精编完整版定时与计数演示灯设计毕业论文.docx

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精编完整版定时与计数演示灯设计毕业论文

课程设计说明书

课程名称：

《单片机技术》

设计题目：

定时与计数演示灯设计

院系：

电子信息与电气工程学院

学生姓名：

李国晗

专业班级：

电气工程及其自动化2010级

指导教师：

李红安

2013年05月17日

课程设计任务书

设计题目

定时与计数演示灯设计

学生姓名

李国晗

所在院系

电子信息与电气工程学院

专业、年级、班

电气工程及其自动化2010级

设计要求：

一、基本要求：

1、采用两个定时器，实现定时与计数功能，并显示结果。

二、技术参数要求：

1、具有电源开关机指示灯，有复位按键；

2、单片机P1端口接8只LED；

3、T0设置为定时方式，T1设置为计数方式。

T0定时时间为50ms，计满产生的输出信号由P1.7

口LED显示。

同时，将该信号输入到T1作为T1的计数输入脉冲。

4、T1初始值为100，则计满所需时间为50ms×2×100，即10s，计满输出信号由P1.0口LED

显示，因此P1.0端口的点亮熄灭交替。

学生应完成的工作：

1、根据要求设计硬件原理图。

2、根据硬件原理图和要实现的功能，设计程序流程图并编写，调试程序。

3、按硬件原理图进行软件仿真。

4、编写调试程序调试电路板。

5、课程设计说明书的书写。

6、上交实物板和课程设计说明书。

7、李国晗负责软件设计。

参考文献阅读：

[1]张毅刚.单片机原理及应用.北京：

高等教育出版社，2009.1

[2]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京：

北京航空航天大学出版社，2007.8

[3]于永，戴佳，常江.51单片机实例精讲.北京：

电子工业出版社，2006.4

[4]赵亮,侯国瑞.单片机C语言编程与实例.西安：

人民邮电出版社，2003.

[5]朱宇光.单片机应用新技术教程.西安：

电子工业出版社，2004.

[6]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1993

[7]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京：

清华大学出版社，1996

[8]张毅刚.单片机与应用技术[M].北京：

高等教育出版社，2004

[9]张毅刚.8089单片机应用设计[M].北京：

电子工业出版社，1993

[10]何为民.低功耗单片微机系统设计[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1994

工作计划：

5月6号课程设计任务书下达；5月7号结合指导老师，完成硬件电路的设计；5月8号程序编写；5月9号—5月10号进行软硬件联机调试,课程设计说明书的书写；5月13号领元器件；5月14号焊接电路板；5月15号—5月16号程序的烧写和电路板调试；5月17号完成课程设计说明书的书写。

任务下达日期：

2013年5月6日

任务完成日期：

2013年5月17日

指导教师（签名）：

学生（签名）：

定时与计数演示灯设计

摘要：

本系统以AT89S52为核心，由时钟电路，复位电路，电源电路等组成，实现了定时与计数的功能，其中电源电路由一个桥堆2W10，一个稳压管7805，若干电容，一个发光二极管等组成，它位单片机提供正常工作所需要的5伏电压；复位电路由一个按键，一个1K的电阻和电容组成，它主要是系统进入正常的初始化，时钟电路有两个33pF的电容和一个频率为11.0952MHz的晶振组成，它主要用于产生单片机工作室所必须的控制信号。

软件部分主要是控制单片机工作的程序，它是由汇编语言编写，由keil软件编译,最后将程序导入单片机，由proteus仿真。

该演示灯显示了定时与计数的功能。

关键词：

定时器；计数器；电源电路；时钟电路；复位电路

目录

1.设计背景……………………………………………………………………1

2.设计方案……………………………………………………………………2

2.1整体方案的选择…………………………………………………………2

2.2总体设计框图……………………………………………………………2

3.方案实施………………………………………………………………………3

3.1硬件设计………………………………………………………………3

3.2软件设计…………………………………………………………………5

3.3电路仿真…………………………………………………………………8

3.4实物制作…………………………………………………………………9

4.结果与结论…………………………………………………………………10

4.1结果………………………………………………………………………10

4.2结论………………………………………………………………………10

5.收获与致谢…………………………………………………………………11

6.参考文献……………………………………………………………………12

附录1……………………………………………………………………………13

附录2……………………………………………………………………………14

附录3……………………………………………………………………………15

1.设计背景

在当今社会飞速发展的格局下，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的，有效率的，精确地的自动定时计数成为各大厂家十分关注的问题。

传统的机械式或电子式定时计数器（主要是用数字电路集成组件组成）电路比较复杂，元器件数量较多，故障率较高，维修比较困难，而且设置预定数值比较方便，功能不易修改且功能过于单一，适用范围较窄。

而基于单片机为核心控制的定时计数器有着能准确，实时,可靠，稳定等技术优点已成为广大厂家的首选自动计数装置。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲：

一块芯片就成了一台计算机。

它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。

只有在单片机（Microcontroller）出现后，计算机才真正地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家，成为广大工程技术人员现代化技术革新，技术革命的有利武器。

目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。

彩电，冰箱，空调，录像机，VCD，遥控器，游戏机,电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中。

单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两大类：

1.通用型单机2.专用型单片机专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修改的单片机。

例如电子表里的单片机就是其中的一种。

其生产成本很低。

通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就可完成不同的功能。

小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。

基于上述因素本设计完成了一种以单片机为核心的一款的定时与计数的设计，它能实现定时与计数的功能。

2.设计方案

2.1整体方案的设计

方案一:

利用单片机内部定时计数器。

AT89S52定时计数的工作方式有四种，方式0最长的可定时16.384ms,方式1可定时的最长时间为131.072ms,方式3最长定时时间为512us,由于T0设定为定时方式，且定时时间为50ms，综合比较，T0工作在方式1，由于T1初始值为100，故其工作在方式2比较合适。

方案二：

软时钟程序设计方法1——0.05s计数法。

0.05s计数法的基本原理如下，通过设置定时计数器1每经过0.05s请求一次中断，中断处理程序会令软时钟的基准0.05s单元增加1，而该单元每增加200次，再令软时钟的秒单元增加1。

方案三：

中断周期累加法。

方案三和方案二的程序结构是完全相同的，只是在对秒以下时间的处理上有所不同。

以上三个方案均可，但由于方案二和方案三软件设计过于复杂，而方案一软件较为设计简单，原理易懂，故选择方案一。

2.2总体设计框图

电源电路

时钟电路

复位电路

图2.1总体设计框图

该方案由硬件和软件两部分组成，其中硬件包括电源电路，复位电路，时钟电路，发光二极管组四部分组成，如上图所示。

3.方案实施

3.1硬件设计

1.时钟电路

单片机时钟电路有两种方式，一种为内部时钟方式，一种为外部时钟方式。

本电路采内部时钟方式。

AT89S52内部有一个用于构成振荡器的增益反响放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2，这两个引脚接石英晶体和微调电容，构成一个稳定的自己振荡器，电路中的电容C1和C2典型值通常选用33PF，该电容会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定和起阵的快速性，晶体振荡器的范围通常是在1.2到12MHz,晶体的频率越高，系统时钟频率越高，单片机的运行速度越快，晶体和电容应尽可能安装的靠近些，以减少寄生电容，更好的保证震荡期稳定，可靠地工作，为了提高温度稳定性，应采用温度性能好的电容，该电路的晶振大小为11.0592MHz，时钟电路图如下：

图3.1时钟电路图

2.复位电路

AT89S52的复位由外部的复位电路实现的，复位电路通常采用自动复位和手动复位两种方式。

本电路为按键手动复位，按键手动复位是通过RST端京电阻与电源VCC接通来实现，具体图如下所示，其中R为1K欧，电容大小为22uf。

图3.2复位电路图

由于6MHz晶振的机器周期是2us，要想复位成功，至少要提供两个周期也就是4us的高电平。

要用到的11.0592MHz晶振的机器周期约为1us，要想在此晶振下正常复位，需提供至少两个机器周期，也就是约2us的高电平，由于4us>2us故6MHz的晶振复位电路各参数肯定能在11.0592MHz下使用，故上面的参数也适合于11.0592MHz的晶振电路。

3.电源电路

电源电路为电路的工作提供合适的电源。

经过变压器降压后的交流电通过桥堆2W10的整流变为直流电，电容C3起到滤掉谐波分量、改善稳定性和瞬态响应的作用,前级输入通过三端稳压器7805后输出+5伏电压，D2（LED）作为电源的指示灯，R3作为限流电阻防止发光二极管电流过大被烧坏。

此电源电路为电路提供+5伏的工作的电压。

电源电路图如下：

图3.3电源电路图

4.LED电路

T0设置为定时方式，T1设置为计数方式。

T0定时时间为50ms，计满产生的输出信号由P1.7口LED显示,P1.7端口的灯点亮熄灭交替，周期为10s,同时，P1.7口信号输入到T1作为T1的计数输入脉冲。

计满输出信号由P1.0口LED显示，因此P1.0端口的灯点亮熄灭交替。

LED电路图如下：

图3.4LED电路图

3.2软件设计

1.Keil软件介绍

KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。

Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。

运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。

如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

2.软件设计分析

AT89S52定时计数的工作方式有四种，方式0最长的定时16.384ms,方式1可定时的最长时间为131.072ms,方式3最长定时时间为512us,由于T0设定为定时方式，且定时时间为50ms，综合比较，T0工作在方式1，由于T1初始值为100，故其工作在方式2比较合适。

T0定时时间为50ms，计满产生的输出信号由P1.7口LED显示。

同时，将该信号输入到T1作为T1的计数输入脉冲T1初始值为100，则计满所需时间为50msX2X100，即10s，计满输出信号由P1.0口LED显示，因此P1.0端口的灯点亮熄交替。

3.局部流程图

图3.5局部流程图

4.总程序流程图

图3.6程序流程图

5.程序

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPITOP0

ORG001BH

LJMPITOP1

ORG0100H

MAIN:

MOVSP,#60H

LCALLPTOM

HERE:

LJMPHERE

PTOM:

MOVTMOD,#61H；T1为方式2计数器，T0为方式1定时器

MOVTL0,#0B0H；T0置初值

MOVTH0,#3CH

SETBTR0；启动T0

SETBET0；允许T0

SETBTR1；启动T1

SETBET1；允许T1

MOVTH1,#9CH；T1置初值

MOVTL1,#9CH

CLRP1.0

SETBP1.7

SETBEA；CPU开放中断

RET

ITOP0:

MOVTL0,#0B0H；重新给T0置初值

MOVTH0,#3CH

SETBP1.7；产生下降沿，为T1提供计数输入脉冲

NOP

NOP

CLRp1.7

RETI

ITOP1:

CPLP1.0

RETI

END

3.3电路仿真

在硬件电路和软件程序设计好后，需要对其进行软件仿真，仿真需要proteus和keil两个软件，由于之前没用过这两个软件，刚开始不知道如何运用，之后在网上下载了这两个软件，并且下载了相关的教学视频，经过仔细的学习之后，终于学会了如何运用软件，在仿真过程中proteus和keil这两个软件的作用是不同的，其中硬件电路是画在proteus中的，在该软件中按照设计的硬件电路找到相应的元件并按照硬件电路连接起来，连接完后，向单片机导入设计的软件电路，这就需要利用keil软件对设计的程序进行编译，刚开始利用keil进行编译后，发现有许多错误，经过仔细检查后终于修改正确，并导入到了单片机，并得到了正确的仿真。

电路仿真图如下：

图3.7电路仿真图

3.4实物制作

通过系统的软件和硬件的调试，排除了软件中部分不正确的程序，为后面硬件的连接奠定了基础，仿真调试完成后，在仿真软件上实现了所需的设计要求后，之后进行硬件调试，实现了设计要求。

在电路焊接的过程中应注意以下事项：

1.焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住防止虚焊。

2.焊接时，注意极性电容的极性。

3.在焊接时，不要把芯片插入底座中焊，防止烧坏。

4.晶振在焊接时应尽量与单片机靠近。

4.结果与结论

4.1结果

经过两个星期的努力，终于完成了定时与计数显示灯的设计，当接好电源后，与相连的发光二极管以五十秒的间隔不停地闪烁，与相连的的发光二极管每隔十秒交替闪烁，在此过程中其余六个灯一直保持点亮，当按下复位键后，八个灯全部点亮，故其实现了定时与计数的功能，如附录2所示。

4.2结论

本设计采用所选用的硬件和软件方案，设计了一款定时与计数显示灯，它能完成定时与计数的功能，单片机P1端口接8只LED，T0设置为定时方式，T1设置为计数方式。

T0定时时间为50ms，计满产生的输出信号由P1.7口LED显示。

同时，将该信号输入到T1作为T1的计数输入脉冲。

T1初始值为100，则计满所需时间为50ms×2×100，即10s，计满输出信号由P1.0口LED显示，因此P1.0端口的点亮熄灭交替。

5.收获与致谢

通过本次为期两周的课程设计，使我收获颇丰，首先我对单片机的中断以及定时都有了更深的理解，同时还学会了proteus和keil的运用，为以后的学习也奠定了一个良好的基础，当然我也学会了团队协作的精神，这对以后的工作也有很大的帮助，这次课程设计是本科阶段一个非常重要的锻炼机会，获益匪浅。

在这次课程设计中非常感谢李红安和段德功老师的悉心指导，在李老师和段老师的指导下我们遇到的难题都一一解决，最终课程设计非常顺利的完成。

6.参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及应用.北京：

高等教育出版社，2009.1

[2]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计.北京：

北京航空航天大学出版社，2007.8

[3]于永，戴佳，常江.51单片机实例精讲.北京：

电子工业出版社，2006.4

[4]赵亮，侯国瑞.单片机C语言编程与实例.西安：

人民邮电出版社，2003.

[5]朱宇光.单片机应用新技术教程.西安：

电子工业出版社，2004.

[6]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1993

[7]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京：

清华大学出版社，1996

[8]张毅刚.单片机与应用技术[M].北京：

高等教育出版社，2004

[9]张毅刚.8089单片机应用设计[M].北京：

电子工业出版社，1993

[10]何为民.低功耗单片微机系统设计[M].北京：

北京航空航天大学出版社，1994

附录1

电路原理图

附图1.1电路原理图

附录2

系统实物图

附图2.1定时工作模式图

附图2.2计数工作模式图

附录3

元器件清单

元件件名称

型号规格

数量

备注

单片机

AT89S52

1

晶振

11.0592MHZ

1

瓷片电容

33pF

2

电解电容

22uF

2

1000uF

1

指示灯

LED

9

电阻

5.1K

1

1k

10

300

1

7805

1

桥堆

2W10

1

TC插座

40脚

1

拨动开关

1

按键

1

万能板

1

排线

1

附表3.1元器件清单

指导教师评语：

课程设计报告成绩：

，占总成绩比例：

30%

课程设计其它环节成绩：

环节名称：

考勤，成绩：

，占总成绩比例：

20%

环节名称：

综合，成绩：

，占总成绩比例：

50%

总成绩：

指导教师签字：

年月日

本次课程设计负责人意见：

负责人签字：

年月日