倒計(jì)時(shí)器實(shí)習(xí)報(bào)告

1、東北石油大學(xué)實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告實(shí)習(xí)類型 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)單位 電子科學(xué)學(xué)院實(shí)習(xí)基地 實(shí)習(xí)起止時(shí)間 2015年7月4日至2015年7月23日指導(dǎo)教師 所在院（系） 電子科學(xué)學(xué)院 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 2015年 7月 23日課題名稱：倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)一、課題目的1.1設(shè)計(jì)目的及意義1）掌握51系列單片機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)及工作原理；.2）掌握51系列單片機(jī)的編程語言及基本程序設(shè)計(jì)方法。3)學(xué)習(xí)并掌握使用51系列單片機(jī)開發(fā)控制系統(tǒng)的基本步驟及方法。1.2設(shè)計(jì)要求1)可設(shè)置計(jì)時(shí)初值十進(jìn)制數(shù)0099；2)采用兩位數(shù)碼管顯示定時(shí)值，并具備鎖存功能；3)采用一個(gè)按鍵設(shè)置計(jì)時(shí)初值；4)采用一個(gè)按鍵控制倒計(jì)時(shí)開始；5).

2、 采用一個(gè)按鍵控制計(jì)時(shí)停止；6）.采用一個(gè)按鍵清空計(jì)時(shí)值。1.3總體設(shè)計(jì)方案13.1 總體方案設(shè)計(jì)1)使用89C51單片機(jī)作為核心控制部件，采用12M晶體振蕩器及30PF微小電容構(gòu)成振蕩電路；用1個(gè)兩位一體共陽極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤和復(fù)位電路完成此秒表的計(jì)時(shí)、清零、停止、增減初始時(shí)間等各項(xiàng)功能。2）.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖單片機(jī)控制器晶振電路鍵盤電路顯示電路復(fù)位電路圖 1-3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖1.3.2 單元電路設(shè)計(jì)89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫

3、1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，89C51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用AT89C51單片機(jī)由微處理器，存儲(chǔ)器，I/O口以及特殊功能寄存器SFR等部分構(gòu)成。其存儲(chǔ)器在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)獨(dú)立的空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量為4KB，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為128個(gè)字節(jié)。89C51單片機(jī)有4個(gè)8位的并行I/O口：P0口，P1口，P2口和P3口。各個(gè)接口均由接口鎖存器，輸出驅(qū)動(dòng)器，和輸入緩沖器組成。P1口是唯一的單功

4、能口，僅能用作通用的數(shù)據(jù)輸入/輸出口。P3口是雙功能口除了具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能外，每條接口還具有不同的第二功能，如P3.0是串行輸入口線，P3.1口是串行輸出口線。在需要外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)，P0可作為分時(shí)復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線，P2口可作為高8位的地址總線。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。圖1.3.2 單片機(jī)系統(tǒng)1.3.3 振蕩電路如同所示為單片機(jī)晶體振蕩電路。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中晶振選擇頻率為12MHz，其中兩個(gè)電容叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地，一般在幾十皮法，它會(huì)影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。多數(shù)情況

5、下電容取值在20pF-30pF左右，在本系統(tǒng)中取電容為30pF。 圖1.3.3 振蕩電路1.3.4 顯示電路在顯示方面，有著多種選擇，但是8段LED數(shù)碼管足以滿足此次設(shè)計(jì)的要求了。LED數(shù)碼顯示器是一種有LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為8段發(fā)光二極管數(shù)碼器，這里數(shù)碼管采用共陽極接LED數(shù)碼顯示器有如下兩種連接方法：共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。

6、每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。圖1.3.4 顯示電路1.3.5 系統(tǒng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)一般應(yīng)有手動(dòng)或上電復(fù)位電路。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方式：）RC復(fù)位電路；）專用µ監(jiān)控電路。前者實(shí)現(xiàn)簡單，成本低，但復(fù)位可靠性相對較低；后者成本較高，但復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對于復(fù)位要求高、并對電源電壓進(jìn)行監(jiān)視的場合，大多采用這種方式。本次課程設(shè)計(jì)采用了上電按鈕電平復(fù)位電路如圖所示。圖1.3.5 復(fù)位電路二、軟件編程 1. 軟件總體設(shè)計(jì)流程圖 開始檢測K2是否按下初始化檢測K3是否按下檢測K4是否按下否否否數(shù)碼管顯示結(jié)束清零暫停開始檢測K1是否按否設(shè)置計(jì)時(shí)初值三、調(diào)試分

7、析3.1硬件調(diào)試硬件組裝前首先要仔細(xì)核對硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理的正確性，包括參數(shù)選用的正確性和原理的正確性，對沒有把握的電路可以通過在通用實(shí)驗(yàn)板上直接焊接實(shí)際電路來進(jìn)行實(shí)物調(diào)試和驗(yàn)證，調(diào)試分為斷電調(diào)試和通電調(diào)試。（1）斷電調(diào)試 為了安全起見，首先必須進(jìn)行斷電調(diào)試，斷電調(diào)試的內(nèi)容至少包含短路檢測和原理正確性確認(rèn)；系統(tǒng)電路焊接完成后，首先對實(shí)物進(jìn)行原理正確性的確認(rèn)，其次必須進(jìn)行短路檢測，選用合適的萬用表歐姆檔，用紅表筆接到電路板的+5V電源的+、 極，如果存在充放電現(xiàn)象，最后電阻穩(wěn)定在一個(gè)合適的位置，則基本上可排除系統(tǒng)短路現(xiàn)象。（2）通電調(diào)試 A、系統(tǒng)時(shí)鐘是否起凡是微處理器系統(tǒng)，正常運(yùn)行的必要條件是系統(tǒng)

8、時(shí)鐘穩(wěn)定正常，在實(shí)際工作中，因?yàn)楦鞣N原因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的情況也時(shí)有出現(xiàn)，因此系統(tǒng)時(shí)鐘是否起震應(yīng)是通電檢查的首要一環(huán)，檢查方法包括邏輯筆發(fā)、數(shù)字萬用表法、示波器法，在這里采用數(shù)字萬用表法，測試晶振兩端引腳電壓為2.5V左右。B、復(fù)位是否正常及關(guān)鍵點(diǎn)電壓參數(shù)是否正常復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不工作，這里的重點(diǎn)是檢查相關(guān)電路是否正常，同時(shí)檢查相應(yīng)電路的關(guān)鍵電壓參數(shù)是否正常，進(jìn)行一一排查。3.2軟件調(diào)試單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)調(diào)試分為兩種，一種是使用軟件模擬調(diào)試，即用開發(fā)單片機(jī)程序的計(jì)算機(jī)去模擬單片機(jī)的指令執(zhí)行，并虛擬單片機(jī)片內(nèi)資源，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)試的目的，但是軟件調(diào)試存在一些問題，如計(jì)算機(jī)

9、本身是多任務(wù)系統(tǒng)，劃分執(zhí)行時(shí)間片序，也就是說，不可能像真正的單片機(jī)運(yùn)行環(huán)境那樣執(zhí)行的指令在同樣一個(gè)時(shí)間能完成（往往比單片機(jī)慢）。為了解決軟件調(diào)試問題，第二種方法是硬件調(diào)試，硬件調(diào)試其實(shí)也需要計(jì)算機(jī)軟件的配合。軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)有關(guān),如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù),則逐個(gè)模塊調(diào)好后再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)，如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，對于模塊結(jié)構(gòu)程序要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試，調(diào)試時(shí),一定要符合入口條件和出口條件,調(diào)試可用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方式,通過檢查用者系統(tǒng)的CPU現(xiàn)場情況、 RAM的內(nèi)容和IO口的狀態(tài),檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求,有無循環(huán)錯(cuò)誤、有無機(jī)器碼錯(cuò)誤以及轉(zhuǎn)移地

10、址的錯(cuò)誤,同時(shí),還可以發(fā)現(xiàn)用者系統(tǒng)中存在的 硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和軟件算法錯(cuò)誤，各程序模塊通過后,則可以把相關(guān)功能塊連在一起進(jìn)行總調(diào)。本設(shè)計(jì)采用Keil軟件對源程序進(jìn)行編譯和調(diào)試,Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻,Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯

11、編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢。開始在主程序的循環(huán)中沒有添加調(diào)用顯示子程序的語句，導(dǎo)致在沒有按鍵按下的情況下LED數(shù)碼管沒有顯示。當(dāng)在主程序循環(huán)檢測按鍵的過程中添加了調(diào)用顯示子程序的語句后就解決了這一問題。由于鍵盤需要消抖延時(shí)和等待按鍵釋放，所以相似的情況又出現(xiàn)了按下按鍵后有一段時(shí)間LED數(shù)碼管斷續(xù)顯示或者按下按鍵后不釋放按鍵時(shí)LED數(shù)碼管沒有顯示。仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，問題出現(xiàn)的原因還是一樣的，由于本設(shè)計(jì)的LED數(shù)碼管采用了動(dòng)態(tài)顯示，故需要不斷調(diào)用顯示子程序，否則會(huì)導(dǎo)致LED數(shù)碼管沒有顯示。所以最終做了以下改進(jìn)：1.按鍵的消抖延時(shí)選擇調(diào)用兩次顯示子程序（每次顯示子程

12、序大約用時(shí)5ms，兩次即為10ms左右）來取代原來的10ms軟件延時(shí)。2.在等待按鍵釋放時(shí)，使用循環(huán)調(diào)用顯示子程序來替代原來的循環(huán)等待。經(jīng)過上述兩點(diǎn)的改進(jìn)后，LED數(shù)碼管無顯示或者斷續(xù)顯示的問題就得到了徹底的解決。以下在Proteus環(huán)境中打開數(shù)字時(shí)鐘統(tǒng)完整電路圖，雙擊AT89S52，在Program File：選項(xiàng)中瀏覽選擇由Keil軟件編譯生成的hex文件，確認(rèn)保存即可進(jìn)行仿真。系統(tǒng)的仿真結(jié)果如圖3.2.1所示。從仿真結(jié)果看，系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。圖3.2.1 模擬仿真四、總結(jié)及體會(huì)這次設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，例如剛開始我在在仿真時(shí)程序出現(xiàn)了每次按按鈕時(shí)總是顯示測量時(shí)需要關(guān)閉仿真的字樣，試了很多

13、方法都沒有找到原因，最后才知道是因?yàn)榘粹o太近的緣故。很多類似的經(jīng)歷讓我明白：1. 在設(shè)計(jì)程序之前,務(wù)必要對所學(xué)單片機(jī)課程的內(nèi)容有一個(gè)系統(tǒng)的了解,知道單片機(jī)片內(nèi)片外的內(nèi)容及其功能。 2. 設(shè)計(jì)程序關(guān)鍵要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖。模塊化的設(shè)計(jì)思想在程序設(shè)計(jì)中的作用是重大的，它可以為你提供一個(gè)比較清晰的思路，并且很容易找到頭緒，不至于在編寫一個(gè)程序時(shí)感覺到無從下手。 3. 在設(shè)計(jì)程序時(shí),不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好,"反復(fù)修改,不斷改進(jìn)"是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。程序剛開始編好時(shí)，一般情況下會(huì)存在很多錯(cuò)誤，要不斷地修改，不斷的改進(jìn)才能達(dá)到預(yù)期的目的，編寫程序的時(shí)間并不是很長，主要是花很多時(shí)間去修改程序。 4. 要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣,讓人一看就能明白你的思路,這樣也為資料的保存和交流提供了方便。剛開始我在編