1、1前言12工程概況23正文23.1設計目的與要求23.2設計方法的目標23.3設計方法和內容23.3.1硬件設計方法33.3.2軟件設計方法63.4軟件調試過程83.4.1系統調試工具keilC5183.4.2系統調試工具PROTEUS83.4.3焊接電路，對各節點測試導通性94有關說明105設計總結106致謝107參考文獻10在生活和生產的各領域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現；從簡單到復雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求。現在盡管單片機的應用已經很普遍了，但仍有許多可以用單片機控制而尚未實現的項目，因此，單片機的應用大有想像和拓展空間。單片機

2、就是微控制器，它是嵌入式系統中的重要且發展迅速的組成部分。單片機接上震蕩元件（或震蕩源）、復位電路和接口電路，載入軟件后，可以構成單片機應用系統。將它嵌入到形形色色的應用系統中，它就成為眾多產品、設備的智能化核心。所以，生產企業稱單片機為“微電腦”。單片機的應用有利于產品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產品質量，改善勞動環境，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，單片機應用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經濟效益上，更重要的意義還在于：單片機的應用正從根本上改變著傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須有模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能使

3、用單片機通過軟件（編程序）方法實現了。這種以軟件取代硬件并提高系統性能的控制系統“軟化”技術，稱之為微控制技術。微控制技術是一種全新的概念，是對傳統控制技術的一次革命。隨著單片機應用的推廣普及，微控制技術必將不斷發展、日益完善和更加充實。近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。模擬多通道壓力系統是利用壓力傳感器采集當前壓力并反映在顯示器上，它可以分析壓力過量程，并發出

4、報警。并采用電子秤原理可根據輸入單價準確的計算出物體的金額。本篇論文討論了簡單的倒計時器的設計與制作，對于倒計時器中的 LEEB 碼顯示器來說，我為了簡化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進行譯碼。工程概況本次課程設計的主要概況是了解單片機控制的 60s 倒計時的過程。是利用定時器和計數器的原理將倒計時過程顯示在 LED 數碼管上。最后應用 PROTEUS 軟件設計，仿真基于AT89C51 單片機的 60s 倒計時實驗。通過做一個綜合性訓練題目，達到對內容的消化、理解并提高解決問題的能力的目的。正文設計目的與要求課程設計是單片機課程教學的最后一個

5、環節，是對學生進行全面的系統的訓練。進行課程設計可以讓學生把學過的比較零碎的知識系統化，真正的能夠把學過的知識落到實處，能夠開發簡單的系統，也進一步激發了學生再深一步學習的熱情，因此課程設計是必不可少的，是非常必要的。課程設計是提高學生單片機技術應用能力以及文字總結能力的綜合訓練環節，是配合單片機課程內容掌握、應用得的專門性實踐類課程。通過典型實際問題的實際，訓練學生的軟硬件的綜合設計、調試能力以及文字組織能力，建立系統設計概念，加強工程應用思維方式的訓練，同時對教學內容做一定的擴充。對于單片機控制的 60s 倒計時的要求如下：(1)用單片機 AT89C51 的定時器實現 60s 倒計時。本例

6、中用兩位數碼管靜態顯示倒計時秒值。(2)用 PROTEUS 軟件設計，仿真基于 AT89c51 單片機的 60 幽計時實驗。設計方法的目標通過課程設計，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握單片機的基本應用程序設計及綜合應用程序設計的方法。通過做一個綜合性訓練題目，達到對內容的消化、理解并提高解決問題的能力的目的。設計方法和內容本設計由硬件設計和軟件設計兩部分組成，總電路如圖 1 所示，硬件設計主要包括單片機芯片選擇，數碼管選擇及晶振，電容，電阻等元器件的選擇及其參數的確定；軟件設計主要是實現 60 秒倒計時程序的編寫，包括利用中斷實現 1 秒的定時及 60 秒的倒計時。具體設計：通過 AT89C

7、51 型號單片機，由 P1 和 P2 兩組 I/O 引腳分別控制兩個7SEG-COMRNODE 型號數碼管，分十位控制和個位控制，達到顯示 60 秒倒計時的目的。通過復位電路，在仿真過程中點擊開關實現 60 復位。圖 160160 秒倒計時總體電路設計e41硬件設計方法AT89C5的芯片概述AT89C5是一個低功耗，高性能CMOS8單片機，片內含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫100畋的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-5指令系統及80C51?|腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和IS

8、PFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89C5何為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。AT89卸片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。其工作電壓在4.55V,一般我們選用+5V電壓。外形及引腳排列如圖2所示：AT89C51主要特性tXTALI口 BEFDL1AA.P1MT竟匕pa.4Afi.n.-口WF口后風防FIBTPn.TiWSTF2.1MPZafACPzarAHALEFZ.tfAIZwPHa血口PZA-AHFZ.TrA-enFZlCVAXDPIjP3.irrPIaIUpzamFTTP1.4P3.*no1歲F1,J5BEF1J?_I1-1SH融工丁41

9、_1IBX.TALZ口RSTN 日PSEN.3031AUE141戶1JOPT.13P1J24占P中烏PIJD7P-lJOSPH.7八自。匚丐13BlBSLU.IAiMU1U之聲M超p口am&s:三占34LU_TJJl1HU.62i5NRA3332wrLq.LJXHK3PZT/w甘尸W.W*1gr/區 TTNN23NTr上.otimoLi-+.FyiKiTn13l 二.上.*ur-iii_1P31P3.T/TLIP3：.eT1p-3F-37/RD15.4IS單片機 60 秒倒”時仿真設“圖 2:2:89C5189C51 的核心電路框圖與 MCS-51 兼容46 節可編程閃爍存儲器壽命：1

10、000 寫/擦循環數據保留時間：10 年全靜態工作：0Hz-24MHz三級程序存儲器鎖定128X8 位內部 RAM32 可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計數器5 個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路AT89C5管腳說明（1）電源及時鐘引腳（4 個）Vcc:電源接入引腳Vss：接地引腳XTAL1:晶振震蕩器接入的一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳接地）；XTAL2:晶體振蕩器的另一個引腳（采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩器信號的輸入端）。（2）控制線引腳（4 個）RST/Vpd:復位信號輸入引腳/備用電源輸入引腳；ALE:地址鎖存允許彳 t 號輸出引腳/編

11、程脈沖輸入引腳：EA:內外存儲器選擇引腳/片外 EPROM 程電壓輸入引腳；PSEN 外部程序存儲器選通信號輸出引腳。（3）并行 I/O 引腳P0.0-P0.7:一般 I/O 口引腳或數據/低位地址總線復用引腳；P1.0-P1.7:一般 I/O 口引腳；P2.0-P2.7:一般 I/O 口引腳或高位地址總線引腳;P3.0-P3.7:一般 I/O 口引腳或第二功能引腳所需器件如下表所列：廳 P元件類型元件參數元件個數備注1芯片AT89C5112晶振12M13電源電容10UF14電容30PF25電阻10K16電阻470147數碼管8段2共陽LE嗷碼管顯示器概述本設計中采用的是 7SEGCOM-AN

12、ODE 號數碼管，它是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管。實物如圖 3 所示:數碼管的分類數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元(多一個小數點顯示)；按能顯示多少個“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數碼管；按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM 的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極 CO 股到+5V,當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(

13、COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極 CO 限到地線 GNDb,當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。LE 吸碼管有兩種連接方法如下：共陽極接法。把發光二極管的陽極連在一起構成公共陽極，使用時公共陽極接+5V,每個發光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 共陰極接法。 把發光二極管的陰極連在一起構成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。圖 4 4LEDLED 數碼管有兩種連接方法測量數碼管引腳，分共陰和共陽兩類:找公共共陰和公共共陽：首先，我們找個電源(3 到 5 伏)和 1 個 1K(幾百歐

14、的也行)圖 3 37SEGCOMANOD7SEGCOMANOD 翌號數碼管的電阻，VCC$接個電阻后和 GN 戢在任意 2 個腳上，組合有很多，但總有一個 LED 會發光的，找到一個就夠了，然后 GNM 動，VCC(串電阻)逐個碰剩下的腳，如果有多個 LED(一般是 8 個)，那它就是共陰的了。相反用 VCC 不動，GND個碰剩下的腳，如果有多個 LED(一般是 8 個)，那它就是共陽的。也可以直接用數字萬用表，紅表筆是電源的正極，黑表筆是電源的負極。e41軟件設計方法圖 5 5 程序框圖定時/計數器初值計算(1)本電路應用 TIMER0MODE1 曲計數器的計時中斷法。1 秒等于 10000

15、00 微秒，而每一計時脈沖是 1 微秒，因此需輸入 100000 個計時脈沖，方可達到1 秒的時間。本設計中，設定中斷每次溢出時間 50mso(3)由上式得知，循環 20 次即可達到 1 秒定時，即：N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000X=65536-5000=15536=3CB0H(4)由上式得知 5000 個脈沖， 首先需設定 TL0=3CH,TH0=0B0H 此時第 1 次只要輸入 5000 個脈沖輸入，就會溢出；第 2 次至第 20 次，則需每 1000000 個計時脈沖，定時 1 秒。(5)上電時，顯示 60,開始倒數計時按下開關實現復位。軟件程序ORG00HSJM

16、PSTARORG1BHACALLSEG7SJMPT1S;ORG30HSTAR:MOVR2,#60;MOVR4,#20;MOVIE,#88H;MOVTMOD,#10H;MOVTH1,#3CH;MOVTL1,#OBOH;SETBTR1;ACALLDIS;SJMP$TIS:MOVTH1,#3CH;MOVTL1,#0B0H;DJNZR4,T1S1;MOVR4,#20;DJNZR2,T1S0;CLRTR1;T1S0:ACALLDIS;T1S1:RETI;SEG7:INCA;AMOVCA,A+PC;RETDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB99H,92H,82H,0F8H;DB80H,90H,8

17、8H,83H;DB0c6H,0A1H,86H,8EH;DIS:MOVA,R2;MOVB,#10DIVAB轉T1中斷服務程序倒計時初值定時中斷溢出計數器R剛值為20T1開中斷T1方式1定時初值定時初值啟動T1調用顯示子程序中斷程序重裝初值定時1SSJ否到1S,重置R4=20倒計時遞減倒計時結束，關定時器調顯示中斷返回的值加一取顯示斷段0至3的共陽型顯示碼4至7的共陽型顯示碼8至B的共陽型顯示碼C至F的共陽型顯示碼單字節十六進制數轉為十進制數MOVP1,A;顯示十位MOVA,BACALLSEG7MOVP2,A;顯示個位RET;子程序返回END軟件調試過程e41系統調試工具 keilC51KeilC

18、51 仿真器是一款利用 KEILC51 的 IDE 集成開發環境作為仿真環境的廉價仿真器， 是利用 SS蟲司具有 IAP 功能的單片機 SST89C5 涮作而成，主要是利用了 SST89C58 勺 IAP 功能，所謂 IAP 功能是 Inapplicationprogram 的英文縮寫，是在應用編程的意思，通俗一點講就是：它可以通過串口將用戶的程序下載到單片機中，可以通過串口對單片機進行編程。它之所以具有這種功能，實際上它有兩塊程序 flash 區，其中一塊 flash 中運行的程序可以更改另外的一塊程序 flash 區中的程序，正是利用這一特性才用它作成了仿真器，我們把仿真器的監控程序事先燒

19、入 SST89C58 監控程序通過 SST89C5 的串口和 PC!訊，當使用KEILC51 的 IDE 環境仿真時，用戶的程序通過串口被監控程序寫入 flash 程序區中，當用戶設置斷點等操作仿真程序時，flash 程序中的用戶程序也在相應的更改，從而實現了仿真功能。調試的主要方法：.啟動 Keilc51.新建一個工程。Project 菜單一Newproject,選擇好我們要保存的文件夾后，鍵入 Frist 保存。接著彈出 CPU1 型選擇框，我們選擇最常用的 AT89C51,按確定。.在工程中加入文件。新建一個文件，文件菜單 FileNew 我們再選擇：文件菜單FileSaveAs?（另存

20、為）彈出對話框后，我們文件名框中鍵入 First.c（注意文件后綴名是.c）保存。C 文件建好啦。現在我們把文件加入到工程中去。點擊 Target1 前面的+號，右鍵單擊 SourceGroup1選擇 AddFilestoGroup,SourceGroup1,選擇添加 Add。編譯運行，檢查程序是否有錯誤。e41系統調試工具 PROTEUSProteus 是一款 ED 做件，該軟件具有模擬電路仿真，數字電路仿真，單片機以及外圍電路組成的系統的仿真，RS-232 動態仿真，I2C 調試器，SPI 調試器，鍵盤和 LC 窿統的仿真，以及各種虛擬儀器，如示波器，邏輯分析儀，信號發生器等。該軟件目前支

21、持的單片機類型有：68000 系列、8051 系列、AV 隙列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列、ARMX 及各種外圍芯片。該軟件還支持大量的存儲器和外圍芯片，所以，該軟件是一款集單片機和SPIC 明析于一身的仿真軟件。調試方法：首先用 Keil 軟件將所譯成 HEXC 件，打開 Keil 軟件，新建一個文檔，輸入 C 程序，保存成 O 式文件，然后新建工程，連接單片機為 AT89C51,選擇 Optionsfortarget,選擇 OUTP 叮菜單，在CreateHEXFi 前打鉤，DeBu 好菜單中，Settings 選擇 ProteusV

22、SMSimulator,USEtf 打鉤，再次運行文件，成功后在目錄下會生成 HE 雙件，打開 Proteus 軟件，或直接點擊 DSNC 件，雙擊單片機模板，點擊文件夾式樣的圖標選擇對應的 HEX 區動文件，然后點擊開始，進行調試。e41焊接電路，對各節點測試導通性經過精心布局之后，下面就要開始硬件的焊接了。因為是第一次接觸焊接，所以在開始之前，老師先讓我們在壞板子上進行聯系，并給我們詳細講解了焊接所必須注意的事項。經:T-L!&priALEP33TWT073flWTT門gP3STIJAUJR啊XTAIZXLCITrBTLj：TESTk-工8同：圖 6 6 仿真圖圖 7 7 實物圖過

23、一番訓練之后，我們開始了實物焊接。焊接是一項細心的工作，稍不小心就會將萬能版燒壞。進過細心的焊接之后，各節點之間表面上看放佛已經接通了。但是我們還必須經過測量才能確定各點是否已經連通。確定各點連通之后，然后將程序燒錄到單片機中，插入插槽，連通電源。有關說明單片機自 20 世紀 70 年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關注，應用很廣、發展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發較為容易。由于具有上述優點，在我國，單片機已廣泛地應用在工業自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設備等各個方面，而 51 單

24、片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業設計通過對它的學習、應用，以 AT89S51 芯片為核心，輔以必要的電路，設計了一個簡易的電子時鐘，它由 4.5V 直流電源供電，通過數碼管能夠準確顯示時間，調整時間，從而到達學習、設計、開發軟、硬件的能力。設計總結課程設計是培養學生綜合運用所學知識，發現，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環節，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握單片機的開發技術是十分重要的。回顧起此次單片機課程設計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近四星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多