基于加减法单片机

1、课程设计用纸常熟理工学院电气与自动化工程学院微机原理与接口技术课程设计题目基于1602加减法计数系统的设计姓名：学号：班级：指导教师：起止日期：2015.7.6 2015.7.10目录第1章引言11.1设计任务与要求11.2作品设计思路及方案 2第2章硬件设计22.1单片机功能的介绍22.2 proteus 介绍32.3电路原理图42.3.1复位电路42.3.2晶振电路52.3.3 指示灯电路设计 52.3.4 AT89C51 单片机62.3.5 74LS48 芯片介绍72.3.6七段数码管8第3章软件设计93.1软件主程序设计93.2软件设计的流程图93.3软件代码10第4章系统调试14总结

2、17参考文献18课程设计用纸第1章引言抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合中，它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。本课题是利用89C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器原理，将软、硬件结合起来，使得系统能够正确的进行 计时，数码管可以正确的显示时间和选手号码。同时系统能后实现：在抢答过程中只有 在主持人按下开始抢答键开始之后 5秒以内抢答才被认为抢答有效，如果在开始抢答之 前抢答则被视为犯规（抢答无效）。在抢答成功之后相应的发光二极管会点亮，数码管也 会显示选手的号码。同时还有主持人控制的系统复位键，以实现系统的复位。还有按键 锁定，在第一个

3、选手抢答成功或者犯规状态下其他按键均无效。1.1设计任务与要求1、抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按键S0S3表示。2、设置一个系统复位和抢答控制按键 S,该按键由主持人控制的。3、 抢答器具有数码显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED 数码管上显示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人讲系统复位为止。4、参赛选手在规定时间内抢答，则抢答有效，定时器停止工作，显示器上显 示选手的编号并保持到支持人将系统清除位置。5、若再规定时间内没有人抢答，则数码管关闭，违规灯亮，那主持人则按复 位按键，跳至下一题。1.2作品设计思路及方案方案：该设计中采用AT89C51

4、芯片、LED显示器、LED灯和一些独立式按键构成一个简易四路抢答器。设计中是采用单片机的内部定时器进行定时，原理框图如图1所示。图1整个抢答器的工作原理是：在正常的供电状态下， 开始抢答时利用单片机倒计时，并由单片机将所需要显示的数据送到 LED显示器的输入口，当有按键按下时则执行相应按键功能程序。知识点：AT89C51数码管、定时中断、按键、 74LS48第2章硬件设计2.1单片机功能的介绍单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 I/O 设备。概括的将：一块芯片就成了一台计算机。它的体

5、积小、质量轻、价格便宜，为学 习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最 佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家 用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名 称前冠以形容词一一“智能型”，如智能型洗衣机等。单片机是由运算器、控制器、储存器、输入输出设备构成。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执 行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来， 这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的。该设计中使用的是MCS-51系列单片机。

6、AT89C51单片机特点如下：1、 可靠性好：单片机按照工业控制要求设计，抵抗工业噪声干扰优于一般的CPU程 序指令和数据都可以写在ROM内,许多信号通道都在同一芯片，因此可靠性咼，易扩充。2、单片机有一般电脑所必须的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可 扩充为各种规模的微电脑系统。3、控制功能强：单片机指令除了输入输出指令，逻辑判断指令外还有更丰富的条件分 支跳跃指令。2.2 proteus 介绍Proteus软件是一种低投资的电子设计自动化软件，提供可仿真数字和模拟、交流 和直流等数千种元器件和多达30多种个元件库。Proteus软件提供多种现实存在的虚拟 仪器仪表。此外，Pr

7、oteus还提供图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的 方式实时地显示出来。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标。一台计算机、一套电子仿真软件，在加上一本虚拟实验教程，就可以相当于一个设 备先进的实验室。以虚代实、以软代硬，就建立一个完善的虚拟实验室。第9页2.3电路原理图:A匸巴4H ；;上匚-tLL'J I.上 D3 ! -ri4 -:pzirkFZiVXB ITSaiB rZJTA11 rSL-AiE !2*AI3 m细*FJJDID in -BT'fr JZtTFE B3iim PJi皿 rJT ii fj_iTnr赳"UAB41MHI«lLT

8、44图2电路工作原理为：接通电源后，主持人讲按动复位按键使电路为原态，除去“空闲” 灯亮外，其他灯都是灭，数码管亦不显示任何东西；当主持人按动开始键后，所有的灯 都会闪烁，数码管显示，定时器开始进行 5秒倒计时。选手在定时时间内抢答是，抢答 器完成：优先判断、编码锁存、编号显示。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢 答、数码管显示第几号选手成功抢答，其他按键按下（除复位按键）均被视为无效。2.3.1复位电路如图3所示为复位电路：可以在程序运行出错或操作错误系统处于死锁状态时手动复位单片机。在复位后，单片机内存以及各寄存器的值变为初始值。2.3.2晶振电路晶振电路：单片机使用内部时钟时，时钟引

9、脚XTAL1和XTAL2外加石英晶体和微调电容，构成了一个稳定的自激振荡电路，电路中的电容C2和C3的典型值通常选择为1533pF,本系统中使用的是30pF的电容，该电容的大小会影响振荡器频率的高低。晶 振频率的范围通常是在1.2 40MHz本系统中使用的是12M的晶振，晶体的频率越咼， 单片机的处理速度也就越快。在硬件电路的设计时，晶体和电容尽可能与单片机芯片靠 近，以减少寄生电容，可以保证振荡器更稳定、可靠的工作。电路如图所示：图42.3.3指示灯电路设计如图5所示为指示灯电路，采用共阳极的方式，为低电平时发光二极管点亮，即发光二极管的正极接的是高电平，另外一段接到单片机的P1 口的P1.

10、0 P1.3，当其对应的按键按下时，相应的二极管就会被点亮。图52.3.4 AT89C51 单片机AT89C51单片机内部是由 CPU 4KB的FPEROM128B的RAM两个16位的定时/计数 器TO和T1, 4个8位的I/O端口 P0 P1、P2、P3等组成。单片微机内部最核心的部分是 CPU CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入 /输出端口的数据传输、数据 的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两部分。 控制器又程序计数器PC指令储存器、指令译码器、实时控制与条件转移逻辑电路等组成。 它的功能是对来自存储器中的指令进行译码，通过实时控制电路

11、，在规定的时刻发出各种 操作所需的内部和外部的控制信号，使各部分协调工作，完成指令所规定的操作。运算器 由算术逻辑器部件ALU累加器ACC暂存器、程序状态字寄存器 PSW BCD码运算调整电 路等组成。如图5所示。PSENALE2.3.5 74LS48芯片介绍74LS48是一种常用的七段数码管译码器驱动器。在A B C D端口输入信号，则在输出高低电平驱动七段数码管显示。如图7.1 ，其真值表如表7.2所示。1J2 ' FAQA QH131a12"5"c11V i"TH-BHIIO nilOE9ntI?-LTO"T4-图7.1十进 制数 或功 能

12、输入BI/RBO输出备注LTRBIDCBAabcdefg0HH0000H111111011Hx0001H01100002Hx0010H1101r 1：013Hx0011H11110014Hx0100H01100115Hx0101P Hr 1：01111116Hx0110H1 01 011111117Hx0111H11100008Hx1000r hr 1r 111111:9Hx1001H111001110Hx1010H000110111Hx1011H:0：01100 :112Hx1100H010001113Hx1101H100101114Hx1110H:0：001111:15Hx1111H000

13、0000BIHxxxxxL00000002RBIxL0000L1 01 00000 10 13LTLxxxxxH11111114表7.22.3.6七段数码管本系统中采用的是共阴极接法，七段数码管内部实质上就是七个LED发光二极管,把它们排列成一个8字的形状，控制这些发光二极管的灯亮灭情况，从而显示出不同的 数字。如图8所示。图8第3章软件设计3.1软件主程序设计在抢答过程中，有多个信号输入主电路中，单片机内部的寄存器工作，并识别、记 录第一个抢答的人，同时内部的定时器停止工作，数码管显示第一个抢答的人的数字。采用定时/计数器o,采用的是方式1,在设计中包括：主程序（超时判断、复位判 断、开始判

14、断、抢答判断、显示程序）、始终中断服务程序、重置时钟程序。3.2软件设计的流程图课程设计用纸3.3软件代码#in elude <reg51.h>#defi ne uint un sig ned charuint s = 0, ms = 0;enum qdztkon gxia n = 0,Ready = 1,qia ngda = 2,qdzt;void Timer() interrupt 1 using 1 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ms +;s += ms /20;ms %= 20;s %= 60;void chon g

15、zhi()EA = 1;ETO = 1;TMOD = 0x01;TRO = 0;ms = 0;s = 0;uint En code( uint c)uint i, mask = 1;if(c = 0)return 0;for(i = 0; i < 8; i+)if(c & (mask << i) = 0) return i + 1;void main()uint led = 0xff;uint disp = 15;uint butt on;uint weigui = 0;const uint chaoshi = 5;cho ngzhi();while(1)if(qdz

16、t = kon gxia n)P0 =0xfe;else if(qdzt = Ready)P0 =0xfd;else if(qdzt = qia ngda)P0 =0xfb;else qdzt = 0;if(chaoshi - s = 0)weigui = 1;disp = 15;qdzt = kon gxia n; chon gzhi();button = P3;if(button & 32) = 0)disp = 15;led = 0xff;qdzt = kon gxia n;weigui = 0;chon gzhi();if(button & 16) = 0)qdzt =

17、 Ready;P1 = 0;TRO = 1;if(button & 15) != 15)if(qdzt = kon gxia n)weigui = 1;if(qdzt != qia ngda)第1页课程设计用纸led = (button & 15) + 240; disp = Encode(button & 15);qdzt = qia ngda;chon gzhi(); if(weigui)led &= 127;if(qdzt = Ready)disp = chaoshi - s;P1 = led;P2 = disp;第4章系统调试完成硬件电路和软件电路的设计

18、后，需要对整个系统进行调试。系统调试时整个设 计的最后一步，也是很关键的一步，调试过程就是将理论联系实际的论证过程，也是验 证实践是否与理论相符合的过程。综合调试：（1）开机接通电源后，“空闲”指示灯点亮，数码管不显示。第145课程设计用纸II I口 . <叩xnn FDJiXEil ?DW3 - QJlftDJ 用 irtii FB±iHy& 书 33i WiW&.吹他 PZZ13 陀仙 PE訥乜 咗9AU F2 3A1.»P liTRLi-NTCF J «rFjjtrmmmR3alrtTg1 cM -1 和fabHSJjE hDILTLU

19、p(2) 测试各组抢答按键当主持人按动开始，“空闲”灯灭，“就绪”灯迅速点亮，D1D4灯快速闪烁，开始 进行5秒倒计时，数码管显示倒数时间，选手可以抢答。II旳'faijLJh.応bUL押 b"卜XIWan V4DD即dMi rn -ujj PD.itfVU)- Anarue PDXDC-u. .1i?n«r- p? 1AU>FEEW >LE 孚r*j_S" rPZ W.13 册3“P2 7-1 Cpin jll 1口 EM im)F1JFlUPi£F16 fiTpjijfr F1S5W !3.5iW*卄H:F电乜电P 电Ebriuj

20、 RBL4LF»IT选手在5秒时间内按动按键，那“抢答”灯点亮，数码管显示第几号选手的数字,相应的LED灯也会点亮FQ1! Ai|XTiHLErniHii-*-怛rcuiAi*怛agVZT10.7 AD?-07 牡PTE-I忡”aLE03$ i-rzfl-/iii -t IEpi 1EEF3 nnrfll F 口Fl *P3nTBP15 MbFJST»总MTLTC-7l即钊.g* l自如(3) 违规抢答当主持人读题过程中，而未宣布抢答开始时按下抢答按键。数码管显示该违规组号, 相应的LED灯也会亮，“违规”和“抢答”灯同时点亮。Ec - *LE联：-I.:飞'1Z"IT-OCRYST.:_LR1-'C1I *空5.LPWPDmiDCIP口 "笊 IM阳3皿XTAIZP 口环陌PH的右P口PZ.i'A陀MBFttl-FZ-SiHIIALEF2.*iA12EKPZSAigP21*町切啪1Pl iiTFiPJ tjti UP1.#P3.O3*15P3#nP1jSPlfilWF1.Tpj.tTO9«4r:Tfetts闭: 卜 LHi-OHiEEN "" - 1 LEI-O剁zz匹I6"Fig'>2Ts37JSfltt