畢業(yè)論文：基于51單片機的多功能定時器

1、畢業(yè)論文：基于51單片機的多功能定時器 黃 岡 師 院單片機技術(shù)課程設(shè)計報告項目名稱專業(yè)年級學(xué) 號學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 馮 杰 報告完成日期年月第一章 緒論11系統(tǒng)背景111單片機技術(shù)及其發(fā)展特點早期的單片機Single Chip Microcomputer單片微計算機只是將CPU及計算機外圍功能單元如IO口定時計時器UARTRAMROM等集成在一塊芯片上隨著單片機技術(shù)的發(fā)展以及微處理器 MPU 技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展單片機集成了更多的用于控制目的的功能單元如高速IO口ADCPWMWATCHDOG I2CBus - Inter IC BusCAN Bus Controller Area

2、 Network Bus等從而成為嚴(yán)格意義上的單片微控制器Single Chip Microcontroller圖10一4所示的為MCS51單片機片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機系統(tǒng)以單片機為核心部件可分為單機應(yīng)用和多機應(yīng)用單機應(yīng)用是指一個應(yīng)用系統(tǒng)中只使用一個單片機這是目前應(yīng)用最多的方式多機應(yīng)用是單片機在高科技領(lǐng)域應(yīng)用的主要模式單片機的高可靠性高控制功能及高運行速度的三高特點必然使得未來的高科技工程系統(tǒng)將采用da單片機多機系統(tǒng)作為主要的發(fā)展方向圖10一5所示的為典型的單片機系統(tǒng)原理框圖圖10一4 MCS51單片機片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機的生存周期相對于普通CPU而言非常之長如MCS8051已超過15年

3、以某類單片機如805152為核心集成不同IO功能模塊的新單片機系列層出不窮而某些單片機更是突出了以功能分類的特點如Microchip 公司的 PIC單片機8位16位32位單片機共同發(fā)展也是當(dāng)前單片機技術(shù)發(fā)展的另一特點單片機運算速度越來越快為提高單片機抗干擾能力和降低噪聲盡量不采用提高時鐘頻率單一措施而是通過調(diào)整單片機的內(nèi)部時序使用瑣相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)等技術(shù)在不提高時鐘頻率的條件下使運算速度提高了很多 圖10-5 典型單片機系統(tǒng)原理框圖低電壓與低功耗是單片機技術(shù)的發(fā)展的另一個特點采用最新的集成電路制造技術(shù)全靜態(tài)設(shè)計使時鐘頻率從直流到數(shù)十兆任選使功耗不斷下降PIC單片機Motorola的某些單

4、片機等在這方面具有很強的優(yōu)勢為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求各單片機商家盡量采用低噪聲與高可靠性技術(shù)在單片機內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施如增加了抗EMI電路增強了WATCHDOG的性能等為降低單片機產(chǎn)品的成本廣泛采用掩膜Mask ROM一次編程OTP-One Time Programmable和多次編程MTP-Multi Time Programmable單片機過去成熟的單片機產(chǎn)品一般采用掩膜型單片機由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期而一次編程型單片機價格不斷下降使得近年來直接使用一次編程完成最終產(chǎn)品制造更為流行近年來一次編程型單片機需量大

5、幅度上揚為適應(yīng)這種需求許多單片機都采用了在片編程技術(shù)In System Programming未編程的一次編程芯片先焊在印刷板上然后再其進(jìn)行編程解決了批量寫一次編程芯片時容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題編程線與IO線共用不增加單片機的額外引腳而多次編程向一次編程提出了挑戰(zhàn)一些單片機廠商采用FLASH存儲器作為程序存儲器如ATMEL 公司的單片機可多次編程單片機的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置飛機上各種儀表的控制計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理廣泛使用的各種智能IC卡民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)錄象機攝象

6、機全自動洗衣機的控制以及程控玩具電子寵物等等這些都離不開單片機更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人智能儀表醫(yī)療器械了因此單片機的學(xué)習(xí)開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家工程師單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表家用電器醫(yī)用設(shè)備航空航天專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域大致可分如下幾個范疇1在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機具有體積小功耗低控制功能強擴展靈活微型化和使用方便等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于儀器儀表中結(jié)合不同類型的傳感器可實現(xiàn)諸如電壓功率頻率濕度溫度流量速度厚度角度長度硬度元素壓力等物理量的測量采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化智能化微型化且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大例如精密的測量設(shè)備功率計示波器各種

7、分析儀2在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)例如工廠流水線的智能化管理電梯智能化控制各種報警系統(tǒng)與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等3在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制從電飯褒洗衣機電冰箱空調(diào)機彩電其他音響視頻器材再到電子秤量設(shè)備五花八門無所不在4在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口可以很方便地與計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)通信為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制從 機小型程控交換機樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)列車無線通信再到日常工作中隨處可見的移動 集群移動通信無線電對講機等5單片

8、機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛例如醫(yī)用呼吸機各種分析儀監(jiān)護儀超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等此外單片機在工商金融科研教育國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途21 系統(tǒng)總體設(shè)計框架結(jié)構(gòu)復(fù)位電路通過復(fù)位電路使所有的狀態(tài)都恢復(fù)原始狀態(tài)時鐘電路通過該電路產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號按鍵電路通過該電路改變單片機控制的功能單片機 控制整個電路數(shù)碼管 顯示時間或者其它22 系統(tǒng)硬件單元電路設(shè)計221 時鐘電路設(shè)計該時鐘電路是由晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容組成的在單片機芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器其輸入端為引腳XTAL1其輸出端為引腳XTAL2只需要在片外通過XTAL1和XTAL2

9、引腳跨接晶體振蕩器或在引腳與地之間加接微調(diào)電容形成反饋電路振蕩器即可工作由于該晶振使用的是12MHZ的晶體因此它的時鐘周期是0167us機器周期為1us222 復(fù)位電路設(shè)計2 23 按鍵電路設(shè)計23 系統(tǒng)硬件總電路第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計31 系統(tǒng)軟件流程圖主程序流程圖說明程序開始執(zhí)行啟動定時器0和定時器1然后執(zhí)行while語句但條件一直成立因此while語句中的子函數(shù)一直在執(zhí)行If語句也一直在判斷有沒有shift鍵有沒有按下是否進(jìn)入了調(diào)時調(diào)分的階段一段進(jìn)入通過鍵盤掃描和鍵值判斷使得按鍵處理子程序進(jìn)入新的狀態(tài)從而數(shù)碼管顯示新的內(nèi)容32 系統(tǒng)程序設(shè)計include define uchar unsi

10、gned chardefine uint unsigned int定義管腳sbit RELAY P10sbit LED1 P11sbit LED2 P12sbit LED3 P13sbit LED4 P14sbit LED5 P15sbit LED6 P16sbit LED7 P17sbit Line1 P21sbit Line2 P20定義緩沖區(qū)及初始化uchar data TimeTab6 0x060x5b0x4f0x66 uchar data Tab 0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f uchar data TimeTab14TimeTab2

11、4定義參數(shù)及初始化char hour 12minute 34second 0h 0m 0h1 0m1 0char second1char flag 0flag1 0flag2 0uchar Keyno 0uchar num 0count 0uchar STATE 0延時子函數(shù)void Delay uint x 自定義延時約01ms uint t while -x for t 0t 120t 刷新緩沖區(qū)子程序 void RefreshTab void if flag 0 TimeTab0 Tabhour10 TimeTab1 Tabhour10 TimeTab2 Tabminute10 Time

12、Tab3 Tabminute10 if flag 1 TimeTab10 Tabh10 TimeTab11 Tabh10 TimeTab12 Tabm10 TimeTab13 Tabm10 if flag 2 TimeTab20 Tabh110 TimeTab21 Tabh110 TimeTab22 Tabm110 TimeTab23 Tabm110 if flag 4 TimeTab0 0x00 TimeTab1 0x00 TimeTab2 Tab 50-second1 10 TimeTab3 Tab 50-second1 10 按鍵處理子程序 void Key_Process void s

13、witch STATE case 0 if Keyno 1 STATE 1 breakcase 1 if Keyno 2 hourif hour 24 hour 0 if Keyno 3 hour-if hour -1 hour 23 if Keyno 1 STATE 2 breakcase 2 if Keyno 2 minuteif minute 60 minute 0 if Keyno 3 minute-if minute -1 minute 59 if Keyno 1 STATE 3flag 1 breakcase 3 if Keyno 2 hif h 24 h 0 if Keyno 3

14、 h-if h -1 h 23 if Keyno 1 STATE 4 breakcase 4 if Keyno 2 mif m 60 m 0 if Keyno 3 m-if m -1 m 59 if Keyno 1 STATE 5flag 0 breakcase 5 if Keyno 1 STATE 6flag 2 breakcase 6if Keyno 2 h1if h1 24 h1 0 if Keyno 3 h1-if h1 -1 h1 23 if Keyno 1 STATE 7 breakcase 7 if Keyno 2 m1if m1 60 m1 0 if Keyno 3 m1-if

15、 m1 -1 m1 59 if Keyno 1 STATE 8flag 0 breakcase 8if Keyno 4 STATE 9flag 3 breakcase 9if Keyno 5 STATE 10second1 20flag 4 if Keyno 1 STATE 0flag 0 breakcase 10if Keyno 1 STATE 0flag 0 breakcase 11if Keyno 1 STATE 0flag 0 breakcase 12if Keyno 1 STATE 0flag 0 breakdefaultbreak 數(shù)碼管顯示子程序 void SEG_Display

16、 void if flag 0 P0 TimeTabnum if flag 1 P0 TimeTab1num if flag 2 P0 TimeTab2num if flag 3 P0 0x49 if flag 4 P0 TimeTabnum 紅綠燈void hlhd void if second1 50STATE 10 STATE 11second1 45 if second1 50STATE 11 STATE 12second1 30 if second1 50STATE 12 STATE 10second1 20 比較函數(shù) void compare void if h hour if m

17、 minute STATE 4if minute m2 STATE 0 if h1 hour if m1 minute STATE 6if minute m12 STATE 0 LED顯示子程序 void LED_Display void switch STATE case 0 LED2 0LED3 0LED4 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 1 LED2 1LED3 0LED4 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 2 LED3 1LED2 0LED4 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 3 LED4 1LED2 0LED3

18、 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 4 LED4 1LED2 0LED3 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 6 LED5 1LED2 0LED3 0LED4 0LED6 0LED7 0breakcase 7 LED5 1LED2 0LED3 0LED4 0LED6 0LED7 0breakcase 8 LED2 1LED3 1LED4 1LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 9 LED2 1LED3 1LED4 1LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 10 LED2 0LED3 1LED4 0LED5 0LED

19、6 0LED7 0breakcase 11 LED2 1LED3 0LED4 0LED5 0LED6 0LED7 0breakcase 12 LED2 0LED3 0LED4 1LED5 0LED6 0LED7 0breakdefault break 主程序 void main void P1 0x00EA 1TMOD 0x01定時器0計時50ms in 12M crystal TH0 0x3C 初值TL0 0xB0ET0 1TR0 1TMOD 0x10 定時器1用于動態(tài)掃描TH1 0xFa 初值TL1 0xF0ET1 1TR1 1 while 1 RefreshTab LED_Display

20、 compare hlhd if Line1Line2 Delay 200 Key_Process 定時器0中斷用于計時 void Timer0 void interrupt 1 TH0 0x3C 重新賦值50ms溢出TL0 0xB0countif count 10 LED1 LED1 if count 20 count 0 secondif flag 4 second1 秒加1 if second 60 second 0 minute 分加1 if minute 60 minute 0 hour 時加1 if hour 24 hour 0 定時器1中斷掃描顯示鍵值判斷 void Timer1

21、 void interrupt 3 TH1 0xFa 定時2ms顯示下一個數(shù)碼管TL1 0xF0switch num case 0 P2 0x0fif Line1 Keyno 1if Line2 Keyno 6SEG_Display breakcase 1 P2 0x1fif Line1 Keyno 4if Line2 Keyno 5SEG_Display breakcase 2 P2 0x2fif Line1 Keyno 3if Line2 Keyno 12SEG_Display breakcase 3 P2 0x3fif Line1 Keyno 7if Line2 Keyno 8SEG_Display breakcase 4 P2 0x4fif Line1 K