单片机的课程设计

1、目录一、篮球计时器作用.错误 !未定义书签。二、设计的具体实现.错误 !未定义书签。1. 系统概述 .错误 !未定义书签。总体设计思路及方案.未定义书签。流程图 . .错误 !错误 !未定义书签。计数原理.3定时器工作方式.错误!未定义书签。2. 单元电路设计.错误 !未定义书签。8051单片机 .错误 !未定义书签。两个基本电路.错误 !未定义书签。八段数码管的驱动方式.错误 !未定义书签。3. 软件程序设计 .错误!未定义书签。单片机的定时器设计一、篮球计时器的作用在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24 秒，否则就视为犯规。本课程设计的“篮球竞赛24 秒定时器”，可用于篮球比赛中对

2、球员持球时间作24 秒时间限制。一旦球员的持球时间超过了24 秒，它自动报警，从而判定此球员犯规。二、设计的具体实现1. 系统概述总体设计思路及方案图 总设计图流程图：最小系统，就是最简单的输出/ 输入构成，并且能实现最基本的运行条件，如应有供电、 时钟附属电路等。 单片机的最小系统包括晶振电路复位电路和电源 ， 这时最小系统基本组成当然还可以添加矩阵键盘数码管等。此实验的原理是，利用单片机的最小系统， 通过锁存器 74HC573控制数码管，来实现 30 秒定时器的功能。图最小系统计数原理80C51 单片机内部设有两个16 位的可编程定时器 / 计数器。在定时器 / 计数器中除了有两个16 位

3、的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。定时器 / 计数器的结构16 位的定时 / 计数器分别由两个8 位专用寄存器组成，即： T0 由 TH0和 TL0构成； T1 由 TH1和 TL1 构成。每个寄存器均可单独访问。这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。此外，其内部还有一个8 位的定时器方式寄存器TMOD和一个 8 位的定时控制寄存器TCON。这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。定时计数器的原理当定时器 / 计数器为定时工作方式时， 计数器的加 1 信号由振荡器的12 分频信号产生，显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于 1

4、2 个振荡周期，所以计数频率 fcount=1/12osc 。如果晶振为 12MHz，则计数周期为：T=1/ （12×106）Hz×1/12=1s 这是最短的定时周期。若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度（如8 位、 13位、 16 位等）。当定时器 / 计数器为计数工作方式时，通过引脚 T0 和 T1 对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的 S5P2期间采样引脚输入电平。若一个机器周期采样值为 1，下一个机器周期采样值为 0，则计数器加 1。此后的机器周期 S3P1 期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由 1

5、至 0 的跳变需要两个机器周期， 故外部事年的最高计数频率为振荡频率的 1/24 。当 CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用 CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中断 CPU当前操作。CPU也可以重新设置定时器工作方式， 以改变定时器的操作。由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。定时器工作方式8051 的两个定时器 / 计数器都有 4 种工作方式是， 即工作方式 03。由于本次课程设计主要涉及定时器 / 计数器 0 的工作方式 2，所以以下将重点介绍定时器 / 计数器 0 的工作方式 2。本次课程设计使用定时器工作方式

6、2，是由于其相对定时器工作方式 0 和工作方式 1 有一定的长处。 工作方式 0 和工作方式 1 有一个共同点， 就是计数溢出后计数器全为 0，因此循环定时应用时就需要反复设置计数初值。这不但影响定时精度，而且也给程序设计带来麻烦。工作方式 2 就是针对此问题而设置的，它具有自动重新加载计数初值的功能，免去了反复设置计数初值的麻烦。定时器 / 计数器 0 的工作方式 0 和工作方式 2 所对应的电路逻辑结构图分别如图和图所示。图定时器 / 计数器 0 的工作方式0 逻辑结构图 定时器 / 计数器 0 的工作方式2 逻辑结构对比上述两图，可以发现工作方式 0 和工作方式 2 对应的逻辑结构还是有

7、许多部分相同的，如两图的右半部分，而两图左半部分则有所差异。下面将对其相同点和不同点作简要分析，这也是为什么这次课程设计选择工作方式2 的原因。相同点：两种工作方式，计数脉冲既可以来自芯片内部，也可以来自外部。来自内部的是机器周期脉冲，图中OSC是英文 Oscillator(振荡器 ) 的缩写，表示芯片的晶振脉冲，经12 分频后，即为单片机的机器周期脉冲。来自外部的计数脉冲由 T0 引脚输入，计数脉冲由控制寄存器TMOD的 C / T 位进行控制。当 C / T =0时，接通机器周期脉冲，计数器每个机器周期进行一次加1，这就是定时器工作方式；当 C /T =1 时，接通外部计数引脚T0，从 T

8、0 引入计数脉冲输入，这就是计数工作方式。不同点：如图 3-1 所示的左半部分，工作方式0 条件下， TL0 使用了 5 位，当 TL0 的低 5 位计数溢出时，向 TH0进位；而全部 13 位计数溢出时，向计数溢出标志位 TF0进位，将其置 1。如图 3-2 所示的左半部分，工作方式 2 条件下，16 位计数器被分成两部分， TL 作为计数器使用， TH作为预置寄存器使用，初始化时把计数初值分别装入 TL 和 TH中。当计数溢出后，由预置寄存器 TH 以硬件方法自动给计数器 TL 重新加载。变软件加载为硬件加载。更详细点，初始化时，8 位计数初值同时装入TL0 和 TH0。当 TL0 计数溢

9、出时，置位TF0，并用保存在预置寄存器 TH0中的计数初值自动加载TL0，然后开始重新计数。如此重复，这样不但省去了用户程序中的重装指令，而且也有利于提高定时精度。2. 单元电路设计8051 单片机图电源电路图 8051 电路图（1） P1 口： P1 口是一 8 位双向 I/O 口。口引脚提供内部上拉电阻。和要求外部上拉电阻。 和还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入 (AIN0) 和反相输入（ AIN1) 。 P1口输出缓冲器可吸收 20mA电流并能直接驱动 LED显示。当 P1 口引脚写入“ 1”时 , 其可用作输入端。当引脚用作输入并被外部拉低时 , 它们将因内部的上拉电阻而流出电流

10、(IIL) 。P1 口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。（2）P3口： P3 口的、是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O 引脚而不可访问。 P3 口缓冲器可吸收 20mA电流。当 P3 口引脚写入“ 1”时 , 它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时 , 被外部拉低的 P3 口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。P3 口还用于实现 AT89C2051的各种功能 , 如下表 1 所示。P3 口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3 口引脚功能RXD(串行输入端口 )TXD(串行输出端口 )INT0( 外中

11、断 0)INT1( 外中断 1)TO(定时器 0 外部输入 )T1( 定时器 1 外部输入 )表 2-1-1 P3 口的功能(3) RST ：复位输入。 RST一旦变成高电平 , 所有的 I/O 引脚就复位到“ 1”。当振荡器正在运行时 , 持续给出 RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需 12 个振荡器或时钟周期。(4) XTAL1 ：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。(5) XTAL2 ：作为振荡器反相放大器的输出。(6)Vcc ：电源电压；(7)GND ：地。两个基本电路图复位电路图晶振电路复位电路：一般需要送4 个时钟周期的高电平。按键后：电容器被

12、短路放电、RST直接和 VCC相连，就是高电平，此时进入“复位状态”。松手后：电源开始对电容器充电，此时，充电电流在电阻上，形成高电平送到 RST，仍然是“复位状态”；稍后，充电结束，电流降为 0，电阻上的电压也将为 0， RST降为低电平，开始正常工作。晶振电路：产生一个固定频率的脉充，驱动芯片等元件工作。晶振也叫晶体振荡器，能产生振荡，其特点是固有频率十分稳定，而且震动具有多谐性，除了奇频震动外还有奇次谐波泛音震动。性能上，晶振的品质因素 Q和特性阻抗都非常高，而且接入系数很小，因此具有很高的频率稳定度。两个小的瓷片电容叫负载电容， 可以用来微调晶体震荡频率， 这个电容要根据所用晶体来选择

13、，晶体规格书里面会有其负载电容的值 大致为 2035PF。一般单片机的晶振工作于并联谐振状态， 也可以理解为谐振电容的一部分。 它是根据晶振厂家提供的晶振要求负载电容选值的， 换句话说，晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度的保证频率值的误差。 也能保证温漂等误差。两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。程序清单ORG 0000HSJMP MAINORG 000BHLJMP T0_ISRORG 0030HMAIN: MOV P0,#3FH;初始化赋值MOV P1,#0FFHMOV P2,#3FHMOV R0,#00

14、HMOV R1,#24MOV DPTR,#TABKEY: JB ,$;判断启动键是否按下ACALL DELAY30MSJNB ,$ACALL STARTSJMP KEYSTART: MOV TMOD,#01H;启动程序MOV TH0,#0D8HMOV TL0,#0EFHSETB ET0SETB EASETB TR0STOP: JB ,ZTJX;判断复位键是否程序ACALL DELAY30MSJNB ,$SJMP MAIN ZTJX : JB ,XS;复位程序判断暂停键是否按下ACALL DELAY30MSJNB ,$ZT:CLR TR0;K2按下后暂停计数，并关中断CLR ET0CLR EAJ

15、B ,$;K2ACALL DELAY30MSJNB ,$再次按下继续计数JX:SETB ET0;第二次按下暂停键后继续倒计时（继续启动）SETB EASETB TR0XS:MOV A,R1;显示子程序MOV B,#10DIV ABMOVC A, A+DPTRMOV P0,A;显示秒十位MOV A,BMOVC A, A+DPTRMOV P2,ACJNE R0,#100,STOPMOV R0,#00HMOV A,R1;1S;R1;1S显示秒个位时间到否，未到直接转数码管显示时间到， R0重赋初值减 1，不为 0 转数码管显示，为0 则重新开始CLR CSUBB A,#1MOV R1,AJNC STOPMOV R1,#24;计数未到计数到0 继续判断暂停键和停止键0 停止计数并关中断，CLR ET0CLR EACLR TR0SJMP SNDSJMP KEY;跳到报警程序跳回开始检测启动键RETDELAY30MS: MOV R6,#150;延时程序子程序AAA; MOV R7,#100DJNZ R7,$DJNZ R6,AAA;RETT0_ISR: CLR TR0;中断程序子程序MOV TH0,#0D8HMOV TL0,#0EFHINC R0SETB TR0RETISND: CLR;报警程序子程序（红色发光二极管亮一下就灭）MOV R7,#0FFHDL: MOV R6,#0FFHDL1