基于51單片機(jī)的計數(shù)器設(shè)計

1、單片機(jī)課程設(shè)計目 錄1 課程設(shè)計的目的.12 設(shè)計思路.13 設(shè)計過程.23.1 方案論證 .23.2 電路的設(shè)計 .54 應(yīng)用程序.65 系統(tǒng)調(diào)試與焊接.85.1 電路的安裝與焊接.85.2 系統(tǒng)試調(diào) .96 結(jié)論.107 心得體會.10參考文獻(xiàn).13附錄 1：總體電路原理圖.14附錄 2：實物圖.15附錄 3：元器件清單.1611 課程設(shè)計的目的1利用單片機(jī)定時器/計數(shù)器中斷設(shè)計計數(shù)器，0 到 99 的累加。2綜合運用所學(xué)的單片機(jī)原理與應(yīng)用理論知識，通過實踐加強(qiáng)對所學(xué)知識的理解，具備設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。 3通過本次課程設(shè)計加深對單片機(jī)掌握定時器、外部中斷的設(shè)置和編程原理的全面認(rèn)識復(fù)習(xí)

2、和掌握，對單片機(jī)實際的應(yīng)用作進(jìn)一步的了解。4通過本次試驗，增強(qiáng)自己的動手能力。認(rèn)識單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用的廣泛性，實用性。 明確學(xué)習(xí)目的，端正學(xué)習(xí)態(tài)度，提高對課程設(shè)計重要性的認(rèn)識，以積極認(rèn)真的態(tài)度參加課程設(shè)計工作，按要求完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)。2 設(shè)計思路本實驗利用單片機(jī)的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理，通過采用仿真軟件來模擬實現(xiàn)。模擬利用 AT89C2052 單片機(jī)、LED 數(shù)碼管以及各種控制器件來控制表的計數(shù)以及計數(shù)的開啟/計數(shù)與復(fù)位等。利用單片機(jī) AT89S51 單片機(jī)來制作一個手動計數(shù)器，在 AT89S51 單片機(jī)的 P3.7管腳接一個輕觸開關(guān)，作為手動計數(shù)的按鈕，用單片機(jī)的 P2.0-

3、P2.7 接一個共陰數(shù)碼管，作為 00-99 計數(shù)的個位數(shù)顯示，用單片機(jī)的 P0.0-P0.7接一個共陰數(shù)碼管，作為 00-99 計數(shù)的十位數(shù)顯示，用單片機(jī) P1.0-P1.6接一個并排的 7 個 LED 燈，作為 00-99 計數(shù)的二進(jìn)制顯示。設(shè)計總圖如圖 2-1 所示2圖 2-1 設(shè)計總圖3 設(shè)計過程 3.1 方案論證AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦

4、除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡版本。AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高并且價廉的方案。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選

5、通控制電路，位選通3由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省

6、大量的 I/O 端口，而且功耗更低。用單片機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)雙顯計數(shù)器的控制。多功能定時計數(shù)器控制系統(tǒng)的原理。它主要由單片機(jī)、發(fā)光二極管、晶振和雙位數(shù)碼管等部分組成。A單片機(jī)采用 STC89C51 型。B數(shù)據(jù)顯示電路：七段四位共陰極數(shù)碼管，P1 口接 7 個 LED 二極管，用二進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)；P0 和 P2 口分別接兩個數(shù)碼管，用十進(jìn)制顯示數(shù)據(jù)。C數(shù)據(jù)輸入電路：有觸發(fā)按鍵完成輸入，一次按鍵 LED 顯示和數(shù)碼管顯示分別加 1，LED 滿二進(jìn)位，數(shù)碼顯示滿十進(jìn)位。D電源指示電路：電路接通電源后電源指示燈亮起，表示電源接通。 設(shè)計總體框架圖如圖 3-1 所示4圖 3-1 總體框架圖最小控制系統(tǒng)的設(shè)計，S

7、TC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。STC89C51 單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖如圖 3-2 所示圖 3-2 單片機(jī)最小控制系統(tǒng)當(dāng) RST 引腳有一個高電平并維持兩個機(jī)器周期，則CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。需要 100 歐，10k 電阻各一個，22pf 電容一個，按鍵一個。時鐘電路需要在 XTAL1，2，兩個端口跨接石英晶體及兩個電容， STC89C51 數(shù)碼管顯示LED顯示 觸發(fā)電路5電容一般取 10uF 左右。 3.2 電路的設(shè)計 1指示電路如圖 3-3 所示圖 3-3 指示電路2數(shù)碼管為共陰極，八段選端接 P1 口，四個位選端接 P3 口，如上圖所示。數(shù)碼管顯

8、示電路如圖 3-4 所示。6圖 3-4 數(shù)碼管電路3復(fù)位電路如圖 3-5 所示。圖 3-5 復(fù)位電路4 應(yīng)用程序#include #include#includevoid delay5ms(void)unsigned char i,j;for(i=10;i0;i-)for(j=248;j0;j-);void delay2ms(void)unsigned char i,j,k;for(i=20;i0;i-)7for(j=20;j0;j-)for(k=248;k0;k-);unsigned char code LEDcode=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,

9、0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;unsigned char code LEDcoda=0 x00,0 x01,0 x02,0 x03,0 x04,0 x05,0 x06,0 x07,0 x08,0 x09,0 x0a,0 x0b,0 x0c,0 x0d,0 x0e,0 x0f,0 x10,0 x11,0 x12,0 x13,0 x14,0 x15,0 x16,0 x17,0 x18,0 x19,0 x1a,0 x1b,0 x1c,0 x1d,0 x1e,0 x1f,0 x20,0 x21,0 x22,0 x23,0 x24,0 x25,0 x26,0 x27,0 x28,0 x

10、29,0 x2a,0 x2b,0 x2c,0 x2d,0 x2e,0 x2f,0 x30,0 x31,0 x32,0 x33,0 x34,0 x35,0 x36,0 x37,0 x38,0 x39,0 x3a,0 x3b,0 x3c,0 x3d,0 x3e,0 x3f,0 x40,0 x41,0 x42,0 x43,0 x44,0 x45,0 x46,0 x47,0 x48,0 x49,0 x4a,0 x4b,0 x4c,0 x4d,0 x4e,0 x4f,0 x50,0 x51,0 x52,0 x53,0 x54,0 x55,0 x56,0 x57,0 x58,0 x59,0 x5a,0 x

11、5b,0 x5c,0 x5d,0 x5e,0 x5f,0 x60,0 x61,0 x62,0 x63;unsigned char count;sbit sp1=P37;void main(void)count=0;P0=LEDcodecount/10;P2=LEDcodecount%10;P1=LEDcodacount;while(1)if(sp1=0)delay5ms();if(sp1=0)8count+;if(count=100)count=0;P0=LEDcodecount/10;P2=LEDcodecount%10;P1=LEDcodacount;while(sp1=0);dodela

12、y5ms();while(sp1=0);dodelay5ms();while(sp1=0); 5 系統(tǒng)調(diào)試與焊接5.1 電路的安裝與焊接電路安裝要注意幾個原則： 1.先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊等； 2.一定要注意排版，不能東倒西歪，方向應(yīng)盡量一致； 3. 布線盡量使電源線和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用； 4. 最好分模塊安裝。此外焊接時不能出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊，更不能出現(xiàn)過焊， 因為有些器件，不能耐高溫，比如焊接三極管時，電烙鐵絕對不能停留太久；同時過 焊銅片將脫落，給焊接帶來不必要的麻煩、也9將影響板子的視覺效果。 5.在焊完之后，不要忙于去調(diào)試，而應(yīng)該用萬用表來查

13、其電路是否接觸良好、是 否與電路圖的布置一致、是否有器件在焊接的過程中燒壞了等。5.2 系統(tǒng)試調(diào)系統(tǒng)通電后，進(jìn)入計數(shù)設(shè)置功能，等待信號的數(shù)據(jù)輸入，當(dāng)完成設(shè)置數(shù)值后，開始計數(shù)，此時如果對所記錄的數(shù)據(jù)清零則返回到設(shè)置數(shù)值界面，可以重新設(shè)置數(shù)值。當(dāng)所記錄的數(shù)值等于預(yù)設(shè)定的數(shù)時，蜂鳴器發(fā)聲報警。 在軟件編寫與調(diào)試時，我發(fā)現(xiàn)有很多我原來所沒有注意到的問題，硬件完成焊接后，先用萬用表簡單的進(jìn)行是否短路檢測，沒有問題后進(jìn)行通電測試，發(fā)現(xiàn)上電指示燈亮，然后程序到單片機(jī)內(nèi)檢測是否能下載程序；剛開始的時候，我的不能下程序，我首先按照原理圖檢查了一遍最小系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)復(fù)位電路存在問題，經(jīng)修改后還是不能下程序，怎么試不行

14、，我又檢查了電路和最小系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)都沒有問題，最后聽同學(xué)說可能是杜邦線的問題，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)我的四根杜邦線有兩根都是壞的。這是我所沒有想到的，換了好的后，就可以程序了。當(dāng)編寫完程序進(jìn)行調(diào)試時，又發(fā)現(xiàn)存在很多的問題，首先是數(shù)碼管的段碼的問題，這個需要自己根據(jù)自己的電路來計算而不是統(tǒng)一的一樣，這個問題直到我知道后才解決掉。然后是矩陣鍵盤掃描的程序的調(diào)試，這個也要自己根據(jù)自己的電路接口來計算所要輸送的十六進(jìn)制數(shù)碼，而且還要通過軟件去抖動，還要判斷按鍵是否松開等問題，這個花費的時間較長些，最后通過把按鍵掃描和數(shù)碼管動態(tài)顯示組合到一起，發(fā)現(xiàn)還是有問題，這個當(dāng)然是軟件上的問題。實現(xiàn)這個功能之后，我要實現(xiàn)自己的

15、計數(shù)功能和顯示功能，在這個過程中，設(shè)置的數(shù)的顯示和所要計的10數(shù)的顯示又存在問題，原因是他們會同時顯示，出現(xiàn)重疊亂碼現(xiàn)象，為此我請教了很多同學(xué)，最后，通過分別定義不同變量，用數(shù)組解決了這個問題。最后經(jīng)過討論與研究終于找到了解決問題的辦法。我們花費很多時間，雖然出現(xiàn)了許多問題但在老師和同學(xué)的幫助下都慢慢克服。6 結(jié)論 調(diào)試方法：首先用軟件將 C 編譯成 HEX 文件，打開軟件，新建一個文文件，輸入 C 程序，保存成 C 格式文件，然后新建工程，連接單片機(jī)為 AT89C51，選擇 Options for target，選擇 OUTPUT 子菜單，在Create HEX 前打鉤，子菜單中，Setti

16、ngs 選擇 Proteus VSM Simulator，USE 前打鉤，再次運行文件，成功后在目錄下會生成 HEX文件，打開 Proteus 軟件，或直接點擊 DSN 檔，雙擊單片機(jī)模板，點擊文件夾式樣的圖標(biāo)選擇對應(yīng)的 HEX 驅(qū)動文件，然后點擊開始，進(jìn)行調(diào)試經(jīng)調(diào)試運行基本成功，不過也有小小的不足之處。經(jīng)過查找錯誤，已經(jīng)調(diào)試成功。完成以 STC89C52 為核心的計數(shù)器的設(shè)計和制作，并能實現(xiàn)計數(shù)顯示和設(shè)置功能。7 心得體會經(jīng)過兩一的努力，我終于完成關(guān)于多功能定時計數(shù)器的控制的單片機(jī)課程設(shè)計，通過兩周不斷的查資料讓我積累了許多實際操作經(jīng)驗，已初步掌握了單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)，以及電路的知識和有關(guān)器件

17、的應(yīng)用，我深刻體會到了單片機(jī)技術(shù)對當(dāng)今現(xiàn)代社會的重要作用。 經(jīng)過這次設(shè)計，我學(xué)會了許多東西，學(xué)會了嚴(yán)密的思考，構(gòu)想及怎樣把計劃付諸于實際行動之中。同時與社會的不斷高速發(fā)展的步伐相比，我認(rèn)識到自己所學(xué)的知識和技能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，有些實際性的問題還不能夠解決，缺少很多11有實際運用價值的知識儲備，缺乏應(yīng)有的動手解決實際問題的能力，缺乏高效利用及篩選大量資料的能力，缺乏資源共享及應(yīng)有的團(tuán)隊合作精神，有待進(jìn)一步提高，我應(yīng)當(dāng)學(xué)好自己的專業(yè)知識以適應(yīng)不斷發(fā)展的社會。在這次課程設(shè)計中，我學(xué)會了如何有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源及圖書館的藏書，找到了幾個很不錯的專業(yè)網(wǎng)站，通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我動手、思考和解決問題的能力.

18、但是控制器控制信號燈不好。雖然花了很多的時間，但學(xué)到了很多東西。做課程設(shè)計的時候,自己把整個書本都看了幾遍，增強(qiáng)了自己對知識的理解，很多以前不是很懂的問題現(xiàn)在都已經(jīng)一一解決了。在課程設(shè)計的過程中，我想了很多種方案，對同一個問題都想了很多種不同的接法，運用不同的芯片進(jìn)行了比較，最后還是采取了上面的方法進(jìn)行連接。為以后的查閱專業(yè)方面的信息和相互之間的交流打下了堅實的基礎(chǔ)，學(xué)會了如何看電路圖，識別電路圖，提高了自己的專業(yè)技能，同時也培養(yǎng)了自己獨立解決實際問題的能力，也培養(yǎng)了自己認(rèn)真和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，收到了很大的啟發(fā)，為以后的工作積累了些寶貴的經(jīng)驗。本課設(shè)過程中一開始就出現(xiàn)數(shù)碼管的焊接錯誤， 其實在焊

19、接前就問同學(xué)數(shù)碼管的管腳 是從哪開始數(shù)。但在線路的布置時，卻不知而然的順時針數(shù)，后來發(fā)現(xiàn)要重新把數(shù)碼管的焊點吸出，重新焊接，所以覺得麻煩，而且浪費時間和影響美觀等，接著想到把數(shù)碼管引腳倒過來插。所以今后做如此的焊接實驗時必須更仔細(xì)點。在數(shù)碼管這一塊，以為直接 焊上去就可以達(dá)到燈亮和基數(shù)的效果，結(jié)果沒達(dá)到理想效果，通過網(wǎng)上查閱才明白怎么樣焊接。在最后過程中，老師提出應(yīng)該用不同的數(shù)碼管，接不通的電路；同時老師在檢查時提到原理問題時，其實在做 12之前是看過、查閱過的，只不過因為當(dāng)時頭腦一熱，只有幾個詞語，所以一言不語，當(dāng)時也不明白數(shù)碼管的具體結(jié)構(gòu)組成以及其目的等 （認(rèn)為這是在實驗報告中要完成的任務(wù)） ，所以在今后還是要做好充分的準(zhǔn)備工作，做到細(xì)心、謹(jǐn)慎、負(fù)責(zé)。通過實驗意識到要從現(xiàn)在開始養(yǎng)成那種細(xì)心的好習(xí)慣。還有由于知識的局限性，對一些深層次的問題還是有所欠缺。這對以后的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計甚至是今后工作 上都非常有幫助。再者通過這次實習(xí)鍛煉了自己的動手及查資料的能力，也體會到了 成功帶來了的喜悅和自己的不足之處，可以說是受益匪