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1、單片機課程設(shè)計說明書 單片機課程設(shè)計說明書單片機課程設(shè)計說明書 題題 目目 基于 AT89S52 單片機的 LED 數(shù)字倒計時器設(shè) 計 系系 部部 機械工程系 專專 業(yè)業(yè) 機電一體化 班班 級級 309-1 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)學(xué) 號號 200930701041 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 2011 年 06 月 16 日 目 錄 單片機課程設(shè)計說明書 1 設(shè)計任務(wù)與要求 2 2 設(shè)計方案 2 3 硬件電路設(shè)計與主要元器件分析 3 3.1 6 位 LED 數(shù)碼管顯示3 3.2 LED 倒計時器元件清單3 3.3 主要元器件分析 4 3.3.1 單片機 AT89S524 3.3.2 集成塊 74LS245
2、4 3.4 基本硬件電路分析 .5 3.4.1 復(fù)位電路.5 3.4.2 按鍵電路 .5 3.5 LED 倒計時器原理圖6 4 軟件設(shè)計 .8 4.1 程序流程圖 8 4.2 程序清單 .9 5 調(diào)試過程 .20 6 結(jié)論 .20 7 附錄 .21 1 1 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)與要求 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷深入人們的生活， 同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)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(yīng)根據(jù)具體 單片機課程設(shè)計說明書 硬件結(jié)構(gòu)，針對具體應(yīng)用特點與軟件結(jié)合。本項目討論了 LED 數(shù)字倒計時
3、器的設(shè)計 與制作，此方案線路簡單，成本低，應(yīng)用前景廣闊。 本次設(shè)計的任務(wù)與要求是，使基于 AT89S52 單片機的 LED 數(shù)字倒計時器主要具 有如下功能： （1）LED 數(shù)碼管顯示倒計時時間。 （2）倒計時過程中能設(shè)置多個鬧鐘，當(dāng)?shù)褂嫊r值倒計到設(shè)定值時會發(fā)出約 2s 的報 警聲音。 （3）通過按鍵可以對倒計時設(shè)定初值。倒計時初始值范圍在 24:00:0000:00:60 之 間，用戶可根據(jù)需要對其進行設(shè)置，設(shè)置成功后復(fù)位初始值為成功設(shè)定值。 2 2 設(shè)計方案設(shè)計方案 LED 數(shù)字倒計時器以 AT89S52 單片機為核心，系統(tǒng)包括六位數(shù)碼管顯示電路， 按鍵電路，電源電路，復(fù)位電路，晶振電路以及
4、蜂鳴器電路幾部分，LED 數(shù)字倒計 時器設(shè)計框圖如下： AT89S52 單片機 電源電路 復(fù)位電路 晶振電路 6 位數(shù)碼 管顯示電 路 蜂鳴器電 路 按鍵電路 圖 1 LED 數(shù)字倒計時器設(shè)計框圖 3 3 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計與主要元器件分析與主要元器件分析 3.13.1 6 6 位位 LEDLED 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯示 本項目設(shè)計采用了 6 位數(shù)碼管顯示電路，在設(shè)計 6 位 LED 顯示時，為了簡化電 路，降低成本，采用動態(tài)顯示方式，6 個 LED 顯示器共用一個 8 位的 I/O，6 位 LED 數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 P2.0p2.5 控制，而將相應(yīng)的段選線并聯(lián)在一起，由 一個
5、8 位的 I/O 口控制，即 p0 口。譯碼顯示電路將“時” 、 “分” 、 “秒”顯示數(shù)字進 單片機課程設(shè)計說明書 行校對調(diào)整。 3.23.2LEDLED 倒計時器元件清單倒計時器元件清單 表 1 LED 數(shù)字倒計時器元件清單 元件名稱型號數(shù)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 22F/10V1 復(fù)位電路 電阻 10k1 復(fù)位電路 按鍵 5 按鍵電路 數(shù)碼管共陽 6 顯示器 集成塊 74LS2453 驅(qū)動 三極管 2N50881 蜂鳴器 喇叭 8/0.5W1 蜂鳴器 電阻 1k2 蜂鳴器 電阻 1001 蜂鳴器 電
6、阻 2.7k4 上拉電阻 電阻 3308 上拉電阻 電源 +5V/0.5A1 提供+5V 集成塊 74LS071 驅(qū)動 單片機課程設(shè)計說明書 3.33.3 主要元器件分析主要元器件分析 3.3.1 單片機 AT89S52 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編 程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程， 亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入
7、式控制應(yīng)用系統(tǒng) 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(jié) Flash，256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口 線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工 作，允許 RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存振蕩器被凍結(jié) ，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為 止。 3.3.2 集成塊 74LS245
8、74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備，它是 8 路同相三 態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出， 也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)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(fā)送）當(dāng)/CE 為高電平時， A、B 均為高阻態(tài)。由于 P2 口始終輸出地址的高 8 位，接口時 74LS245 的三態(tài)控制 端/1G 和/2G 接地，P2 口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。P0 口與 74LS245 輸入端相連,/E 端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。 3.43.4 基本硬件
9、電路分析基本硬件電路分析 3.4.1 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作，只需給 AT89S52 的復(fù)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(fù)位，復(fù)位時，PC 初始化 為 0000H，使單片機從 OUT 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外由 單片機課程設(shè)計說明書 于程序運行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位 鍵使得 RST 腳為高電平，使單片機重新啟動。 圖 2 復(fù)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(shè)置時間和鬧鐘的小時。 （2）K2 用于設(shè)置小時以及設(shè)置鬧鐘的開
10、關(guān)。 （3）K3 用于設(shè)置分鐘和鬧鐘的分鐘。 （4）K4 用于設(shè)置完成退出。 3.53.5LEDLED 倒計時器原理圖倒計時器原理圖 圖 3 LED 數(shù)字倒計時器原理圖 單片機課程設(shè)計說明書 L EA 31 XTAL1 19 XTAL2 18 RST 9 P3.7RD 17 P3.6WR 16 P32/INT0 12 P33/INT1 13 P34/T0 14 P35/T1 15 P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P0.0/ADS0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.
11、4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 P2.7/A15 28 PSEN 29 ALE 30 P31/TXD 11 P30/RXD 10 AT89C51 Q 2N3904 30pF C1 50pF C2 20pF C3 12MHz k1 k2 k3 k4 10K R8 27K R1 27K R2 27K R3 27K R4 1K R8 1K R5 100 R7 L61 SPEAKER
12、 3306 A0 A7 B0 B7 CE 1 A0 A7 B0 B7 CE 1 A0 A7 B0 B7 CE 1 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 A A B B C C F F D D E E G G DP DP 1 1 2 2 3308 +5V +5V +5V +5V+5V +5V +5V R9R16 單片機課程設(shè)計說明書 4 4 軟件設(shè)計軟件設(shè)計 4.14.1 程序流程圖程序流程圖 開始 CPU 系統(tǒng)初始化 定時器 0 初始化 中斷初始化 設(shè)置時間？ 設(shè)置
13、鬧鈴時間 顯示刷新 啟動走時 有關(guān)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(jié)束 Y N Y N Y N Y N 圖 4 LED 數(shù)字倒計時器程序流程圖 單片機課程設(shè)計說明書 4.24.2 程序清單程序清單 程序清單如下： K1 EQU p1.0 K2 EQU P1.1 K3 EQU p1.2 K4 EQU P1.3 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIME ORG 0100H MAIN: MOV SP, #50H MOV 20H, #3CH ;時間 BIN SECOND MOV 21H, #3CH ; BIN MINUTE
14、 MOV 22H, #18H ; BIN HOUR MOV 23H, #01H ;鬧鈴 BIN MINUTE MOV 24H, #01H ; BIN HOUR MOV 25H, #00H ;定義一個標志位 MOV 30H, #00H ;時間 BCD SECOND MOV 31H, #00H MOV 32H, #00H ; BCD MINUTE MOV 33H, #00H MOV 34H, #00H ; BCD HOUR MOV 35H, #00H MOV 36H, #01H ;鬧鈴 BCD MINUTE 單片機課程設(shè)計說明書 MOV 37H, #00H MOV 38H, #01H ; BCD
15、HOUR MOV 39H, #00H MOV TMOD, #01H ;16 位計數(shù)器 T0,方式 1 MOV THO, #03CH ;賦初值 MOV TLO, #0B0H MOV IE, #10000111B;開中斷 TO,EA=1 SETB TRO ;T0 啟動計數(shù) MOV R2， #14H ;計數(shù)器 MOV P2， #0FFH LOOP:LCALL TIMEPRO ;調(diào)用現(xiàn)在時間與鬧鈴時間比較程序 LCALL DISPLAY1 ;調(diào)用現(xiàn)在時間顯示子程序 JB K1，M1 ;判斷按鍵是否按下 LCALL XIAOZHEN1 ;調(diào)用消抖程序 MOV C, 25H.0 JC A1 A1: CLR
16、 25H.0 LCALL SETTIME ；調(diào)用設(shè)置現(xiàn)在時間子程序 LJMP LOOP M1: JB K2, M2 LCALL XIAOZHEN2 MOV C, 25H.0 JC A2 A2: CLR 25H.0 LCALL SETTIME ；調(diào)用設(shè)置鬧鐘的程序 單片機課程設(shè)計說明書 LJMP LOOP M2: JB K4, M3 A3: LCALL XIAOZHEN3 MOV C, 25H.0 JC A4 A4: CLR 25H.0 M3: LJMP LOOP SETTIME: LO: LCALL DISPLAY1 JB K2, L1 LCALL XIAOZHEN4 MOV C, 25H.0
17、 JC A5 A5: CLR 25H.0 DEC 22H MOV A，22H CJNE A，#18H,G012 MOV 22H, #00H MOV 34H, #00H MOV 35H, #00H LJMP L0 L1: JB K3, L2 LCALL XIAOZHEN5 MOV C, 25H.0 JC A6 單片機課程設(shè)計說明書 A6: CLR 25H.0 DEC 21H MOV A，21H CJNE A，#3CH,G011 MOV 21H, #00H MOV 32H, #00H MOV 33H, #00H LJMP L0 GO11: MOV B，#0AH DIV AB MOV 32H, B
18、MOV 33H, A LJMP L0 GO12: MOV B，#0AH DIV AB MOV 34H, B MOV 35H, A LJMP L0 L2: JB K4, L0 LCALL XIAOZHEN3 MOV C, 25H.0 JC AX AX: CLR 25H.0 RET SETATIME: LCALL DISPLAY2 單片機課程設(shè)計說明書 NO: LCALL DISPLAY2 JB K3, N1 LCALL XIAOZHEN6 MOV C, 25H.0 JC A7 A7: CLR 25H.0 DEC 24H MOV A, 24H CJNE A,#24，G022 MOV 24H, #0
19、0H MOV 38H, #00H MOV 39H, #00H LJMP N0 N1: JB K1 N2 LCALL XIAOZHEN7 MOV C, 25H.0 JC A8 A8: CLR 25H.0 DEC 23H MOV A, 23H CJNE A,#60，G021 MOV 23H, #00H MOV 36H, #00H MOV 37H, #00H LJMP N0 單片機課程設(shè)計說明書 G021: MOV B, #0AH DIV AB MOV 36H, B MOV 37H, A LJMP N0 G022: MOV B, #0AH DIV AB MOV 38H, B MOV 39H, A L
20、JMP N0 N2: JB K4 N0 LCALL XIAOZHEN3 MOV C, 25H.0 JC A9 A9: CLR 25H.0 RET TIMEPRO: MOV A, 21H MOV B, 23H CJNE A, B, BK MOV A, 22H MOV B, 24H CJNE A, B, BK SETB 25H.0 MOV C, 25H.0 JC XX 單片機課程設(shè)計說明書 XX: LCALL TIMEOUT BK: RET TIMEOUT: X1: LCALL BZ LCALL DISPLAY2 CLR 25H.0 JB K4，X1 RET BZ: CLR P3.7 MOV R7
21、, #250 T2: MOV R6, #124 T3: DJNZ R6，T3 DJNZ R7，T2 JB K4，XY LCALL XIAOZHEN3 MOV C, 25H.0 JC XY1 XY: RET XY1: LJMP LOOP XIAOZHEN1: LCALL DISPLAY1 JB K1，XIAOZHEN1 MOV C, K1 LCALL JC XIAOZHEN1 LCALL DELAY MOV C, K1 單片機課程設(shè)計說明書 JC XIAOZHEN1 STOP1: MOV C, K1 JNC STOP1 LCALL DELAY MOV C, K1 JNC STOP1 SETB 2
22、5H.0 RET XIAOZHEN2: LCALL DISPLAY2 JB K2，XIAOZHEN2 MOV C, K2 JC XIAOZHEN2 STOP2: MOV C, K2 JNC STOP2 LCALL DELAY MOV C, K2 JNC STOP2 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN3: LCALL DISPLAY1 JB K4，XIAOZHEN3 MOV C, K4 JC XIAOZHEN3 LCALL DELAY MOV C, K4 單片機課程設(shè)計說明書 JC XIAOZHEN3 STOP3: MOV C, K4 JNC STOP3 LCALL DELAY MO
23、V C, K4 JNC STOP3 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN4: LCALL DISPLAY1 JB K2，XIAOZHEN4 MOV C, K2 JC XIAOZHEN4 LCALL DELAY MOV C, K2 JC XIAOZHEN4 STOP4: MOV C, K2 JNC STOP4 LCALL DELAY MOV C, K2 JNC STOP4 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN5: LCALL DISPLAY1 JB K3，XIAOZHEN5 MOV C, K3 單片機課程設(shè)計說明書 JC XIAOZHEN5 LCALL DELAY MOV C
24、, K3 JC XIAOZHEN5 STOP5: MOV C, K3 JNC STOP5 LCALL DELAY MOV C, K3 JNC STOP5 SETB 25H.0 RET XIAOZHEN6: LCALL DISPLAY2 JB K3, XIAOZHEN6 MOV C, K3 JC XIAOZHEN6 LCALL DELAY MOV C, K3 JC XIAOZHEN6 STOP6: MOV C, K3 JNC STOP6 LCALL DELAY MOV C, K3 JNC STOP6 SETB 25H.0 RET 單片機課程設(shè)計說明書 XIAOZHEN7: LCALL DISPL
25、AY2 JB K1, XIAOZHEN7 MOV C, K1 JC XIAOZHEN7 LCALL DELAY MOV C, K1 JC XIAOZHEN7 STOP7: MOV C, K1 JNC STOP7 LCALL DELAY MOV C, K1 JNC STOP7 SETB 25H.0 RET DELAY: MOV R4, #14H DL00: MOV R5, #OFFH DL11: DJNZ R5, DL11 DJNZ R4, DL00 RET TIME: PUSH ACC PUSH PSW MOVTH0, #03CH MOV TL0, #0B0H DJNZ R2, RET0 MO
26、V R2, #14H 單片機課程設(shè)計說明書 MOV A, 20H CLR C DEC A CJNE A, #0, G01 MOV 20H, #3CH MOV 30H, #0 MOV 31H, #0 MOV A, 21H DEC A CJNE A, #3CH, G02 MOV 21H, #0H MOV 32H, # 0 MOV 33H, # 0 MOV A, 22H DEC A CJNE A, #18H，GO3 MOV 22H, # 00H MOV 34H, # 0 MOV 35H, # 0 AJMP RETO GO1: MOV 20H, A MOV B, # 0AH DIV AB MOV 31
27、H, A MOV 30H, B 單片機課程設(shè)計說明書 AJMP RETO GO2: MOV 21H, A MOV B, # 0AH DIV AB MOV 33H, AEEH MOV 32H, B AJMP RETO GO3: MOV 22H, A MOV B, # OAH DIV AB MOV 35H, A MOV 34H, B AJMP RETO RETO: POP PSW POP ACC RETI DISPLAY1: MOV R0, # 30H MOV R3, # 0EEH MOV A, R3 PLAY1: MOV P2, A MOV A,RO MOV DPTR, # DSEG1 MOVC
28、 A,A + DPTR MOV P0, A LCALL DL1 單片機課程設(shè)計說明書 MOV P2, # 0EEH MOV A, R3 RL A JNB ACC.6, LD1 INC R0 MOV R3, A LJMP PLAY1 LD1: RET DISPLAY2: PUSH ACC PUSH PSW MOV RO, # 36H MOV A, R3 PLAY2: MOV P2, A MOV A,R0 MOV DPTR, # DSEG1 MOVC A,A+DPTR MOV P0, A LCALL DLL MOV P2, # 0FFH MOV A, R3 RL A JNB ACC.6, LD2
29、INC R0 MOV R3, A LJMP PLAY2 單片機課程設(shè)計說明書 LD2: POP PSW POP ACC RET DL1: MOV R7, # 05H DL: MOV R6, # 0FFH DL6: DJNZ R6, $ DJNZ R7, DL RET DSEG1: DB 3F, 06H, 5BH, 4FH, 66H DB 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH END 5 5 調(diào)試過程調(diào)試過程 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計完成之后，要進行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。軟件調(diào)試可以利用開發(fā)及 仿真系統(tǒng)進行。 1硬件調(diào)試 硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計要求。具體如下： （1）先排除硬件
30、電路故障，包括設(shè)計性錯誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動 態(tài)。 （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(lián)機 調(diào)試觀察各接口線路是否正常。 2軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是利用仿真工具進行在仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯誤以外，也可以發(fā) 現(xiàn)硬件故障。 單片機課程設(shè)計說明書 6 6 結(jié)論結(jié)論 單片機的應(yīng)用正在不斷深入人們的生活，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CM
31、OS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 通過本次設(shè)計，使我們認識并了解了基本的設(shè)計開發(fā)過程，在這過程中，我的身 邊的同學(xué)們給了我很大的啟示和幫助，而且我覺得對以前不了解的單片機只是有了 一個更感更深的了解。我相信我所學(xué)的東西在以后的工作學(xué)習(xí)中會起很大的作用。 在本次設(shè)計中得到了指導(dǎo)老師鄒老師的大力支持，在此表示感謝！ 7 7 附錄附錄 利用單片機內(nèi)部的定時器溢出中斷來實現(xiàn)定時，設(shè)定某定時器每 100ms 中斷 1 次，則 10 次的周期為 1s。這種實現(xiàn)法的特點是精度高，秒脈沖的發(fā)生和其他 處理 可以并行進行。 .顯示子程序 DISP: MOV A, R0 ORL
32、P2，#00001110B ANL P2，#11111110B MOVC A,A+DPTR MOV P1，A LCALL DELAY MOV P1，A LCALL DELAY MOV A, R1 ORL P2，#00001110B ANL P2，#11111110B MOVC A,A+DPTR 單片機課程設(shè)計說明書 MOV P1，A LCALL DELAY MOV P1，A LCALL DELAY MOV A, R2 ORL P2，#00001110B ANL P2，#11111110B MOVC A,A+DPTR MOV P1，A LCALL DELAY MOV P1，A LCALL DELAY MOV A, R6 ORL P2，#00001110B ANL P2，#11111110B MOVC A,A+DPTR MOV P1，A LCALL DELAY RET 延時子程序 DELAY：MOV R3，#25 D1: MOV R4，#25 DJNZ R4，$ DJRZ R3，D1 單片機課程設(shè)計說明書 指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師評語： 成績：成績： 指導(dǎo)教師簽字：指導(dǎo)教師簽字： 年年 月月 日日
單片機課程設(shè)計說明書-基于AT89S52單片機的數(shù)字倒計時器設(shè)計.doc
