定时器_课程设计

1、二一 四二一五学年第学期精品西安理工大学高科学院课程设计报告书课程名称： 微机原理课程设计班 级：学 号：姓 名：指导教师：二一四年 十二 月 二十 日课程设计任务书2014 年 秋 季学期学生姓名学号专业方向计算机科学与技术班级题目名称定时器设计题目介绍60S后，用 8253 芯片做定时设计，当触动按钮的时候，开始计时， 计时结束， LED 灯亮。、课程设计总结报告要求、设计进度指导教师签字 :目录第 1章 方案论证1.1 课程设计的目的和要求1.2 总体设计 ,第 2章 硬件设计 ,22.1 AT89S51芯片概述 ,22.2 LED 数码管显示器概述 ,52.3 其他元器件介绍及参数选择

2、 ,78889第4章10第 3章 软件设计 ,3.1 程序框图 ,3.2 定时/ 计数器初值计算3.3 软件程序 , 调试与仿真4.1 Keil软件介绍及使用4.2 Proteus软件介绍及使用 ,10课程设计心得体会 , 11 参考文献 ,11第一章 方案论证1.1 课程设计的目的和要求1目的课程设计是微机原理课程教学的最后一个环节， 是对学生进行全面的系统的 训练。进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化， 真正的能够把 学过的知识落到实处， 能够开发简单的系统， 也进一步激发了学生再深一步学习 的热情，因此课程设计是必不可少的，是非常必要的。课程设计是提高学生单片机技术应用能力

3、以及文字总结能力的综合训练环 节，是配合单片机课程内容掌握、 应用得的专门性实践类课程。 通过典型实际问 题的实际，训练学生的软硬件的综合设计、 调试能力以及文字组织能力， 建立系 统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。 2要求利用 T0 产生 1 秒的定时，当 1 秒定时时间到，秒计时器价 1。秒计时到 60时， 自动从 0 开始。3. 目标通过课程设计， 使自己深刻理解并掌握基本概念， 掌握单片机的基本应用程 序设计及综合应用程序设计的方法。 通过做一个综合性训练题目， 达到对内容的 消化、理解并提高解决问题的能力的目的。1.2 总体设计本设计由硬件设计和软件

4、设计两部分组成，总电路如图 1所示，硬件设计主 要包括单片机芯片选择，数码管选择及晶振， 电容，电阻等元器件的选择及其参 数的确定；软件设计主要是实现 60秒计数程序的编写，包括利用中断实现 1秒的 定时及 60秒的计数。图1：60秒计数总体电路设计第二章 硬件设计2.1 AT89C51的芯片概述AT89C51是一个低功耗，高性能 CMOS 8位单片机，片内含 4k Bytes ISP(I n-system programmable的) 可反复擦写 1000次的 Flash 只读程序存储器， 器件采用 ATMEL 公司的高密度、 非易失性存储技术制造， 兼容标准 MCS-51指令系统及 8 0

5、C51引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash存储单元，功能 强大的微型计算机的 AT89C51 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解 决方案。 AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方其工作电压在 4.5 V,一般我们选用 5V 电压。外形及引脚排列如图 2所 示主要特性·与 MCS-51 兼容· 4K 字节可编程闪烁存储器 ·寿命： 1000写/ 擦循环·数据保留时间： 10 年 ·全静态工作： 0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定· 128 ×8位内

6、部 RAM· 32 可编程 I/O 线·两个 16位定时器 / 计数器 ·5个中断源·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路 管脚说明（1）电源及时钟引脚（ 4个）Vcc: 电源接入引脚Vss：接地引脚XTAL1 ：晶振震荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地） ;XTAL2: 晶体振荡器的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡器 信号的输入端）。（ 2）控制线引脚（ 4个）RST/Vpd ：复位信号输入引脚 / 备用电源输入引脚；ALE ：地址锁存允许信号输出引脚 / 编程脉冲输入引脚：

7、EA:内外存储器选择引脚 / 片外 EPROM 编程电压输入引脚； PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚。（3）并行I/O 引脚P0.0-P0.7：一般I/O 口引脚或数据 / 低位地址总线复用引脚；P1.0-P1.7：一般I/O 口引脚；P2.0-P2.7：一般I/O 口引脚或高位地址总线引脚；P3.0-P3.7：一般I/O 口引脚或第二功能引脚振荡器特性 :XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置 为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件， X TAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部

8、时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。2.2 LED数码管显示器概述本设计中采用的是 7SEGCOM ANODE 型号数码管， 它是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。实物如图 3 所示：图 3：7SEGCOM ANODE 型号数码管数码管的分类数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多 一个发光二极管单元(多一个小数点显示)；按能显示多少个“18位”、可分为2位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极 数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM) 的数码管。共阳数码管在应用时应将

9、公共极 COM 接到+5V ，当某一字段发光二 极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时， 相应 字段就不亮。 。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当 某一字段发光二极管的阳极为高电平时， 相应字段就点亮。 当某一字段的阳极为 低电平时，相应字段就不亮。LED 数码管有两种连接方法如下： 共阳极接法。 把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极， 使用时公共阳极 接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用

10、时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。LED数码显示器的显示段码为了显示字符，要为 LED 显示器段码（或称字形代码），组成一个 8字形字符的 7段，再加上 1个小数点位，共计 8段，因此提供给LED 显示器的显示段码为 1个字节。各段码位的对应关系如下表所示 .十六进制数及空白字符与 P的显示段码段码位D7D6D5D4D6D2D1D0显示段pdgfedeba字型共阳极段码共阴极段码字型共阳极段码0C0H3FH990H1F9H06HA88H2A4H5BMB83H3B0H4FHCC6H499H66HDA1H592H6DHE86H682H7DHF84H7F8H07H空白FFH8

11、80H7FHP8CH数码管的驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的 数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码 都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 -十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静 态显示则需要 5×840根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51单片机可用的 I/O 端口才 3 2个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱

12、动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之 一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 "a,b,c,d,e,f,g,dp的" 同名端连在一起， 另外为每 个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片 机输出字形码时， 所有数码管都接收到相同的字形码， 但究竟是那个数码管会显示出字形， 取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控 制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管 的的 COM 端，就使各

13、个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每 位数码管的点亮时间为 1 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应， 尽管实 际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显 示数据，不会有闪烁感， 动态显示的效果和静态显示是一样的， 能够节省大量的 I/O 端口， 而且功耗更低。精品数码管参数8 字高度： 8 字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为 0.25-20英寸。长*宽*高：长数码管正放时，水平方向的长度；宽数码管正放时，垂直方向 上的长度；高数码管的厚度。时钟点：四位数码管中，第二位 8 与第三位 8 字中间

14、的二个点。一般用于显示时钟中 的秒。数码管应用数码管是一类显示屏 通过对其不同的管脚输入相对的电流 会使其发亮 从而显示出 数字能够显示 时间 日期 温度 等所有可用数字表示的参数由于它的价格便宜 使用简单 在电器 特别是家电领域应用极为广泛 空调 热水器 冰箱 等等绝大多数 热水器用的都是数码管 其他家电 也用液晶屏与 荧光屏 数码管使用的电流与电压电流：静态时，推荐使用 10-15mA；动态时， 16/1 动态扫描时，平均电流为 4-5mA， 峰值电流 50-60mA。电压：查引脚排布图， 看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用 1.9V 乘以每段 的芯片串联的个数；当绿色时，使用 2

15、.1V 乘以每段的芯片串联的个数。怎样测量数码管引脚，分共阴和共阳 ?找公共共阴和公共共阳： 首先，我们找个电源（ 3 到 5伏）和 1 个 1K（几百欧的也行） 的电阻，VCC 串接个电阻后和 GND 接在任意 2 个脚上，组合有很多，但总有一个 LED 会 发光的，找到一个就够了，然后 GND 不动， VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多 个 LED （一般是 8个），那它就是共阴的了。相反用 VCC 不动， GND 逐个碰剩下的脚， 如果有多个 LED （一般是 8 个），那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表，红表笔是 电源的正极，黑表笔是电源的负极。2.3 其他元器件介绍及参数选

16、择 本设计中还用到其他一些元器件，例如：晶振，电容，电阻排，电解电容，开关等等。晶振采用频率为 12MHZ ，连接的两个电容为 30pF；电阻排为 470*8，能够实现 8 个 470 欧电阻的等效替换；电解电容为 10u。3.1 程序框图第 3章 软件设计3.2 定时/ 计数器初值计算T89S51单片机的内部 16位定时/ 计数器是一个可编程定时 / 计数器，它既可以工作在 13 位定时方式， 也可以工作在 16位定时方式和 8 位定时方式。只要通过设置特殊功能寄存器 TMOD ，即可完成。定时 / 计数器何时工作也是通过软件来设定 TCON 特殊功能寄存器来 完成的。现在我们选择 16位定

17、时工作方式，对于 T0来说，最大定时也只有 65536us，即 65.536ms， 无法达到我们所需要的 1 秒的定时，因此，我们必须通过软件来处理这个问题，假设我们 取 T0 的最大定时为 50ms，即要定时 1 秒需要经过 20 次的 50ms的定时。对于这 20 次我们 就可以采用软件的方法来统计了。因此，我们设定 TMOD 00000001B，即 TMOD 01H下面我们要给 T0 定时/ 计数器的 TH0 ，TL0 装入预置初值，通过下面的公式可以计算 出TH0（21650000） / 256TL0（21650000） MOD 256当 T0 在工作的时候，我们如何得知 50ms 的

18、定时时间已到，这回我们通过检测 TCON 特殊功能寄存器中的 TF0 标志位，如果 TF01 表示定时时间已到。3.3 软件程序SEC EQU 30H ;秒计数单元COUNT EQUORGSTART: MOVMOVMOVMOV31H ;50ms计数单元00HSEC,#0;秒计数单元清零COUNT,#00H ;50ms计数单元赋初值TMOD,#01H ;设 T0 为方式 1 TH0,#3CHMOV TL0,#0B0H ;50ms定时初值SETB ET0 ;允许 T0 中断SETB TR0;启动 T0 计数;显示程序 DISP:MOV A,SECMOV B,#10DIV ABMOV DPTR,#D

19、ISP_TAB ;查表得到字形码 MOVC A,A+DPTRMOV P0,AMOV A,B MOVC A,A+DPTRMOV P2,A ;50ms定时中断服务程序 TS: JNB TF0,TSCLR TF0MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HINC COUNTMOV A,COUNTCJNE A,#20,NEXTMOV COUNT,#0MOV A,SECADD A,#1;秒加 1MOV SEC,A;存秒CJNE A,#60,NEX ;不到 60 秒则退出MOV SEC,#0;秒单元清零NEXT: LJMP TS NEX: LJMP DISPDISP_TAB:DB 3FH,06H,5

20、BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH END第四章 软件调试4.1 系统调试工具 keil c51Keil C51 仿真器是一款利用 KEIL C51 的IDE 集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真 器，是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成，主要是利用了 SST89C58的IAP 功能，所谓 IAP功能是 In application program 的英文缩写，是在应用编程的意思，通俗一点 讲就是：它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中， 可以通过串口对单片机进行编程。 它之所以具有这种功能，实际上它有两块程序 flash区，其中一块 fla

21、sh中运行的程序可以更 改另外的一块程序 flash区中的程序，正是利用这一特性才用它作成了仿真器，我们把仿真 器的监控程序事先烧入 SST89C58，监控程序通过 SST89C58的串口和 PC通讯，当使用 KEIL C51的IDE 环境仿真时，用户的程序通过串口被监控程序写入 flash程序区中，当用户设置断 点等操作仿真程序时， flash程序中的用户程序也在相应的更改，从而实现了仿真功能。调试的主要方法 ：1. 启动 Keil c512. 新建一个工程。 Project菜单New project ，选择好我们要保存的文件夹后， 键入 Frist 保存。接着弹出 CPU类型选择框，我们选

22、择最常用的 AT89C51,按确定。3. 在工程中加入文件。新建一个文件，文件菜单 File New，我们再选择：文件菜单 File Save As?（ 另存为）弹出 对话框后，我们文件名框中键入 First.c（注意文件后缀 名是 .c）保存。C文件建好啦。 现在我们把文件加入到工程中去。 点击Target 1前面的 +号， 右键单击 Source Group 1选择 Add Files to Group ，Source Group 1，选择添加 Add。 编译运行，检查程序是否有错误。4.2 PROTEUSProteus是一款 EDA 软件，该软件具有模拟电路仿真，数字电路仿真，单片机以及外 围电路组成的系统的仿真， RS-232动态仿真， I2C 调试器， SPI 调试