单片机计数器设计报告..

1、HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY单片机系统课程设计报告学院（部）：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：指导老师：班级：学号2013年12月单片机系统课程设计报 告一：系统设计要求：1 .最大计数值为：99时59分59秒9/10 秒，约100小时。2 系统采用2个按键控制输入，其中一个按键用作系统清0,另一个按键用作秒表的启动 /停止。3. 系统采用7个LED数码管实现计时显示。4. 电路原理图：使用protel或visio 或proteus 绘制。5. 编程思路，用visio画程序设计流程图，且用文字描述二:系统设计：1:总体方案的设计数字秒表具有显

2、示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。本设计中用 单片机和数码管组成数字秒表，力求结构简单。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显 示电路组成。主控制器采用单片机AT89C51，显示电路采用七位共阳极数码管显示计时时 间。2.硬件设计2.1.:输出设计：设计要求在数码管上进行数据显示，输出硬件设计可以采用1个BCD七段译码器 74LS47驱动数码管的段选端，输出字形信息，采用3 8译码器输出作为动态扫描时数码 管的位选痛信号。这样在一定程度上节约了单片机的硬件资源，也简化了软件设计时的任 务量。在硬件设计时还应当注意一下问题：（1）数码管接口

3、方法与动态扫描原理；（2）时、分、秒计数单元地址的分配及BCD码的调整方法；（3）按键识别与消除抖动的方法。2.2 :显示设计：数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用数码管显示时 间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。秒表设计原理图如图1.0所示。单片机采用通用的AT89C51 芯片，显示器为7个共 阳极LED数码管，用1个BCD七段译码器74LS47驱动数码管（74LS47的输入为BCD码， 其输出级为集电极开路输出，可直接驱动七段数码管，具有首尾消零等特点），用3 8译 码器74LS138的输出作为动态扫描时数码管的选通信号。因为采用了上述两

4、个芯片，所以 在对数码管进行扫描显示时，只需要单片机的7条I/O线就能完成显示功能。电路图中采用P1.0P1.3 作为显示数据值的输出，连接在BCD七段译码器74LSS4的 1310管脚上（译码器74LS47的BCD码输入端）；P1.4P1.6 作为扫描值的输出端连接在 3 874LS138 译码器的输入端（74LS138 的A,B,C）。因此，写程序应将P1 口的高四位为扫 描值，低四位为显示数据值（分离BCD码）。单片机的P0.0P0.1 分别接在两个开关上， 以控制启动/停止和清零。秒表系统功能如下：（1）开机时，秒表显示从00:00:00:0 开始计时。（2）按键S1控制秒表的启动/停

5、止。（3）按键S2控制秒表的清零。硬件电路按总体框图进行设计：图1 :硬件电路总体框图三：系统总体电路的设计AT89C51 单片机为主电路的核心部分，各个电路均与单片机相连，由单片机统筹协调 各个电路的运行工作。开始键和暂停键使用了检测的方法，所以需要连到单片机的P0.0和P0.1引脚上， 对这两个I/O 口进行循环扫描，检测是否按下。显示电路由七位数码管组成，采用动态显示方式，因此有8位段控制和7位位控制， 并且通过74LS47译码器进行控制8位段控制，接P1 口，P1.0P1.3 分别控制数码管的a b c d e f g显示，位控制有3 8段译码器74LS138进行位控制接在P1.4P1

6、.6 的I/O 口上， 对数码管实现位控制。系统总体电路如下图所示：raiaxn 吃lairnr nuRTTF3VFU P35/FI PJQiJh erxinr .1 2 n L -:FCmon PQIM3I FOJfflJDZFD.4M+P97WD?HVI世EJQ 越ji -a2J(4I2bill9申|口sT8图2 : 总体电路图四：软件设计4.1主程序设计本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、显示子程序和扫描子程序组成。 其中主程序是整个程序的主体。可以对各个中断程序进行调用。协调各个子程序之间的关 系。主程序：首先进行初始化。设置秒表的计时初值为00:00:00:0 ，设置T0高

7、低位初值， 且允许T0中断。然后检测S1S2是否按下，当S1按下时，启动T0进行4ms定时，开始进 行计时。系统主程序流程图：置显示 初值：00.00.00.0主程序置TO为4ms定时开TO中断Y启动，停止，清零图3:主程序流程图4.2 :定时器T0中断服务子程序：中断服务子程序的作用是进行“时”、“分”、“秒”的计时与显示。定时器TO用于定0.1秒计数单元进行加1操作。时2AH（时）内存单元中。在计数单元秒满60进位。时，定时周期设为4ms，中断累计25次（即0.1秒），对 间计数值分别存放在2DH（0.1 秒）、2CH（秒）、2BH（分）、 中采用组合BCD码计数，0.1秒是满10进位，时

8、、分、0.1S计时采用内部中断方式计时，通过内部中断设置4ms的定时溢出中断，单片机的频率 为12MHz，则机器周期为1us，要实现4ms的定时，在4ms内需要计数N次：:N=4ms 十 1us=4000 次 令定时器/计数器0工作方式1下，此时计数初值X为：:X=最大计数值M-计数次数N=65536-4000=61536=0F060H即向TH0写入计数初值0F0H,向TL0写入计数计数初值60H。TMOD 初始化：TMOD=00000001B=01H。GATE=0 ，C/T=0 ，M仁0，M0=1.TCON 初始化：TR0=1 ，启动T0。IE初始化：开放中断EA=1 ，允许定时器T0中断E

9、T0=1。定时器T0中断服务程序流程图如图所示：图4 : TO中断服务流程图显示子程序DISP:DISP 子程序的作用是分别将时间计数单元2DH（0.1 秒）、2CH（秒）、2BH（分）、2AH（时）中的十进制时间值（组合BCD码）转化为个位和十位（分离BCD码） 并分别存放在显示缓冲中。显示缓冲区的地址为20H26H。其中20H中存放0.1秒数据，21H22H 中存放秒数据，23H24H 中存放分钟数据，25H26H 中存放小时数据。由于每一 个地址单元内均为分离BCD码，用BCD七段译码器74LS47直接进行译码，因此不需要 软件方式对BCD码数据进行译码。扫描子程序SCAN:SCAN 的

10、作用是把显示缓冲区中的数据依次送往显示器显示。把扫描值 作为高4位，显示数值作为低4位，输出到P1 口，以完成显示。因为采用3 8译码器74LS138 作为扫描输出，故用28H单元存放扫描指针，即28H单元中存放的是数码管的序号。显示 时，只需取出20H26H 某一地址中的数据，并从P1 口的低4位输出，同时P1 口的高四 位作为扫描值输出，这样就能保证数码管正常工作。4.3 系统调试Proteus ISIS 是英国Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件，它可以仿真、 分析各种模拟器件和集成电路。该软件的主要特点为：实现了单片机仿真和SPICE电路仿 真相结合的功能，支持目前主流

11、单片机系统的仿真，提供了软件调试的功能，具有强大的 原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极 其强大。在电子领域中起到了很大的作用，它的出现仿真不需要先焊接电路板，可以先仿 真调试通过之后再焊接电路，节省了不少在硬件调试上花费的时间。打开已经画好的Proteus DSN 文件，双击图中的AT89C51芯片，就弹出一个窗口，在 program file项中通过路径选择在keil中生成hex文件，双击选中后确定，这样仿真图中的AT89C51芯片就已经读取了本设计中的hex文件。然后进行仿真，仿真图如下所示：也|+丟心 LIS 3r nrnjEBinn* !

12、icw ajiHsiii)MSi 舟出冏简 ilFtanffiUJ inii：i凶 书 辱帕|国|可 寺丨*独鱼亀a |呼& m#丿jxi妙直揮 血甜 色-.片 EE*:.HT&KSI BLrrciN IFU11附一也丘百 Cflrfi fM.MTdri iria PtNP:3-3in?Fipf斗p4/nriars/TiFl?PtTIIWIT： oooean*!IE+1IMMiLH :ruhrP0EM40 r1r| ET.MHXT roswoE OMKd 觸KrbMW7W| 卜 |W | 丁 I-.aMJSED OijXi占?ma i他a 由zT:lTi7 Tr图5: proteus 仿真图五

13、：源程序ORG 0000HJMP STARTORG 000BHJMP TIMOSTART:MOV SP,#70HMOV 28H,#00MOV 2AH,#00HMOV 2BH,#00MOV 2CH,#00MOV 2DH,#00MOV P1,#0F0HMOV R5,#1MOV TMOD,#O1HMOV TH0,#0F0HMOV TL0,#60HMOV IE,#82HMOV R4,#25LOOP:JB P0.0,N2CALL DELAYSETB TR0MOV A,R5CPL AMOV R5,AN1:JNB P0.0,$CALL DELAYN2:JB P0.1 ,L OOPCALL DELAYCJNE

14、 R5,#0,LOOPCLR TR0JMP STARTN3:JNB P0.1,$CALL DELAYJMP LOOPTIMO:MOV THO,#OFOHMOV TL0,#60HPUSH ACCPUSH PSWDJNZ R4,X2MOV R4,#25CALL CLOCKCALL DISPX2:CALL SCANPOP PSWPOP ACCRETISCAN:MOV R0,#28HCJNE R0,#7,X3MOV R0,#00X3:MOV A,R0ADD A,#20HMOV R1,AMOV A,R0SWAP AORL A,R1MOV P1,AINC R0RETCLOCK:CJNE R5,#1,X4M

15、OV A,2DHADD A,#1DA AMOV 2DH,ACJNE A,#10H,X4MOV 2DH,#00MOV A,2CHADD A,#1DA AMOV 2CH,ACJNE A,#60H,X4MOV 2CH,#00MOV A,2BHADD A,#1DA AMOV 2BH,ACJNE A,#60H,X4MOV 2BH,#00MOV A,2AHADD A,#1MOV 2AH,ACJNE A,#99H,X4MOV 2AH,#00X4:RETDISP:MOV R1,#20HMOV A,2DHMOV R1,2DHINC R1MOV A,2CHMOV R1,AMOV B,#10DIV ABMOV R1

16、,BINC R1MOV R1,AINC R1INC R1MOV A,2BHMOV B,#10HDIV ABMOV R1,BINC R1MOV R1,AINC R1MOV A,2AHMOV B,#10HDIV ABMOV R1,BINC R1MOV R1,ARETDELAY:MOV R6,#60HD1:MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETEND六：总结经过两个星期紧张而充实的单片机实训，老师所要求的程序最终在自己的努力下调 试出来了，并且通过了老师的验收，这次实训让我有了很大的收获。从刚开始接到课题： 一个计数到99小时59分59秒0.9秒的计时秒表如何实现。所需的

17、数码管有七位，直接利 用单片机的I/O 口显然很难实现，通过老师的指导，通过利用扫描方式来控制八段数码管， 这样既能节省很多硬件资源，又可以在排线布局方面节省很多时间，使整体电路简洁明了。 因此：如何实现扫描控制成为了本次课题的重点突破目标。在前期的准备过程之中，通过 认真翻阅课本，分析单片机的内部工作原理和每条语句的功能。对单片机内部的组成结构 和单片机指令运用上应当注意的问题，认真查找参考书，翻阅资料。有些指令虽然能够使 用，但比较复杂，如何更的使用指令，并且更加合理的利用指令方面有所欠缺。因此，我 从图书馆借来许多单片机设计方面的书籍来看，认真分析程序，从程序中结合自己所学过 的知识认真

18、分析，如何把指令更好的运用到自己到自己的设计之中去。在秒表设计的另一 设计中：中断计时功能也十分重要。如何正确使用指令完成所需要的功能，都需要对程序 进行很好的分析。通过认真调试才能更好的运用。平时书上所学的零碎的只是进行整理， 各种语句的功能和使用方法，只有通过多学多调试，进行仿真才能真正掌握。在设计过程中出现的问题也是挺多的：首先由于对程序的编写设计量不足，容易出现 不知如何入手的情况，通过对程序多分析，然后自己从一些简单的程序开始编译调试，逐 渐熟悉，由简单到复杂，每个程序都是有很多语句组合在一起来实现其功能的，这样在编 写时可以减少很多的麻烦。其次：有时候，在理论上编程没有什么错误，但是在调试和仿 真的时候出现错误，通过查阅资料得知，单片机内部执行程序的有些区域是有限制的，超 出区域会出现运行错误。在仿真时与在理论上也有很多的差别，因为要考虑硬件部分的因 素。通过查找问题出现在哪一部分，并且近一步分析一些相同指令的功能，进行替换之后 进行仿真是是否符合仿真电路，解决问题。在使用proteus 绘制电路图示，如何布局才能 使整体更合理，如何更好地使用各个单片机的I/O 口都需要知晓其原理。另外，在proteus 中如何快速查找各种元件，节约时间绘制电路图时间，都是需要多查阅资料的。第三：在 编写软件过程中，如何