1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄1課程設(shè)計的目的和意義1.1設(shè)計目的靈活運用單片機的基礎(chǔ)知識，依據(jù)課程設(shè)計內(nèi)容，能夠完成從硬件電路圖設(shè)計，到PCB制版，再到軟件編程及系統(tǒng)調(diào)試實現(xiàn)系統(tǒng)功能，完成課程設(shè)計，加深對單片機基礎(chǔ)知識的理解，并靈活運用，將各門知識綜合應用。能夠上網(wǎng)查詢器件資料，培養(yǎng)對新知識新技術(shù)的獨立的學習能力和應用能力。獨立完成一個小的系統(tǒng)設(shè)計，從硬件設(shè)計到軟件設(shè)計，增強分析問題、解決問題的能力，為日后的畢業(yè)設(shè)計及科研工作奠定良好的基礎(chǔ)。1.2設(shè)計意義單片機課程設(shè)計過程中，我們通過查閱資料、硬件設(shè)計、程序設(shè)計、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成了一個涉及89S51單片機多種資源應用并具有綜合功能的小系

2、統(tǒng)目標板的設(shè)計與編程應用。使我們不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐贰㈦娮釉骷⒃韴D繪制等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)軟件及儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。使我們增進對單片機的感性認識，加深對單片機理論方面的理解。使我們了解和掌握單片機應用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，強化單片機應用電路的設(shè)計與分析能力。提高我們在單片機應用方面的實踐技能和科學作風;培育學生綜合運用理論知識解決問題的能力，實現(xiàn)理論結(jié)合實際，學以致用的原則。2系統(tǒng)方案設(shè)計及確定本次課程設(shè)計，要求用單片機及6位LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，

3、以24<小>時計時方式運行，能整點提醒（短蜂鳴，次數(shù)代表整點時間），使用按鍵開關(guān)可實現(xiàn)時、分調(diào)整，秒表（或鬧鐘）/時鐘功能轉(zhuǎn)換，以及實現(xiàn)省電（關(guān)閉顯示）功能。1時鐘功能 利用單片機片內(nèi)定時器（如T0）產(chǎn)生1s計時，自行設(shè)定時鐘計數(shù)單元地址，包括秒單元、分單元、時單元，最大計數(shù)值為23時59分59秒。用6位LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，以24<小>時計時方式運行； 使用按鍵開關(guān)可實現(xiàn)時、分調(diào)整，可增加“熄滅符”用于時間調(diào)整時的閃爍功能； 能整點提醒（短蜂鳴，次數(shù)代表整點時間）； 可通過按鍵使系統(tǒng)進入省電狀態(tài)（數(shù)碼管不亮，時鐘不停）。2秒表功能 能通過按鍵實現(xiàn)秒表/時鐘功能之

4、間的轉(zhuǎn)換； 利用單片機內(nèi)部定時器（如T1）實現(xiàn)秒表的計時，自行設(shè)定秒表計數(shù)單元地址，包括10ms單元、秒單元、分單元， 通過6位LED數(shù)碼管顯示，最大計數(shù)值為99分59.99秒。 可通過按鍵實現(xiàn)秒表的暫停、清零、啟動。 3鬧鐘功能 能通過按鍵實現(xiàn)鬧鐘/時鐘功能之間的轉(zhuǎn)換； 可通過按鍵設(shè)定鬧鐘時間，在定時鬧鈴時精確到分，可通過6位LED數(shù)碼管顯示鬧鐘設(shè)定時間。 可通過按鍵實現(xiàn)鬧鈴有效、無效，以及在設(shè)定鬧鐘后取消鬧時功能。在鬧鈴時，可通過按鍵開關(guān)使蜂鳴停止。4系統(tǒng)設(shè)計方案框圖如下：圖2-1系統(tǒng)設(shè)計方案框圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1AT89S51最小系統(tǒng)設(shè)計單片機最小系統(tǒng)單片機,或者稱為最小應用系統(tǒng),是指

5、用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng).對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應該包括:單片機、晶振電路、復位電路.下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖：圖3-1 51單片機最小系統(tǒng)原理圖3.1.1時鐘電路硬件設(shè)計時鐘電路是計算機最核心的部分，它控制著計算機的工作。AT 89 S51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，分別是單片機的19腳和18腳。在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。石英晶振起振后要能在XTAL2線上輸出一個3V左右的正弦波，使片內(nèi)的OCS電路按石英晶振相同頻率自激震蕩。通

6、常，OCS的輸出時鐘頻率fosc為0.5MHZ16MHZ，典型值為12MHZ電容器C1和C2通常取30pF左右，對震蕩頻率有微調(diào)作用。調(diào)節(jié)它們可以達到微調(diào)震蕩周期fosc的目的。時鐘電路如下：圖3-2 時鐘電路電路圖3.1.2復位電路硬件設(shè)計單片機的RST管腳為主機提供一個外部復位信號輸入端口。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間應為2個機器周期以上。單片機的復位方式有上電自動復位和手工復位兩種。圖4-2所示是51系列單片機常用的上電復位電路，只要Vcc上升時間不超過1ms，它們都能很好地工作。復位以后，單片機內(nèi)各部件恢復到初始狀態(tài)。電阻電容器件的參考值:R1=200,R2=1K,C3=

7、22F。RET按鍵可以選擇專門的復位按鍵，也可以選擇輕觸開關(guān)。復位電路如下圖3-3 復位電路電路圖3.2鍵盤電路硬件設(shè)計單片機中常見的鍵盤有獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤，獨立式鍵盤適用于實現(xiàn)功能較少的場合、矩陣式鍵盤適用于功能復雜的場合。本次課程設(shè)計，采用獨立式鍵盤即可。鍵盤電路如下：圖3-4 鍵盤電路電路圖上拉電阻保證按鍵釋放時，輸入檢測線上有穩(wěn)定的高電平。當某一按鍵按下時，對應的檢測線就變成了低電平，與其他按鍵相連的檢測線仍為高電平，只需讀入I/O輸入線的狀態(tài)，判別哪一條I/O輸入線為低電平，很容易識別哪個鍵被按下。鍵的閉合與否，輸出電壓上就是呈現(xiàn)高電平或低電平。高電平，表示鍵斷開，低電平則表示

8、鍵閉合，通過對電平的高低狀態(tài)的檢測，可確認按鍵按下以及按鍵釋放與否。為了確保對一次按鍵動作只確認一次按鍵有效，必須消除抖動的影響，去抖有硬件去抖和軟件去抖，本次設(shè)計采用軟件去抖。3.3顯示電路硬件設(shè)計本次課程設(shè)計，采用LED數(shù)碼管作為顯示裝置。LED數(shù)碼管有共陰極、共陽極兩種結(jié)構(gòu)，本次采用共陽極數(shù)碼管。共陽極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，公共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。8段共陽極LED段碼如下：表3-1 8段共陽極LED段碼表顯示字符012345678段碼C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H顯示字符9ABCDE

9、F全滅全亮段碼90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH00HLED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。靜態(tài)顯示方式，數(shù)碼管亮度高、軟件編程簡單，但是需要占用大量的I/O口，一般在多位顯示時不采用此種方法。動態(tài)顯示方式，數(shù)碼管亮度稍低、軟件編程復雜，但是占用的I/O口少，在顯示多位數(shù)字的時候適合采用此種方法。考慮到本次課程設(shè)計需要顯示六位數(shù)字，故采用動態(tài)顯示方式。LED數(shù)碼管段選、位選驅(qū)動電路均采用DM74LS244作為驅(qū)動芯片。3.4蜂鳴器電路硬件設(shè)計蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時

10、器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器的工作原理是，接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。本次課程設(shè)計中，由于單片機的I/O口驅(qū)動能力不夠讓蜂鳴器發(fā)出聲音，所以我們通過三極管放大驅(qū)動電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音。蜂鳴器電路如下：圖3-5 蜂鳴器電路電路圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計程序中，采用按鍵1作為主功能切換鍵，按鍵2、按鍵3、按鍵4作為子功能控制鍵。在主程序中，開始即進入定時器子程序，顯示當前時間，并同時對按鍵1進行掃描。如果按鍵1第一次被按下，則進入調(diào)整時間子程序，并同時對按鍵2 、按鍵3、按鍵4

11、進行掃描，此時按鍵2 、按鍵3、按鍵4分別作為調(diào)整時、分、秒按鈕使用；如果按鍵1第二次被按下，則進入秒表子程序，并同時對按鍵2 、按鍵3、按鍵4進行掃描，按鍵2 、按鍵3、按鍵4分作為秒表啟動、暫停、停止并清理按鈕使用；如果按鍵1第三次被按下，則進入鬧鐘子程序，并同時對按鍵2 、按鍵3、按鍵4進行掃描，按鍵2 、按鍵3、按鍵4分作為鬧鐘的啟動/關(guān)閉、調(diào)整時、調(diào)整分按鈕使用；如果按鍵1第四次被按下，則進入節(jié)能子程序，此時將不對按鍵2 、按鍵3、按鍵4分進行掃描；如果按鍵1第五次被按下，則重新回到定時器子程序，如此循環(huán)。主程序流程圖4.2定時器設(shè)計在定時器子程序當中，采用定時器T0產(chǎn)生定時中斷。定

12、時器T0工作于方式2，初值為TH0=0x9C，TL0=0x9C，時鐘電路采用12MHZ晶振，所以每0.1ms產(chǎn)生一次中斷，再在中斷中對時間進位進行判斷處理，使之產(chǎn)生較為精準的定時。定時器子程序4.3秒表設(shè)計在秒表子程序當中，采用定時器T1產(chǎn)生定時中斷。定時器T1同意工作于方式2，初值為TH0=0x9C，TL0=0x9C，時鐘電路采用12MHZ晶振，所以每0.1ms產(chǎn)生一次中斷，再在中斷中對時間進位進行判斷處理，使之產(chǎn)生較為精準的定時。秒表子程序4.4鬧鐘設(shè)計在鬧鐘子程序里，按鍵2被按下奇數(shù)次時，鬧鐘打開并在第一位數(shù)碼管上顯示標志位；按鍵2被按下偶數(shù)次時，鬧鐘關(guān)閉并熄滅第一位數(shù)碼管上的標志位。按

13、下按鍵3，則定時時間的小時位加一；按下按鍵4，則定時時間的分鐘位加一。鬧鐘子程序4.5其他主要子程序設(shè)計在時鐘設(shè)置子程序中，按鍵2被按下，則當前時間的小時位加一；按鍵3被按下，則當前時間的分鐘位加一；按鍵4被按下，則當前時間的秒位被清零。時鐘設(shè)置子程序當進入節(jié)能子程序時，數(shù)碼管將全部被熄滅，此時按鍵2、按鍵3、按鍵4即使被按下也不采取任何操作。節(jié)能子程序其他說明：當時間的小時位進一時，蜂鳴器將響起，響的“嘀”次數(shù)等于當前時間小時位的值。當當前時間等于鬧鐘定時時間時，蜂鳴器將不斷響起“嘀”聲，按下按鍵1后，“嘀”聲停止。5系統(tǒng)調(diào)試本次課程設(shè)計采用偉福仿真器進行程序的調(diào)試，下面介紹偉福仿真器的調(diào)試

14、及使用。進入WAVE軟件后，第一步要進行仿真器設(shè)置，在仿真器選項卡中，仿真器為選擇“E6000/S”，仿真頭選擇“POD-H8X5X”,CPU選擇“89C51RX”； 在目標文件選項卡中，將所有選項前均打鉤，；在通訊設(shè)置選項卡中，將“使用偉福軟件模擬器”的“”勾掉，然后選擇“COM1”口，點擊“測試串行口”，測試成功后，就完成了所有的仿真器設(shè)置。第二步，開始創(chuàng)建項目工程，在C盤根目錄下創(chuàng)建“Project”文件夾，雙擊打開，再創(chuàng)建“program . c”文件。注意，這里“Project”文件夾為工程項目所存放的文件夾，文件夾名必須是英文，漢字不能用。 “program . c”文件為程序源文

15、件，若是用匯編語言，則相應的改為“program . asm”文件。這里文件夾名和原文件名可以是任意英文字符。點擊菜單欄“文件(F)”à“新建項目”找到剛才創(chuàng)建的源文件（以C語言源文件為例），點擊“打開”，然后鍵入工程項目文件名字（以project為例，項目文件名可以任意），并點擊“保存”保存。 雙擊左側(cè)源文件“program . c”，此時即可開始編寫程序了。（WAVE6000集成開發(fā)軟件是基于C語言內(nèi)核的，僅支持“ /* */ ”注釋方式，不支持“ / ”注釋方式）。最后介紹程序的編譯及執(zhí)行，點擊菜單欄“項目”à“編譯”，無語法錯誤，編譯通過。點擊菜單欄上“執(zhí)行”

16、24;“全速執(zhí)行”，進行硬件仿真調(diào)試。按停止按鈕則退出調(diào)試狀態(tài)。本次課程設(shè)計，我主要是參考了郭天祥老師的一些例子程序，從而逐步掌握了有關(guān)單片機數(shù)碼管動態(tài)顯示、按鍵的掃描及去抖、時鐘定時賦值等一些內(nèi)容。然后根據(jù)老師的原理圖，參照例子程序，利用C語言進行編程。程序調(diào)試過程中難免出現(xiàn)各種各樣的問題，通過請教老師、網(wǎng)絡(luò)查詢、同學之間相互幫助，都逐一得到了解決。6總結(jié)為期三周的課程設(shè)計就這樣結(jié)束了，通過這次課程設(shè)計，我們不僅對單片機的學習有了更多的認識和理解，而且又填補了很多以前的知識漏洞。本次課程設(shè)計，收獲最多的當然是單片機方面，但是同時我們又一次學習了C語言、Protel制圖等，熟悉掌握了WAVE6

17、000的使用。課程設(shè)計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對我們實際工作能力的具體訓練和考察過程. 回顧起此次課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，唯有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高我們自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的很多的不足，自己知識的很多漏洞，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，看到了自己基礎(chǔ)知識還是不夠扎實，實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的

18、能力還待急需提高。通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。在這個過程中，我真切的感到了，我又知道了很多，同時也掌握了很多以后在工作和生活中能真正用到的很多東西。但是我不會因此而驕傲，相反以后我將會更加虛心，因為我知道這只是個簡單的開始，以后還有很多的路要走。在此，再次感謝帶領(lǐng)我們課程設(shè)計的王老師、杜老師、張老師和蔡老師，正是有了老師們的細心教導、耐心指導、苦心監(jiān)督，我們才能夠順利完成各項學習任務、收獲真知識、鍛煉真本領(lǐng)。參考文獻【1】單片機原理與接口技術(shù)M胡漢才.清華大學出版社【2】MCS-51系列單片機原理及應用M. 王瑾、杜波等.中國電力出版社【3】新概念51單片機C語言教程

19、M郭天祥.電子工業(yè)出版社【4】跟我學用單片機M. 肖洪兵. 北京航空航天大學出版社【5】單片機實驗與實踐教程M. 夏繼強. 北京航空航天大學出版社,【6】Protel DXP 電路設(shè)計技術(shù)M. 孫玉軍. 冶金工業(yè)出版社【7】單片機應用設(shè)計200 例.下（第一版）M. 張洪潤. 北京航空航天大學出版社【8】C語言程序設(shè)計M.楊忠寶、董曉明. 北京大學出版社附錄附錄一 程序清單/*頭文件*/#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*定義按鍵*/sbit key1=P10;sbit key

20、2=P11;sbit key3=P12;sbit key4=P13;/*定義蜂鳴器*/sbit bell=P17;/*定義數(shù)碼管位控*/sbit LED1=P25;sbit LED2=P24;sbit LED3=P23;sbit LED4=P22;sbit LED5=P21;sbit LED6=P20;/*定義變量*/uchar miao,fen,shi,shm,sec,min,nshi,nfen;uchar d1,d2,d3,d4,d5,d6,m1,m2,m3,m4,m5,m6,n1,n2,n3,n4;uint num,num1,num2,num3,ge,ss;/*共陰極段選碼（0-9）*/

21、uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/*延時函數(shù)*/void delay(uint x)uint i,j;for(i=80;i>0;i-)for(j=x;j>0;j-);/*時鐘顯示函數(shù)*/void display()d1=shi/10;/*高低位分離*/d2=shi%10;d3=fen/10;d4=fen%10;d5=miao/10;d6=miao%10;LED1=1;/*時高位*/P0=tabled1;delay(1);LED1=0;LED2=1;/*時低位*/P0=tabled2

22、;delay(1);LED2=0;LED2=1;/*時低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED2=0;LED3=1;/*分高位*/P0=tabled3;delay(1);LED3=0;LED4=1;/*分低位*/P0=tabled4;delay(1);LED4=0;LED4=1;/*分低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED4=0;LED5=1;/*秒高位*/P0=tabled5;delay(1);LED5=0;LED6=1;/*秒低位*/P0=tabled6;delay(1);LED6=0;/*時鐘調(diào)整函數(shù)*/void tiaozheng()if(key2

23、=0)/*時+*/delay(10);if(key2=0)while(!key2);shi+;delay(20);if(shi=24)shi=0;if(key3=0)/*分+*/delay(10);if(key3=0)while(!key3);fen+;delay(20);if(fen=60)fen=0;if(key4=0)/*秒清零*/delay(10);if(key4=0)miao=0;/*時鐘調(diào)整數(shù)碼管閃爍顯示函數(shù)*/void display1()d1=shi/10;d2=shi%10;d3=fen/10;d4=fen%10;d5=miao/10;d6=miao%10;if(ss=1)L

24、ED1=1;/*時高位*/P0=tabled1;delay(1);LED1=0;LED2=1;/*時低位*/P0=tabled2;delay(1);LED2=0;LED2=1;/*時低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED2=0;LED3=1;/*分高位*/P0=tabled3;delay(1);LED3=0;LED4=1;/*分低位*/P0=tabled4;delay(1);LED4=0;LED4=1;/*分低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED4=0;LED5=1;/*秒高位*/P0=tabled5;delay(1);LED5=0;LED6=1;/*秒

25、低位*/P0=tabled6;delay(1);LED6=0;/*整點報時功能函數(shù)*/void baoshi()if(fen=59)&(miao=59)/*整點報時功能*/uchar bs;bs=shi;bs+;while(bs>0)/*報時次數(shù)等于小時數(shù)*/bs-;bell=0;delay(100);bell=1;delay(100);/*秒表功能控制函數(shù)*/void miaobiao()if(key2=0)/*秒表開始計時*/delay(10);if(key2=0)while(!key2);TR1=1;if(key3=0)/*秒表暫停*/delay(10);if(key3=0

26、)while(!key3);TR1=0;if(key4=0)/*秒表清零*/delay(10);if(key4=0)while(!key4); TR1=0;shm=0;sec=0;min=0; /*秒表顯示函數(shù)*/void display2()m1=min/10;m2=min%10;m3=sec/10;m4=sec%10;m5=shm/10;m6=shm%10;LED1=1;/*分高位*/P0=tablem1;delay(1);LED1=0;LED2=1;/*分低位*/P0=tablem2;delay(1);LED2=0;LED2=1;/*分低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);

27、LED2=0;LED3=1;/*秒高位*/P0=tablem3;delay(1);LED3=0;LED4=1;/*秒低位*/P0=tablem4;delay(1);LED4=0;LED4=1;/*秒低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED4=0; LED5=1;/*10ms高位*/P0=tablem5;delay(1);LED5=0;LED6=1;/*10ms低位*/P0=tablem6;delay(1);LED6=0;/*鬧鐘設(shè)置功能函數(shù)*/void naozhong()if(key2=0)/*設(shè)置鬧鐘的開關(guān)*/delay(10);if(key2=0)while(!key2

28、);num2+;if(num2=3)num2=1;/*鬧鐘打開*/if(key3=0)/*定點小時+*/delay(10);if(key3=0)while(!key3);nshi+;if(nshi=24)nshi=0;if(key4=0)/*定點分鐘+*/delay(10);if(key4=0)while(!key4);nfen+;if(nfen=60)nfen=0;/*鬧鐘顯示函數(shù)*/void display3()n1=nshi/10;n2=nshi%10;n3=nfen/10;n4=nfen%10;if(num2=1)/*第一位全顯示表示鬧鐘打開*/LED1=1;P0=0xff;delay

29、(1);LED1=0;if(num2=2)/*第一位全滅表示鬧鐘關(guān)閉*/LED1=1;P0=0x00;delay(1);LED1=0;LED3=1;/*小時高位*/P0=tablen1;delay(1);LED3=0;LED4=1;/*小時低位*/P0=tablen2;delay(1);LED4=0;LED4=1;/*小時低位小數(shù)點顯示*/P0=0x80;delay(1);LED4=0;LED5=1;/*分鐘高位*/P0=tablen3;delay(1);LED5=0;LED6=1;/*分鐘低位*/P0=tablen4;delay(1);LED6=0;/*到點提醒功能函數(shù)*/void tixing()if(num2=1)&(nshi=shi)&(nfen=fen)/*鬧鐘*/while(num2=1)/*按鍵key1控制蜂鳴器停止，并關(guān)閉鬧鐘*/bell=0;delay(100);bell=1;delay(100);if(key1=0)delay(10);if(key1=0)while(!key1);num2=2;/*鍵盤掃描實現(xiàn)功能切換函數(shù)