單片機課程設計說明書單片機課程設計題目基于AT89S52單片機LED數字倒計時器設計系部物理與電子工程學院 專業物理學班級2010級1班學生姓名王波學號1009020137指導教師彭仁明（副教授）2011年06月目錄TOC\o"1-3"\u1設計任務與要求 32設計方案 33硬件電路設計與主要元器件分析 43.16位LED數碼管顯示 43.2LED倒計時器元件清單 43.3主要元器件分析 53.3.1單片機AT89S52 53.3.2集成塊74LS245 53.4基本硬件電路分析 63.4.1復位電路 63.4.2按鍵電路 63.4.3單片機最小系統………………63.5LED倒計時器原理圖 74軟件設計 94.1程序流程圖 94.2程序清單 105調試過程 116結束語 111設計任務與要求近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷深入人們的生活，同時帶動傳統控制檢測日新月異。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往作為一個核心部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，針對具體應用特點與軟件結合。本項目討論了LED數字倒計時器的設計與制作，此方案線路簡單，成本低，應用前景廣闊。本次設計的任務與要求是，使基于AT89S52單片機的LED數字倒計時器主要具有如下功能：（1）LED數碼管顯示倒計時時間。（2）倒計時過程中能設置多個鬧鐘，當倒計時值倒計到設定值時會發出約2s的報警聲音。（3）通過按鍵可以對倒計時設定初值。倒計時初始值范圍在24:00:00~00:00:60之間，用戶可根據需要對其進行設置，設置成功后復位初始值為成功設定值。2設計方案LED數字倒計時器以AT89S52單片機為核心，系統包括六位數碼管顯示電路，按鍵電路，電源電路，復位電路，晶振電路以及蜂鳴器電路幾部分，LED數字倒計時器設計框圖如下：AT89S52AT89S52單片機電源電路復位電路晶振電路6位數碼管顯示電路蜂鳴器電路按鍵電路圖1LED數字倒計時器設計框圖3硬件電路設計與主要元器件分析3.16位LED數碼管顯示本項目設計采用了6位數碼管顯示電路，在設計6位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，采用動態顯示方式，6個LED顯示器共用一個8位的I/O，6位LED數碼管的位選線分別由相應的P2.0~p2.5控制，而將相應的段選線并聯在一起，由一個8位的I/O口控制，即p0口。譯碼顯示電路將“時”、“分”、“秒”顯示數字進行校對調整。LED倒計時器元件清單表1LED數字倒計時器元件清單元件名稱型號數量/個用途單片機AT89S521控制核心晶振12MHz1晶振電路電容30pF2晶振電路電解電容22μF/10V1復位電路電阻10kΩ1復位電路按鍵5按鍵電路數碼管共陽6顯示器集成塊74LS2453驅動三極管2N50881蜂鳴器喇叭8Ω/0.5W1蜂鳴器電阻1kΩ2蜂鳴器電阻100Ω1蜂鳴器電阻2.7kΩ4上拉電阻電阻330Ω8上拉電阻電源+5V/0.5A1提供+5V集成塊74LS071驅動3.3主要元器件分析3.3.1單片機AT89S52AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。。3.3.2集成塊74LS24574LS245是我們常用的芯片，用來驅動led或者其他的設備，它是8路同相三態雙向總線收發器，可雙向傳輸數據。74LS245還具有雙向三態功能，既可以輸出，也可以輸入數據。當片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由B向A傳輸；（接收）*DIR=“1”，信號由A向B傳輸；（發送）當/CE為高電平時，A、B均為高阻態。由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態控制端/1G和/2G接地，P2口與驅動器輸入線對應相連。P0口與74LS245輸入端相連,/E端接地，保證數據現暢通。3.4基本硬件電路分析3.4.1復位電路復位是單片機的初始化操作，只需給AT89S52的復位引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可得單片機復位，復位時，PC初始化為0000H，使單片機從OUT單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化之外由于程序運行出錯或操作錯誤而使系統處于死鎖狀態，為擺脫死鎖狀態，也需按復位鍵使得RST腳為高電平，使單片機重新啟動。圖2復位電路原理圖3.4.2按鍵電路按鍵電路的按鍵功能說明：（1）K1用于設置時間和鬧鐘的小時。（2）K2用于設置小時以及設置鬧鐘的開關。（3）K3用于設置分鐘和鬧鐘的分鐘。（4）K4用于設置完成退出。.3.4.3單片機最小系統模塊電路單片機選用Atmel公司的單片機芯片STC89C52RC，它完全可以滿足本設計中采集控制和數據處理的需要。它小巧靈活、成本低、可靠性好、適應溫度范圍寬，易于擴展等優點，在工業自動化、智能儀器儀表、家用電器等方面得到了廣泛應用。圖3.1.1單片機最小系統模塊電路LED倒計時器原理圖圖3LED數字倒計時器原理圖4軟件設計4.1程序流程圖開始開始CPU系統初始化定時器0初始化中斷初始化設置時間？設置鬧鈴時間顯示刷新啟動走時有關變量初始化時分變化？刷新顯示1秒到秒指示鬧鈴時間？蜂鳴器結束YNYNYNYN圖4LED數字倒計時器程序流程圖4.2程序清單程序清單如下：#include"reg52.h"#defineucharchar#defineuintunsignedintsbitwei=P1^0;sbitduan=P1^1;sbitkey=P1^2;sbitled_1=P1^3;ucharmiao=0,fen=5;ucharcodeled[]={0x3F,0x6,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x7,0x7F,0x6F};ucharcodetable_wei[]={0x00,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7};voiddelay(uintms){uinti=0,j=0;for(i=ms;i>0;i--)for(j=120;j>0;j--);}voiddsplay(ucharw,uchard){P0=table_wei[w]; wei=1; wei=0; P0=led[d]; duan=1; duan=0;delay(1); }voidTimer_Init(){TMOD=0X01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;ET0=1;EA=1;}voidkeyscan(){if(key==0) { delay(3); if(key==0) { while(!key); TR0=1; miao=0;fen=5;led_1=1; } }}voidmain(){ Timer_Init();while(1){keyscan(); if(miao==-1) { if(fen!=0) fen--; miao=59; } if((fen==2)&&(miao==0)) { led_1=0; delay(100); led_1=1; } if((fen==0)&&(miao==0)) { TR0=0; led_1=0; miao=0; } dsplay(1,miao%10); dsplay(2,miao/10); dsplay(4,fen%10); dsplay(5,fen/10);}}voidtimer()interrupt1{staticuchari=0; TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; i++; if(i==20) { i=0; miao--; }}5調試過程應用系統設計完成之后，要進行硬件調試和軟件調試。軟件調試可以利用開發及仿真系統進行。硬件調試硬件的調試主要是把電路各種參數調整到符合設計要求。具體如下：（1）先排除硬件電路故障，包括設計性錯誤和工藝性故障。一般原則是先靜態后動態。（2）利用萬用表或邏輯測試儀器，檢查電路中的各個器件以及引腳是否連接正確，是否有短路故障。（3）先要將單片機AT89S52芯片取下，對電路板進行通電檢查，通過觀察看是否有異常，然后用萬用表測試各電源電壓，若這些都沒有問題，則接上仿真機進行聯機調試觀察各接口線路是否正常。2．軟件調試軟件調試是利用仿