微机综合实践课程设计说明书-00-60秒表设计说明书.doc
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1、微机综合实践课程设计说明书 题题 目:目: 0 0 - 6 0 秒秒 表表 设设 计计 院院 (系):(系): 建建筑筑与与交交通通工工程程学学院院 姓姓 名:名: 一一头头大大象象 学学 号:号: 0 8 0 0 1 4 0 2 0 8 专专 业业: : 建建筑筑环环境境与与设设备备工工程程 指指导导老老师师: : XXX 2011 年年 12 月月 16 日日 目录目录 一、设计任务.1 二、总体方案设计.1 2.1、硬件方案1 2.2、软件方案1 三、系统硬件设计.1 3.1、硬件总体设计方案1 3.2、并行 I/O 口 P0P3 结构与设计1 3.3、复位电路设计.3 3.4、电源开关
2、设计.3 3.5、晶振输入电路设计.4 四、相关硬件说明.4 4.1、LED8 段数码显示管结构与原理4 4.2、AT89S52 部分系统功能与引脚说明5 五、系统软件设计.10 5.1、软件总体设计方案.10 5.2、程序流程图.11 5.3、程序清单.13 5.4、程序运行分析.14 六、元件清单.14 七、硬件制作步骤.15 八、总结15 参考文献17 1 一、设计任务一、设计任务 00-60 秒表设计。 用 AT89S52 单片机的定时/计数器 T0 产生一秒的定时时间,作为秒计数时间,当一秒产生时, 秒计数加 1,秒计数到 60 时,自动从 0 开始。 二、总体方案设计二、总体方案设
3、计 2.1、硬件方案 2.1.1、 制作一个 AT89S52 最小系统; 2.1.2、 采用两个 LED 七段数码显示管分别显示秒表的个位和十位; 2.1.3、 P1 口输出十位段码,P2 口输出个位段码。 2.2、软件方案 2.2.1、 因为当晶振频率为 12MHz 时,定时/计数器最大计时时间为 65536ms,所以应根据计 时 2.2.2、 时间设定定时/计数器定时时间,累计合适中断次数后执行刷新显示子程序; 2.2.3、 每隔 1s 秒计数加 1,秒计数到 60 自动从 0 开始,循环不止。 三、系统硬件设计三、系统硬件设计 3.1、硬件总体设计方案 最小系统应符合以下要求: 引出 4
4、 个 I/O 端口,便于硬件拓展,同时接入排阻以满足更多的使用要求; 在上电自动复位的基础上添加按键复位功能,以提高系统的可控性; 采用按钮开关、继电器与稳压二极管构成电源电路,以提高系统的稳定性; 具有专门的编程端口; 采用内部时钟电路。 3.2、并行 I/O 口 P0P3 结构与设计 3.2.1、 P0 口(P0.0- P0.7) P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。 P0 口可做通用 I/O 口使用,但在端 口进行输入操作前,应先向端口的输出锁 存器写“1” 。在 CPU 访问片外存储器时, P0 口自动作为地址/数据复用总线。 在编程时,由 P0 口输入指令字节, 而在
5、验证程序时,P0 口输出指令字节(验证时应外接上拉电阻) 。P0 口能以吸收电流的方式驱 动 8 个 LS 型 TTL 负载。 图 1 P0 口结构图 2 3.2.2、 P1 口(P1.0- P1.7) P1 口是一个内部带上拉电阻的 8 为 准双向 I/O 端口。 当 P1 输出高电平是,能向外部提供 拉电流负载,因此,不需再外接上拉电阻。 当端口用作输入时,也应先向端口的输出 锁存器写入“1” 。 在编程和验证程序时,P1 口用来输入低 8 位地址。P1 口能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 图 2 P1 口结构图 3.2.3、 P2 口(P2.0- P2.7) P2 口也是一个内部
6、带上拉电阻的 8 位 准双向 I/O 端口。 当 CPU 访问外部存储器时,P2 口自 动用作输出高 8 位地址,与 P0 低 8 位地址 一起形成外部存储器的 16 位地址总线。此 时,P2 口不再作为通用 I/O 口使用。 P2 口可驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 在编程和验证程序时,P2 口用作接收高 8 为地址。 图 3 P2 口结构图 3.2.4、 P3 口(P3.0- P3.7) P3 口是一个内部带上拉电阻的 8 位多 功能双向 I/O 端口。 P3 口除了作通用 I/O 端口外,其主要 功能是它的各位还具有第二功能。无论 P3 口作通用输入框还是作第二输入功能口使 用,
7、相应位的输出锁存器和第二输出功能 段都应置“1” 。 P3 口能驱动 4 个 LS 型 TTL 负载。 P3 口作为第二功能使用时各引脚定义 如下: P3.0 RXD:串行口输入端; P3.1 TXD:串行口输出端; 图 4 P3 口结构图 P3.2 INT0:外部中断 0 请求输入端; P3.3 INT1:外部中断 1 请求输入端; P3.4 T0:定时/计数器 0 外部信号输入端; 3 P3.5 T1:定时/计数器 1 外部信号输入端; P3.6 WR:外 RAM 写选通信号输出端; P3.7 RD:外 RAM 读选通信号输出端。 为便于硬件拓展以及满足更多的使用有求,在 P0、P2 口处
8、分别接 1K 和 2.2K 的上拉 电阻,并在每个端口出添加 VCC 和 GND 引脚。各端口原理图如下: 图 5 P0 口外围电路原理图 图 6 P1 口外围电路原理图 4 图 7 P2 口外围电路原理图 图 8 P2 口上拉电阻原理图 图 9 P3 口外围电路原理 图 3.3、复位电路设计 本设计中 AT89S52 是采 用上电自动复位和按键复位两 种方式。复位电路如图所示。 上电瞬间,电路充电,RST 引线端出现正脉冲,只要 RST 端保持 10ms 以上的高电 平,就能使单片机有效地复位。 其中 R4 和 R5 分别选择 100 和 4.7K 的电阻,电 容器一般选择 10F。 3.4
9、、电源开关设计 本设计采用按钮开关、继电器以及稳压二极管构成的电路,以提高系统稳定性。各元件规格如 图: 图 10 复位电路原理图 5 图 11电源开关电路原理图 3.5、晶振输入电路设计 AT89S52 单片机内部的振荡电路是一个高增益反向 放大器,引线 XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入 端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路,但要形成时 钟,外部还需附加电路。AT89S52 的时钟产生方式有两 种:内部时钟电方式和外部时钟方式。由于外部时钟方 式用于多片单片机组成的系统中,所以此处选用内部时 钟方式。即利用其内部的振荡电路在 XTAL1 和 XTAL2 引线上外接定时元件,内部
10、振荡电路产生自激振荡。最 常用的是在 XTAL1 和 XTAL2 之间接晶体振荡器与电 路构成稳定的自激振荡器,如图电路所示为单片机最常 用的时钟振荡电路的接法,其中晶振可选用振荡频率为 12MHz 的石英晶体,电容器一般选择 20PF 左右。 图 12 晶振输入电 路原理图 四、相关硬件说明四、相关硬件说明 4.1、LED8 段数码显示管结构与原理 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二 极管 的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管,共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮,当某
11、一字段的阴极为高电平时, 相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管, 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平 时,相应字段就点亮,当某一字段的阳极为低电平时。 6 图 13 LED8 段数码显示管原理图、引脚图 相应字段就不亮。LED 数码管段码如下表: 表 1八段 LED 数码管段码表 显示数码共阴型段码共阳型段码显示数码共阴型段码共阳型段码 03FHC0HA77H88H 106HF9Hb7CH83H 25BHA4HC39HC6H 34FHB0HD5EHA1H 466H99HE79H86
12、H 560H92HF71H8EH 670H82H 707HF8H 87FH80H 96FH90H 本设计采用共阳静态显示,其中 P2 口输出个位段码,P1 口输出十位段码。仿真图如图 12 所 示。 4.2、AT89S52 部分系统功能 与引脚说明 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系统可编 程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造,与工业 80C51 产 品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程 序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。 在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系 统可编程 Flash,使
13、得 AT89S52 为众多嵌入 7 式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 具有以下标准功能: 8k 字节 Flash,256 字节 RAM, 23 位 I/O 口线,看门狗定时器, 2 个数据指针,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外, AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作,支持 2 种软件可选 择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下, RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止, 直到下一个中断或硬件复位为止。 RST:
14、复位输入。当振荡器工作时,RST 引脚出现两 个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时, ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字 节。一般情况下,ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定 的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要 注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 FLASH 存储器编程期间,该引脚还用于输入编 程脉冲(PROG) 。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的 8EH 单元的 D0 位置位,可 禁止 ALE 操作。该位置位后,只有一条 MOVX 和 MOVC 指令
15、才能将 ALE 激活。此外,该引脚会 被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当 AT89S52 由外部程 序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次 PSEN 有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访 问外部数据存储器,将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP:外部访问允许,欲使 CPU 仅访问外部程序存储器(地址为 0000H-FFFFH) ,EA 端 必须保持低电平(接地) 。需注意的是:如果加密位 LB1 被编程,复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平(接 Vcc 端) ,CPU
16、 则执行内部程序存储器的指令。FLASH 存储器编程时,该引 脚加上+12V 的编程允许电源 Vpp,当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。 4.2.1、 AT89S52 定时/计数器详细介绍 8 定时/计数器基本结构 定时器/计数器的控制字: 定时器/计数器有 4 种工作模式,由 TMOD 设置并由 TCON 控制。工作方式寄存器 TMOD 的地址为 89H,它不能位寻址,在设置时一次写入。其功能为确定定时器的工作 方式及功能选择。格式如下: 图 17TMOD 的各位定义 (1)
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