《单片机最小应用系统设计报告-手动计数器设计》

1、 电 子 科 技 大 学单片机最小应用系统 设 计 报 告 指导老师： 学 生： 学 号： 电子科技大学机电工程学院2021年5月单片机最小应用系统设计报告 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc229725130 一、设计题目 PAGEREF _Toc229725130 h 1 HYPERLINK l _Toc229725131 二、设计内容与要求 PAGEREF _Toc229725131 h 1 HYPERLINK l _Toc229725132 三、设计目的意义 PAGEREF _Toc229725132 h 1 HYPERLINK l _Toc2297251

2、33 四、系统硬件电路图 PAGEREF _Toc229725133 h 1 HYPERLINK l _Toc229725134 五、程序流程图与源程序 PAGEREF _Toc229725134 h 3 HYPERLINK l _Toc229725135 六、系统功能分析与说明 PAGEREF _Toc229725135 h 5 HYPERLINK l _Toc229725136 PAGEREF _Toc229725136 h 5 HYPERLINK l _Toc229725137 PAGEREF _Toc229725137 h 5 HYPERLINK l _Toc229725138 PAG

3、EREF _Toc229725138 h 7 HYPERLINK l _Toc229725139 PAGEREF _Toc229725139 h 12 HYPERLINK l _Toc229725140 PAGEREF _Toc229725140 h 13 HYPERLINK l _Toc229725141 七、设计体会 PAGEREF _Toc229725141 h 14 HYPERLINK l _Toc229725142 八、总结 PAGEREF _Toc229725142 h 14 HYPERLINK l _Toc229725143 九、参考文献 PAGEREF _Toc22972514

4、3 h 15?微机单片机接口?设计报告一、设计题目手动计数器设计。用AT89S51单片机控制从00到99。每碰触一次按键计数器加1。一直加到99。二、设计内容与要求利用AT89S51单片机来制作一个手动计数器，在AT89S51单片机的管脚接一个轻触开关，作为手动计数的按钮，用单片机的接一个共阴数码管，作为0099计数的个位数显示，用单片机的接一个共阴数码管，作为0099计数的十位数显示。三、设计目的意义1、进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，加深对单片机理论知识的理解；2、掌握 单片机内部功能模块。3、掌握单片机的接口及相关外围芯片的特性、使用与控制方法；4、掌握单片机的编程方法，调试方法

5、；5、掌握单片机应用系统的构建和使用，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好的根底。四、系统硬件电路图电路图：图1 电路图PCB电路图：图2 PCB电路图五、程序流程图与源程序1程序流程图：图3 程序流程图2源程序：#include unsigned char code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66, 0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; unsigned char Count; void delay10ms(void) unsigned char i,j; for(i=20;i0;i-) for(j=248;j0;j-); v

6、oid main(void) Count=0; P0=tableCount/10; P2=tableCount%10; while(1) if(P3_7=0) delay10ms(); if(P3_7=0) Count+; if(Count=100) Count=0; P0=tableCount/10; P2=tableCount%10; while(P3_7=0); 六、系统功能分析与说明手动计数器主要分为两个局部：单片机最小系统，数码管局部。所用主要元件有：AT89S51，1k的上拉电阻，两个一位的共阴极数码管。数码管局部主要用的是共阴极数码管。LED显示器是由发光二极管作为为显示字段的数

7、码显示器件，图1为一位LED显示器的外形和引脚图，其中七只发光二极管(ag七段)构成字型“8，另外还有一只发光二极管dp作为小数点。当显示器的某一段发光二极管通电时，该段发光，例如，使b、c、f、g这4段发光二极管通电，那么显示字符“4。数码管外形和引脚：见图4。 g f GND a b 10 9 8 7 6 1 2 3 4 5 e d GND c dp 图4 外形和引脚共阴极结构 ： LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，下面只介绍共阴极结构。见图5，在共阴极结构中，各段发光二极管的阴极连在一起，将此公共点接地，某一段发光二极管的阴极为高电平时，该段发光。 共阴极字段码： LED显示09某个

8、字符时，那么要求在adp送固定的字段码，如要使LED显示“0,那么要求a、b、c、d、f各引脚为高电平，g和dp为低电平，字段码为“3fh 。 dp g f e d c b a 0 0 1 1 1 1 1 1 3fh共阴极字符09七段码如下：字符： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9字段码：3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fhabcdefgdp图5共阴极结构 限流电阻R计算： 普通的LED的平均电流工作为3mA左右(高亮度型为1mA)，LED压降如果按1.7V计算，那么R=U/I=(5-1.7)/0.003=1100() +5VR图 6 LED接线

9、图 5.3单片机最小系统局部MCS-51系列单片机是一种高性能的8位机系列，广泛应用于各种小型控制系统中，其引脚图如下图。本论文采用的AT89C51单片机是AMTEL公司生产的MCS-51系列的兼容产品，与MCS-51指令系统兼容，系统结构相同，CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。全部支持12时钟和6时钟操作。AT89C51包含128字节RAM、32条I/O 口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O 口可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。ROMRAMCPUI/O接口电路定时器/计数器时钟 图7 MCS-51引脚图MC

10、S-51系列单片机的并行I/O口接口电路是微机必不可少的组成局部，并行输入确出接口是CPU和外部进行信息交换的主要通道。MSC51系列单片有4个8位并行双向I/O口P0P3，共32根I/O线。每一根线能独立用作输入或输出。单片机可以外接键盘、显示器等外围设备还可以进行系统扩展，以解决硬件资源缺乏问题。4个并行口都是双向口，既可以输入又可以输出。P0、P2口经常作外部扩展存储器时的数据、地址线，P3口除作I/O口外，每一根都有第二功能。这4个I/O口结构根本相同，但仍存在差异。(1) P1口是最常用的I/O口如下图，因为不作数据地址线，其结构中没有数据地址线，也没有多路开关MUX，输出驱动电路接

11、有上拉电阻。P1口输入输出时与P0作I/O时相似，输出数据时先写入锁存器，经Q端反相，再经场效应管反相输出到引脚。输入时，先向锁存器写l，使v管截止外部引脚信号由下方读缓冲器送入内部总线，完成读引脚操作。P1口也可以读锁存器。外部提升电阻将引脚拉升至高电平，但输人的低电平信号能将其拉低，不会影响低电平的输入。图8 P1口一位结构 (2) P2口的位结构比P1多了一个控制转换局部如图5所示，结构与P0口根本相似，如下列图所示。P2口改P0推拉式输出驱动电路为上拉电阻式，当控制信号s为低电平，作I/O口使用时，多路开关MUX使锁存器输出端Q与输出驱动输入端接通，构成一个准双向口。此外，当外部扩展存

12、储器时，P2口常做高8位地址线使用。图9 P2口一位结构下表中概括了单片机中使用到的并行口P1、P2功能： 表1 P1、P2功能一览表MCS-51系列单片机的工作方式和时序单片机应用系统中，除了根本计算机系统单元电路外还需配备完整的外围电路、以完成复位、掉电保护、提供时钟、节电等功能。12M。MCS5-51系列单片机也可以采用外接时钟，这时XTAL 2脚用来输入外部时钟信号(XTAL2脚为内部时钟电路的输入端)，XTALl脚那么接地如图13b所示。对于CHM05工艺制造的80C51单片机，那么应从XTALl脚输入外部时钟信号，XTAL 2脚悬空。 (a)外接石英晶体振荡电路 b外接时钟电路图1

13、0 两种单片机时钟电路(a) 上电复位 (b) 按键电平复位 (c) RC放电过程 (d) 电平复位过程图11 单片机常用复位电路2复位电路：复位使单片机处于起始状态，并从此状态开始运行MCS5-51单片机RST引脚为复位端，该引脚连续保持2个机器周期(24个时钟振荡周期)以上的高电平。可使单片机复位。本论文使用的是外部复位电路，单片机在启动后要从复位状态开始运行，因此上电时要完成复位工作，称上电复位，如图14a所示。上电瞬间电容两端的电压不能发生突变，只RST端为高电平5v，上电后电容通过及RC电路放电RST端电压逐渐下降，直至低电平0V，如图14c所示。适中选择R、C的值，使RST端的高I

14、电平维持2个机器周期以上即可完成复位。单片机L在运行过程中，出于本身或外并干扰的原因会导致出错。这时可按复位键以重新开始远行，按键复位可分为按键电平复位或按健脉冲复位，如图14b所示。按键脉冲复位和上电平复值的原理是一样的，都是利用RC电路的放电原理，如图14d所示。让RST端能保持一段时间的高电平，以完成复位，按键电平复位时，按键时间也应保持在两个机器周期以上。根据设计要求和计算简便的原那么，我们选择12M的石英晶振、30PF的电容、+5V电源，最小系统如下：图12 单片机最小系统5.4电路板的制作Protel99功能强大，为我们进行电子电路原理图和印制板图的设计提供了良好的操作环境。用Pr

15、otell99进行电路设计分为两大局部：原理图的设计和电路板的设计。原理图的设计实在SCH系统中进行的，电路原理图是印刷板电路设计的根底，只有设计好原理图才有可能进行下一步的电路板设计。用protel99进行电路板设计的第一步是其原理图的设计。显然，原理图决定整个电路的根本功能，也是接下来生成网表和设计印刷板电路的根底。具体步骤如下：1图面设置： Protel99允许用户根据电路的规模设置图面的大小，按照偏好和习惯设置图面的样式。实际上，设置图面就是设置了一个工作平面，以后的工作就要在这个平面上进行。所以图面应该设置得足够大，为进一步工作提供一个足够大的工作空间。2放置元件： 所谓放置元件就是

16、从元件库中选取所需得元件，将其布置到图面上适宜的位置，有时还要重定义元件的编号、封装。元件的封装很重要，要根据元件的实际尺寸和实际封装来决定，要是元件没封装好，将会给以后电路板的制作带来很大的麻烦。这些都是下一步工作的根底。Protel99为用户提供了一个非完备的元件库，并且允许用户对这个元件库进行编辑或者新建自己的元件库。电路板的制作过程(1) 打印：将生成的PCB图打印到热转印纸上，需注意线不能太窄，墨要加重，否那么制板时容易断线，如果在操作过程中断了线，可用电烙铁将锡带过。(2) 熨烫：将热转印纸覆在铜板上，用电熨斗进行熨烫，关键要注意熨烫的时间，不能太久，也不能时间太短，否那么，太久会

17、把铜板烫坏，不够的话墨迹覆不上去。(3) 腐蚀：把铜板放到三氯化铁溶液中腐蚀，需注意溶液浓度要较高，最好用热水配置，这样腐蚀更快，一般3分钟即可。如果时间过长，需剩下的铜线也可能被腐蚀。(4) 打孔：打孔时注意钻头尺寸，本次用的钻头大小是的，最需注意的地方是集成块的管脚，如果打孔误差大，管座就很难插上。(5) 放置元件：放置前应先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均匀地涂上松香水目的是防止铜线氧化，易于焊锡覆着焊盘，但多涂会导致焊接时焊点变黑，影响美观。放置元件时注意集成块的管脚，二极管和电解电容的正负，这些都是平时比拟容易出错的地方。(6) 焊接：焊接技术比拟难掌握，焊锡、烙铁与焊盘的位置关系，焊

18、锡熔化时间长短，松香水的浓度，烙铁的温度等等，都是影响焊点美观的因素。(7) 检查：检查是否有虚焊，集成块管脚位置是否正确，电源引线位置是否恰当等。检查完毕就能进行调试了。 5.5系统连线说明分析在本系统中单片机的P1.0P1.7口与数码管的A、B、C、D、E、F、G、H端口连接，并在数码管端口接一个1k的上拉电阻。单片机的P2.0P2.7与数码管的位选端口A、B、C、D、E、F、G、H端口连接。P1口用来表示十位，P2口用来表示个位。单片机的17口与按键连接。用来读取按键的信息，当按一次是输入一个低电平，计数器软件加1。用来显示从0到99。调试过程：保证电路板连接正确后，接上电源。观察数码管显示的初值是否都是00，如果不相符，进行检测。如果初始状态正确，轻触开关，看计数器是否如设计目的一样。进行复位操作，检测复位键是否正确。七、设计体会1这是一个简单的计数器，主要是用的P0口和P2口做为输出口。P0口和P2口都接共阴极的数码管，所以需要接一个上拉电阻。单片机对正确识别的按键进行计数，计数满时，又从零开始计数。另一个按键式复位键，可以对系统随时复位。2单片机对计的数值要进行数码显示，计得的数是十进数，含有十位和个位，我们要把十位和个位拆开分别送出这样的十位和个位数值到对应的