 制 领 域,具 有 更 加 广 阔 的 市 场 前 景;提 供 在 线 编 程能 力,加 速 了 产 品 的 开 发 进 程,为 企 业 产 品 上 市 赢 得 宝 贵 时 间。此 外 单 片 机 具 有 性 能 高、速 度 快、体 积 小、价 格 低、稳 定 可 靠、应 用 广 泛、通 用 性 强 等 突 出 优 点。单 片 机 的 设 计 目 标 主 要 是 增 强“控 制”能 力,满 足 实 时 控 制 的 需 要。本 文 的 主 要 内 容 是 掌 握 各 种 单 片 机 的 结 构、接 口、片 上 外 设的 特 点,并 利 用 自 行 制 作 的 单 片 机 最 小 系 统,完
4、 成 一 个 简 单 应 用(简 易 秒 表)的 设 计 与 软 件 及 硬 件 设 计 制 作,让 读 者 掌 握 数 字 单片 机 最 小 系 统 的 设 计 及 单 片 机 系 统 的 应 用 方 法。单片机课程设计 简易秒表 精品文档 二 绪论 当 前 社 会 信 息 化 建 设 在 各 地 蓬 勃 发 展,作 为 信 息 发 布 的 终 端显 示 设 备,LED 显 示 屏 己 经 广 泛 应 用 于 工 作 和 生 活 的 各 个 方 面,主 要 用 于 显 示 文 字、图 像、动 画 等。LED 显 示 屏 的 应 用 涉 及 社 会的 许 多 领 域,主 要 包 括:金 融 证
5、 券、体 育 场 馆、道 路 交 通、邮 政电 信、商 场 购 物 中 心 等 服 务 领 域 的 业 务 宣 传 及 信 息 显 示。LED是 发 光 二 极 管 的 简 称(Light Emitting Diode)。由 于 它 具 有 亮 度 高、响 应 速 度 快、低 电 压、功 耗 小、耐 震 动、寿 命 长 等 优 点,使 其 成为 室 内 外 信 息 显 示 终 端 的 主 要 发 光 器 件。LED 显 示 屏 是 20 世 纪90 年 代 出 现 的 新 型 平 板 显 示 器 件,由 于 其 亮 度 高、画 面 清 晰、色彩 鲜 艳,使 它 在 公 众 多 媒 体 显 示
6、领 域 一 枝 独 秀,因 此 市 场 空 间 巨大。LED 显 示 屏 的 发 展 可 分 为 以 下 几 个 阶 段:第 一 阶 段 为 1990年 到 1995 年,主 要 是 单 色 和 16 级 双 色 图 文 屏。用 于 显 示 文 字 和简 单 图 片,主 要 用 在 车 站、金 融 证 券、银 行、邮 局 等 公 共 场 所,作 为 公 共 信 息 显 示 工 具。第 二 阶 段 是 1995 年 到 1999 年,出 现了 64 级、256 级 灰 度 的 双 基 色 视 频 屏。视 频 控 制 技 术、图 像 处 理技 术、光 纤 通 信 技 术 等 的 应 用 将 LED
7、 显 示 屏 提 升 到 了 一 个 新 的台 阶。LED 显 示 屏 控 制 专 用 大 规 模 集 成 电 路 芯 片 也 在 此 时 由 国 内企 业 开 发 出 来 并 得 以 应 用。第 三 阶 段 从 1999 年 开 始,红、纯 绿、纯 蓝 LED 大 量 涌 入 中 国,同 时 国 内 企 业 进 行 了 深 入 的 研 发 工 作,使 用 红、绿、蓝 三 原 色 LED 生 产 的 全 彩 色 显 示 屏 被 广 泛 应 用,大 量 进 入 体 育 场 馆、会 展 中 心、广 场 等 公 共 场 所,从 而 将 国 内 的大 屏 幕 带 入 全 彩 时 代。2.1 单片机的发
8、展 单 片 机 也 被 称 为 微 控 制 器(Microcontroller),是 因 为 它 最 早被 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。最 早 的 设 计 理 念 是 通 过 将 大 量 外 围 设 备 和CPU 集 成在 一 个 芯 片 中,使 计 算 机 系 统 更 小,更 容 易 集 成 进 复 杂 的 而 对 体积 要 求 严 格 的 控 制 设 备 当 中。INTEL 的 Z80 是 最 早 按 照 这 种 思 想设 计 出 的 处 理 器,从 此 以 后,单 片 机 和 专 用 处 理 器 的 发
9、展 便 分 道扬 镳。单 片 机 又 称 单 片 微 控 制 器,它 不 是 完 成 某 一 个 逻 辑 功 能单片机课程设计 简易秒表 精品文档 的 芯 片,而 是 把 一 个 计 算 机 系 统 集 成 到 一 个 芯 片 上。相 当 于 一 个微 型 的 计 算 机,和 计 算 机 相 比,单 片 机 只 缺 少 了 I/O 设 备。概 括的 讲:一 块 芯 片 就 成 了 一 台 计 算 机。它 的 体 积 小、质 量 轻、价 格便 宜、为 学 习、应 用 和 开 发 提 供 了 便 利 条 件。同 时,学 习 使 用 单片 机 是 了 解 计 算 机 原 理 与 结 构 的 最 佳
10、选 择。单 片 机 内 部 也 用 和 电 脑 功 能 类 似 的 模 块,比 如 CPU,内 存,并 行 总 线,还 有 和 硬 盘 作 用 相 同的 存 储 器 件,不 同 的 是 它 的 这 些 部 件 性 能 都 相 对 我们 的 家 用 电 脑 弱 很 多,不 过 价 钱 也 是 低 的,一 般 不超 过 10 元 即 可.用 它 来 做 一 些 控 制 电 器 一 类 不 是很 复 杂 的 工 作 足 矣 了。我 们 现 在 用 的 全 自 动 滚 筒 洗衣 机、排 烟 罩、VCD 等 等 的 家 电 里 面 都 可 以 看 到 它 的 身 影!.它 主 要 是 作 为 控 制 部
11、 分 的 核 心 部 件。它 是 一 种 在 线 式 实 时 控 制计 算 机,在 线 式 就 是 现 场 控 制,需 要 的 是 有 较 强 的 抗 干 扰 能 力,较 低 的 成 本,这 也 是 和 离 线 式 计 算 机 的(比 如 家 用PC)的 主 要区 别。单 片 机 是 靠 程 序 运 行 的,并 且 可 以 修 改。通 过 不 同 的 程 序 实现 不 同 的 功 能,尤 其 是 特 殊 的 独 特 的 一 些 功 能,这 是 别 的 器 件 需要 费 很 大 力 气 才 能 做 到 的,有 些 则 是 花 大 力 气 也 很 难 做 到 的。一个 不 是 很 复 杂 的 功
12、能 要 是 用 美 国 50 年 代 开 发 的 74 系 列,或 者 60年 代 的 CD4000 系 列 这 些 纯 硬 件 来 搞 定 的 话,电 路 一 定 是 一 块 大PCB 板!但 是 如 果 要 是 用 美 国 70 年 代 成 功 投 放 市 场 的 系 列 单 片机,结 果 就 会 有 天 壤 之 别!只 因 为 单 片 机 的 通 过 你 编 写 的 程 序 可以 实 现 高 智 能,高 效 率,以 及 高 可 靠 性!LED 显 示 屏 可 以 显 示 变 化 的 数 字、文 字、图 形 图 像;不 仅 可以 用 于 室 内 环 境 还 可 以 用 于 室 外 环 境,
13、具 有 投 影 仪、电 视 墙、液晶 显 示 屏 无 法 比 拟 的 优 点。LED 之 所 以 受 到 广 泛 重 视 而 得 到 迅 速 发 展,是 与 它 本 身 所 具有 的 优 点 分 不 开 的。这 些 优 点 概 括 起 来 是:亮 度 高、工 作 电 压 低、功 耗 小、小 型 化、寿 命 长、耐 冲 击 和 性 能 稳 定。LED 的 发 展 前 景极 为 广 阔,目 前 正 朝 着 更 高 亮 度、更 高 耐 气 候 性、更 高 的 发 光 密度、更 高 的 发 光 均 匀 性,可 靠 性、全 色 化 方 向 发 展。单片机课程设计 简易秒表 精品文档 2.2 MCS-51
14、 系列单片机介绍 单 片 机 的 全 称 是 单 片 微 型 计 算 机(Single Chip Microcomputer)。为 了 使 用 方 便,它 把 组 成 计 算 机 的 主 要 功 能 部件:中 央 处 理 器(CPU)、数 据 存 储 器(RAM)、程 序 存 储 器(ROM、EPROM、E2PROM 或 FLASH)、定 时/计 数 器 和 各 种 输 入/输 出 接口 电 路 等 都 集 成 在 一 块 半 导 体 芯 片 上,构 成 了 一 个 完 整 的 计 算 机系 统。与 通 用 的 计 算 机 不 同,单 片 机 的 指 令 功 能 是 按 照 工 业 控 制的
15、要 求 设 计,因 此 它 又 被 称 为 微 控 制 器(Microcontroller)。MCS51 系 列 单 片 机 是 美 国 Intel 公 司 于 1980 年 推 出 的 一 种 8位 单 片 机 系 列。该 系 列 的 基 本 型 产 品 是 8051、8031 和 8751。这 3种 产 品 之 间 的 区 别 只 是 在 片 内 程 序 存 储 器 方 面。8051 的 片 内 程 序存 储 器(ROM)是 掩 膜 型 的,即 在 制 造 芯 片 时 已 将 应 用 程 序 固 化进 去;8031 片 内 没 有 程 序 存 储 器;8751 内 部 包 含 有 用 作
16、程 序 存储 器 的 4KB 的 EPROM。由 于 8051 的 编 程 需 要 制 造 商 的 支 持,8751的 价 格 昂 贵,因 此 8031 获 得 了 更 为 广 泛 的 使 用。MCS51 系 列 单 片 机 优 异 的 性 能/价 格 比 使 得 它 从 面 世 以 来 就获 得 用 户 的 认 可。Intel 公 司 把 这 种 单 片 机 的 内 核,即 8051 内 核,以 出 售 或 互 换 专 利 的 方 式 授 权 给 一 些 公 司,如Atmel、Philips、ADI 等。这 些 公 司 的 这 类 产 品 也 被 称 为 8051 兼 容 芯 片,这 些 8
17、051兼 容 芯 片 在 原 来 的 基 础 上 增 加 了 许 多 特 性。本 书 应 用 电 路 中 采 用了 Atmel 公 司 的 AT89S51 芯 片,它 与 MCS51 单 片 机 指 令 集 兼 容,同 时 它 的 内 部 包 含 用 作 程 序 存 储 器 的 4KB 的 基 于 FLASH 技 术 的只 读 存 储 器。采 用 这 款 芯 片 既 克 服 了 采 用 8031 需 要 添 加 外 部 程序 存 储 器 导 致 电 路 复 杂 的 缺 点,又 克 服 了 采 用 8751 导 致 电 路 制作 成 本 高 的 缺 点。单片机课程设计 简易秒表 精品文档 三 设
18、计任务及要求 1、掌 握 数 码 管 显 示 控 制 系 统 的 显 示 原 理,学 习 数 码 管 显 示数 字 和 字 符 的 编 程 方 法.2、试设计一简易秒表,使得七段符显示管的 a-g 分别接在单片机的 P 口上,输出低电平时,显示管点亮,要求从数字“0”显示到数字“9”,延时间隔为 1 秒。四 工作原理 4.1 七段数码管概述 七 段 数 码 管 是 单 片 机 系 统 中 常 用 的 显 示 器 元 件,可 以 用 来 显示 单 片 机 系 统 的 工 作 状 态、运 算 结 果 等 各 种 信 息。单 个 七 段 数 码 管 的 外 形 如 图 4-1所 示。七 段 数 码
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