[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]基于單片機(jī)AT89S51的99馬表的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的基于單片機(jī)的 9999 馬表設(shè)計(jì)馬表設(shè)計(jì) 班級班級： 電子 512 專業(yè)專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 所在系所在系： 機(jī)電工程系 學(xué)號學(xué)號： 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間 2008 年 4 月 10 日至 2008 年 6 月 18 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 目錄目錄 摘要：摘要： .2 引言：引言： .3 第一章第一章 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 .4 1.1、單片機(jī)的發(fā)展.4 1.1.1、單片機(jī)的概念.4 1.2、mcs-51 單片機(jī)的簡介.4 第二章第二章 基于單片機(jī)基于單片機(jī) at89c51 的的 99 馬表硬件系統(tǒng)馬表硬件系統(tǒng).8 2.1、基于單片機(jī) a

2、t89c51 的 99 馬表原理.8 2.11、主要功能：.8 2.1.2、系統(tǒng)板上硬件連線.9 2.2、at89s51 的介紹.9 2.2.1、主要特性.10 2.2.2、管腳說明.10 2.2.3、振蕩器特性.12 2.2.4、芯片擦除.12 2.3、基于 at89s51 的 99 馬表外圍電路設(shè)計(jì).13 2.3.1、 復(fù)位電路.13 2.3.2、時(shí)鐘電路.15 2.3.3、數(shù)碼管.15 2.3.4、鍵盤電路.18 第三章第三章 基于基于 at89s51 的的 99 馬表軟件系統(tǒng)馬表軟件系統(tǒng).20 3.1、基于單片機(jī) at89s51 的 99 馬表匯編程序.20 3.1.1、基于單片機(jī)at

3、89s51的99馬表流程圖.20 3.1.2、基于單片機(jī)at89s51的99馬表匯編程序.21 3.2、keil uvision2 集成開發(fā)環(huán)境介紹.25 3.21、keil的使用步驟.25 3.4 仿真軟件 proteus.27 3.4.1、基于proteus軟件的系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計(jì).27 3.4.2、基于proteus軟件的系統(tǒng)硬件仿真運(yùn)行.28 3.5、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì).28 3.5.1、protel dxp概述.28 3.5.2、原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn).28 3.5.3、印制電路板（pcb）的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn).30 第四章第四章 小結(jié)與展望小結(jié)與展望 .31 4.1、小結(jié).31 4.2、全文展

4、望.31 致致 謝謝 .32 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .33 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 摘要摘要： 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶 動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)。本文介 紹了基于單片機(jī) at89s51 的 99 馬表的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)討論了 at89s51 單片機(jī)周圍硬 件電路的原理和軟件的編程以及仿真軟件對電路功能的實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：單片機(jī) 99 馬表 設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn) abstractabstract： in recent years along with science and technology develop fast, the ap

5、plication of single flat machine is moving towards thorough continuously, at the same time drive traditional control detection day the benefit of new moon update. the system usability is strong, simplicity of operator, extended. this article introduced based on the monolithic integrated circuit at89

6、s51 99 stop watch designs, discussed around with emphasis at89s51 monolithic integrated circuit hardware circuits principle and softwares programming as well as the simulation software to electric circuit function realization. keywords:keywords: only flat machine 99 stopwatches design realize 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

7、書 3 引言：引言： 在單片機(jī)技術(shù)日趨成熟的今天，其靈活的硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)， 讓單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎是從小的電子產(chǎn)品，到大的工業(yè)控制，單片 機(jī)都起到了舉足輕重的作用。單片機(jī)小的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)幾乎是所有具有可編程硬件 的一個(gè)縮影，可謂是“麻雀雖小，肝膽俱全”， 單片機(jī)的學(xué)習(xí)和研究是對微機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究的簡捷途徑。本文中設(shè)計(jì)的基于 at89s51 單片的 99 馬表具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作等特性，還具有強(qiáng)大 的擴(kuò)展功能。它能夠精確計(jì)時(shí)，并具有開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)停止，清零等功能，在 運(yùn)動(dòng)會(huì)上，汽車上等一些需要計(jì)時(shí)的地方處處可見它的生影。特別是利用單片 機(jī)做的馬表，因其顯示精準(zhǔn)，誤差小，

8、價(jià)格較低而廣受歡迎。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 第一章第一章 單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用 1.11.1、單片機(jī)的發(fā)展、單片機(jī)的發(fā)展 1.1.11.1.1、單片機(jī)的概念、單片機(jī)的概念 自 1946 年第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī) eniac 在美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生以來， 計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，微型計(jì)算機(jī)屬于第四代計(jì)算機(jī)。對微型計(jì)算機(jī)而 言，如果將 cpu、存儲(chǔ)器、i/o 接口以及定時(shí)器/記數(shù)器集成在一塊芯片上，就 成為單片微型計(jì)算機(jī)（sum，single chip microcomputer），簡稱單片機(jī)。它 具有體積小、功耗低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用 于檢測和控制

9、領(lǐng)域。此外，單片機(jī)在家用電器、電子玩具、語言設(shè)備、機(jī)器人 等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也迅速發(fā)展。 隨著單片機(jī)在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上的不斷發(fā)展，國際上逐漸采用“微控制 器（mcu，micro controller unit）”來代替“單片微型計(jì)算機(jī)”這一名稱， 但在國內(nèi)，由于習(xí)慣，我們?nèi)匝赜谩皢纹瑱C(jī)”這一名稱。 1.21.2、mcs-51mcs-51 單片機(jī)的簡介單片機(jī)的簡介 51 系列單片機(jī)是由美國 intel 公司生產(chǎn)的以 80c51 為核心發(fā)展起來的各類 單片機(jī)型號系列的總稱。這類單片機(jī)都使用 80c51 的 cpu 內(nèi)核及指令系統(tǒng)，且 mcs-51 系列中的 8051 成為許多半導(dǎo)體廠家。電氣公司競

10、相選用的對象并以其 為基核，推出了許多兼容性的 chmos 單片機(jī)，且這些單片機(jī)都具有極好的兼容 性，并有很強(qiáng)的生命力，統(tǒng)稱 80c51 系列 mcs-51 系列單片機(jī)產(chǎn)品有 8051，8031，8751，80c51，80c31 等型號（前三 種為 cmos 芯片，后兩種為 chmos 芯片）。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反 映在存儲(chǔ)器的配置上。8051 內(nèi)部設(shè)有 4k 字節(jié)的掩模 rom 程序存儲(chǔ)器，8031 片 內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器，而 8751 是將 8051 片內(nèi)的 rom 換成 eprom。由 atmel 公司 生產(chǎn)的 89c51 將 eprom 改成了 4k 的閃速存儲(chǔ)器，他們的結(jié)構(gòu)

11、大同小異。mcs- 51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 8051 是 mcs-51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系 統(tǒng)的講解。 下圖是 mcs-51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 2。 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和 控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明： 圖 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 1）中央處理器（cpu）： 中央處理器(cpu)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能 處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，cpu 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整

12、個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的 工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)： 8051 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專用寄存器單元，它們 是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不 能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 ram 只有 128 個(gè)，可存放讀寫的數(shù) 據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 3）程序存儲(chǔ)器(rom)： 8051 共有 4096 個(gè) 8 位掩膜 rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器(rom)： 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于 控制程序轉(zhuǎn)

13、向。 5）并行輸入輸出(i/o)口： 8051 共有 4 組 8 位 i/o 口(p0、 p1、p2 或 p3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 6）全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該 串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 7）中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一 個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 tcon 的中斷標(biāo)志： 位號 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)地址： 88h it0：外部中斷 int0 觸發(fā)方式控制位。 ie0：外部中斷 int0 中

14、斷請求標(biāo)志位。ie0=1 時(shí)，表示 into 向 cpu 請 tf1tr1tf0tr0ie1it1ie0tt0 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 求中斷。 it1：外部中斷 int1 觸發(fā)方式控制位。 ie1：外部中斷 int1 中斷請求標(biāo)志位。ie0=1 時(shí)，表示 int1 向 cpu 請 求中斷。 tf0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 t0 益出中斷請求標(biāo)志位。在 t0 啟動(dòng)后就開始由出 值加 1 記數(shù)，直至最高位產(chǎn)生益出由硬件置位 tf0，向 cpu 響應(yīng)中斷。cpu 響應(yīng)中斷時(shí)，tf0 由硬件自動(dòng)清 0。 tf1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 t1 益出中斷請求標(biāo)志位。 中斷允許控制： cpu 對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開

15、放和屏蔽是由中斷允許 寄存器 ie 控制的。ie 的狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)定。某位設(shè)定為 1，相應(yīng) 的中斷源允許；某位設(shè)定為 0，相應(yīng)的中斷源屏蔽。cpu 復(fù)為時(shí)，ie 各位 清 0，禁止所有中斷。 ie 寄存器： 位號 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)地址： a8h ex0：外部 int0 中斷允許位。 et0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 t0 中斷允許位。 ex1：外部 int1 中斷允許位。 et1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器 t0 中斷允許位。 es：串行口中斷允許位。 ea：cpu 中斷允許（總允許）位。 eaeset1ex1et0ex0 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 第二章第二章 基于單片機(jī)基于單片機(jī) at89c5

16、1at89c51 的的 9999 馬馬 表硬件系統(tǒng)表硬件系統(tǒng) 2.12.1、基于單片機(jī)、基于單片機(jī) at89c51at89c51 的的 9999 馬表原理馬表原理 2.12.11 1、主要功能：主要功能： 1）開始時(shí)，顯示“00”，第 1 次按下 sp1 后就開始計(jì)時(shí)。 2）第 2 次按 sp1 后，計(jì)時(shí)停止。 3）第 3 次按 sp1 后，計(jì)時(shí)歸零。 圖2-1 基于單片機(jī) at89c51 的 99 馬表原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 2.1.22.1.2、系統(tǒng)板上硬件連線系統(tǒng)板上硬件連線 1） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 p1.0/ad0p1.7/ad7 端口分別用導(dǎo)連接到 led 數(shù)碼顯示器 u

17、2 的 ah 端口上；要求：p1.0/ad0 對應(yīng)著 a，p1.1/ad1 對 應(yīng)著 b，p1.7/ad7 對應(yīng)著 h。 2） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 p2.0/a8p2.7/a15 端口分別用導(dǎo)連接到 led 數(shù)碼顯示器 u1 的 ah 端口上；要求：p2.0/a8 對應(yīng)著 a，p2.1/a9 對應(yīng) 著 b，p2.7/a15 對應(yīng)著 h。 3） 把“單片機(jī)系統(tǒng)“區(qū)域中的 p3.5/t1 用導(dǎo)線連接到”獨(dú)立式鍵盤“區(qū)域中 的 sp1 端口上； 2.22.2、at89s51at89s51 的介紹的介紹 at89s51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh pr

18、ogrammable and erasable read only memory）的低電壓，高性能 cmos8 位 微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造， 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍 存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel 的 at89c51 是一種高效微控制器，為很多嵌 入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。如圖 2-2 圖 2-2 at89s51 引腳圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 2.2.12.2.1、主要特性、主要特性 1) 與 mcs-51 兼容 2) 4k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 3)

19、壽命：1000 寫/擦循環(huán) 4) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年 5) 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 6) 三級程序存儲(chǔ)器鎖定 7) 128*8 位內(nèi)部 ram 8) 32 可編程 i/o 線 9) 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 10)5 個(gè)中斷源 11)可編程串行通道 12)低功耗的閑置和掉電模式 13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.2.22.2.2、管腳說明管腳說明 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。 當(dāng) p1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地

20、址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原 碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地址接收。 p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個(gè) ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其

21、管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門電流。當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 作為輸入，由于外部下拉為低電平

22、，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的 緣故。 p3 口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： p3 口管腳 備選功能 1）p3.0 rxd（串行輸入口） 2）p3.1 txd（串行輸出口） 3）p3.2 /int0（外部中斷 0） 4）p3.3 /int1（外部中斷 1） 5）p3.4 t0（記時(shí)器 0 外部輸入） 6）p3.5 t1（記時(shí)器 1 外部輸入） 7）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 8）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 9）p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保

23、持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高 電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用 作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。 此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略 微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無效。 psen

24、：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè) 機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信 號將不出現(xiàn)。 ea/vpp：當(dāng) ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h- ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，ea將內(nèi)部鎖定為 reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 flash 編程期間，此 引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 2.2.32.2.3、振蕩器特性、振蕩器特性 xtal

25、1 和 xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置 為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， xtal2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外 部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 2.2.42.2.4、芯片擦除、芯片擦除 整個(gè) perom 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 持 ale 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89s51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可

26、以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支 持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu 停止工作。但 ram，定時(shí)器， 計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 ram 的內(nèi)容并且凍結(jié) 振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 2.32.3、基于、基于 at89s51at89s51 的的 9999 馬表外圍電路設(shè)計(jì)馬表外圍電路設(shè)計(jì) 2.3.12.3.1、 復(fù)位電路復(fù)位電路 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)的第一步，它能使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件 初始狀態(tài)下。復(fù)位對單片機(jī)來說，就是回到初始狀態(tài)，程序計(jì)數(shù)器賦值 0000h，為程序運(yùn)行做好貯備工作。 1）復(fù)位的實(shí)現(xiàn): 當(dāng)在單片機(jī)的 rs

27、t 引腳上加上高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期（24 個(gè)始終震 蕩周期），就可以完成復(fù)位操作。為了達(dá)到這個(gè)要求，可以使用很多方法， 這里提供一種方法參考，其電路圖如 2-3 所示。 +5v 1k 10f 按鍵 地 圖 2-3 復(fù)位電路 這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩段相當(dāng)于是短路，于是 rst 引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，rst 端電壓慢慢下降，經(jīng)過 mcs-51 res 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 一段時(shí)間，達(dá)到低電平，單片機(jī)開始正常工作。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，圖 1-2 中復(fù)位電路的電容、電阻參考值分別為 c=10uf，r1=1k，r2=10k。 2)單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) 單片機(jī)

28、的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)。51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)， 將其內(nèi)部的一些重要寄存設(shè)置為特定的值，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 pc 為 0000h，程序從 0000h 地址單元開始執(zhí)行；21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀 態(tài)為確定值；p0、p1、p2、p3 口輸出高電平；運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變內(nèi) 部 ram 的數(shù)據(jù)，重新上電時(shí)片內(nèi) ram 則為隨機(jī)值，如表 2-4 所示。 表 2-4 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài) 特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài) a00htmod00h b00htcon00h psw00hth000h sp07htl000h dpl00hth100h dph00h

29、tl100h p0p3ffhsbuf 不定 ip00000bscon00h ie000000bpcon0 b psw=00h：表明選積存器 0 組為工作寄存組。 sp=07h：表明堆棧指針指向片內(nèi) ram 07h 字節(jié)單元。 p0p3=ffh：表明已向各端口線寫入 1，此時(shí)，各端口既可用于輸入用 可用于輸出。 ip=xxx00000b：表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 ie=0xx00000b：表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷。 rst 引腳的第二功能是作為備用電源的輸入端，當(dāng)主電源發(fā)生故障、電 壓值降低到規(guī)定的低電平時(shí)，+5v 電源自動(dòng)接入 rst 端，作為備用電源 為系統(tǒng)供電，保證復(fù)位

30、后能繼續(xù)正常運(yùn)行。 2.3.22.3.2、時(shí)鐘電路、時(shí)鐘電路 at89c51 片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，xtal1 和 xtal2 分別為振蕩電路的輸入和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖 2-5 所示。在 xtal1 和 xtal2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi) 部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧 振回路。晶振可以在 1.2mhz 到 12mhz 之間選擇，電容值在 5-30pf 之間選擇， 電容的大小可起頻率微調(diào)作用。 電容 1 晶振 電容 2 圖 2-5 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 外部方式的時(shí)鐘很少用，若要用時(shí)，只要將

31、 xtal1 接地，xtal2 接外部振 蕩器就行。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低 于 12mhz 的方波信號。 時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號 p1 和 p2 供單片機(jī) 使用。p1 在每一個(gè)狀態(tài) s 的前半部分有效，p2 在每個(gè)狀態(tài)的后半部分有效。 2.3.32.3.3、數(shù)碼管數(shù)碼管 在數(shù)字需要用數(shù)字器件將數(shù)字、文字和符號直觀地顯示出來。能夠用來直 觀顯示數(shù)字、文字和符號的器件稱為顯示器。數(shù)字管器件的種類很多，按顯示 xtal1 xtal2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 方式的不同，可分為字形重迭式、分段式樣、點(diǎn)陣式；按發(fā)光材料不同可分為 熒光管顯示器、

32、半導(dǎo)體發(fā)光二極管顯示器（led）和液晶顯示器（lcd）等。本 設(shè)計(jì)運(yùn)用的是 led 數(shù)碼管。 led 數(shù)碼顯示器是一種由 led 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用 了 8 個(gè) led 發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符，1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。led 數(shù) 碼顯示器有兩種連接方法： 1）共陰極接法(如圖 2.2)。 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地， 每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極端輸入低電平時(shí)， 發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 圖 2.2 共陰極接線圖 2）共陽極接法(圖 2.3)。 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使

33、用時(shí)公共陽極接地。 每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入高電平時(shí)， 發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 圖 2.3 共陽極線路圖 led 顯示器的特點(diǎn)是清晰悅目工作電壓低(1.53v) 體積小壽面長 響應(yīng)速度快顏色豐富(有紅綠黃) 工作可靠. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 表 2-8 lcd 數(shù)碼管顯示字形與字段碼關(guān)系 顯示字形共陽極字段碼共陰極字段碼顯示字形共陽極字段碼共陰極字段碼 0c0h3fh990h6fh 1f9h06ha88h77h 2a4h5bhb83h7ch 3b0h4fhcc6h39h 499h66hda1h5eh 592h6dhe8

34、6h79h 682h7dhf8eh71h 7f8h07h g(熄燈) ffh00h 880h7fh 2.3.42.3.4、鍵盤電路、鍵盤電路 1）鍵盤的結(jié)構(gòu)與原理 觸點(diǎn)式按鍵開關(guān)，起主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換為電氣上的邏輯關(guān)系 （1 和 0）。常見的種類有：獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤。 開始時(shí)，顯示“00”，第 1 次按下 sp1 后就開始計(jì)時(shí)。第 3 次按 sp1 后， 計(jì)時(shí)歸零。 第 2 次按 sp1 后，計(jì)時(shí)停止。（圖 2-9 鍵盤控制電路） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 圖 2-9 鍵盤控制電路 2）按鍵電路的抖動(dòng)問題 由于按鍵是機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，會(huì)有抖動(dòng)，這種抖動(dòng)對 于人來說是

35、感覺不到的，但對于計(jì)算機(jī)來說，則是完全可以感覺到的，因?yàn)橛?jì) 算機(jī)處理的速度是在微秒級，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級，對計(jì)算機(jī)而言， 這已是個(gè)“漫長”的時(shí)間了。為使 cpu 能正確地讀出按鍵的狀態(tài)，對每一次按 鍵只作一次響應(yīng)，就必須考慮如何去除抖動(dòng)。常用的去除抖動(dòng)方法有兩種：硬 件方法和軟件方法。單片機(jī)中常用軟件法，軟件法其實(shí)很簡單，就是在單片機(jī) 獲得端口為低的信息后，不是立即認(rèn)定開關(guān)已被按下，而是延時(shí) 10ms 或更長一 些時(shí)間后再次檢測該口，如果認(rèn)為低電平，說明開關(guān)的確按下了，這實(shí)際上是 避開了按鍵按下的抖動(dòng)時(shí)間。以上是消除鍵斗動(dòng)的原則。在本片電路中消除鍵 的抖動(dòng)是調(diào)用一個(gè) 5ms 的延時(shí)程

36、序。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 第三章第三章 基于基于 at89s51at89s51 的的 9999 馬表軟件系統(tǒng)馬表軟件系統(tǒng) 3.13.1、基于單片機(jī)、基于單片機(jī) at89s51at89s51 的的 9999 馬表匯編程序馬表匯編程序 3.1.13.1.1、基于單片機(jī)、基于單片機(jī) at89s51at89s51 的的 9999 馬表流程圖馬表流程圖 1）主程序框圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 t0 中斷服務(wù)程序框圖 圖 4.17.2 3.1.23.1.2、基于單片機(jī)、基于單片機(jī) at89s51at89s51 的的 9999 馬表匯編程序馬表匯編程序 tcnta equ 30h ；初始化 tcntb eq

37、u 31h sec equ 32h keycnt equ 33h sp1 bit p3.5 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 org 00h ；主程序從 00 起 ljmp start org 0bh ；定時(shí)器 0 中斷 0bh 起 ljmp int_t0 start: mov keycnt,#00h ；按鍵統(tǒng)計(jì)為 0 mov sec,#00h ；秒內(nèi)容（32h）為 0 mov a,sec ；顯示秒內(nèi)容 mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov p1,a ；顯示十位 mov a,b mov dptr,#table movc a,a+dptr mo

38、v p2,a ；顯示個(gè)位 mov tmod,#02h ；選擇 8 位定時(shí)工作方式；工作方式 2 就具 有自動(dòng)重裝載功能，即自動(dòng)加載計(jì)數(shù)初值，所以也有的文獻(xiàn)稱之為自動(dòng)重加載 工作方式。在這種工作方式中，16 位計(jì)數(shù)器分為兩部分，即以 tl0 為計(jì)數(shù)器， 以 th0 作為預(yù)置寄存器，初始化時(shí)把計(jì)數(shù)初值分別加載至 tl0 和 th0 中，當(dāng)計(jì) 數(shù)溢出時(shí)，不再象方式 0 和方式 1 那樣需要“人工干預(yù)”，由軟件重新賦值， 而是由預(yù)置寄存器 th 以硬件方法自動(dòng)給計(jì)數(shù)器 tl0 重新加載。 setb et0 setb ea wt: jb sp1,wt ；直接尋址位為 1 轉(zhuǎn)移（按鍵按下時(shí) sp1 為 0

39、） lcall dely10ms jb sp1,wt ；接著 sp1 變?yōu)?1 inc keycnt 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 mov a,keycnt cjne a,#01h,kn1 ；立即數(shù)與 a 比較，不等轉(zhuǎn)移 setb tr0 ；tr0 置 1，啟動(dòng)定時(shí)器 t0 , 允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì) 數(shù) mov th0,#06h ；用于自動(dòng)恢復(fù)定時(shí)初值 mov tl0,#06h ；置 t0 定時(shí)初值 250us （ 2 的 8 次方減 250，再轉(zhuǎn)為 16 進(jìn)制） mov tcnta,#00h mov tcntb,#00h ljmp dkn kn1: cjne a,#02h,kn2 clr tr0 lj

40、mp dkn kn2: cjne a,#03h,dkn ；清零 mov sec,#00h mov a,sec mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov p1,a mov a,b mov dptr,#table ； movc a,a+dptr mov p2,a mov keycnt,#00h dkn: jnb sp1,$ ；直接尋址為 0 轉(zhuǎn)移，否則循環(huán) ljmp wt dely10ms: 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 mov r6,#20 d1: mov r7,#248 djnz r7,$ djnz r6,d1 ；（248*2+2）*20=9

41、960 10ms 延時(shí) ret ；子程序返回 int_t0: inc tcnta mov a,tcnta cjne a,#100,next ；不等轉(zhuǎn)移 mov tcnta,#00h inc tcntb mov a,tcntb cjne a,#40,next ；不等轉(zhuǎn)移 mov tcntb,#00h inc sec mov a,sec cjne a,#100,done mov sec,#00h done: mov a,sec mov b,#10 div ab mov dptr,#table movc a,a+dptr mov p1,a mov a,b mov dptr,#table movc a

42、,a+dptr mov p2,a next: reti 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 table: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh end 3.23.2、keilkeil uvision2uvision2 集成開發(fā)環(huán)境介紹集成開發(fā)環(huán)境介紹 keil uvision2 集成開發(fā)環(huán)境是基于 80c51 內(nèi)核的軟件開發(fā)平臺(tái)，支持工 程建立，程序的編譯與鏈接，軟件仿真，硬件仿真，目標(biāo)代碼的生成等功能。 keil uvision2 編譯器在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率達(dá)到了較高的水平。 keil uvision2 的安裝與其他軟件類似。keil 集成開發(fā)環(huán)境的工具

43、欄，菜 單等的使用，可參考集成開發(fā)環(huán)境的幫助文件。 與大多數(shù)集成開發(fā)環(huán)境類似，keil 集成開發(fā)環(huán)境也使用工程的方法來管 理文件，在一個(gè)工程文件中源程序（c51 程序、匯編程序）頭文件等都可以進(jìn) 行統(tǒng)一管理。 3.23.21 1、keilkeil 的使用步驟的使用步驟 1）雙擊桌面 keil.u.vision2 快捷圖標(biāo).進(jìn)入 keil 集成開發(fā)環(huán)境.在主菜單 中選擇 projectnew project.建立一個(gè)新工程 pltest.uv2,并根據(jù)提示進(jìn)行工 程的保存等操作。 2）工程保存后，keilc51.u.vision2.將立即彈出對話器件選擇框。不同型 號的 51 單片機(jī)內(nèi)部資源不同

44、，keilc51.u.vision2 可以根據(jù)所選定的芯片進(jìn)行 sfp 預(yù)定義，在軟、硬件仿真時(shí)提供觀察窗口等，這里假定選用了 atmel 公司 的 at89c51 單片機(jī)。 3）新建.c 或.asm 文件并保存代碼。這里假設(shè)編寫的匯編程序和 c51 程序 命名為 p1test.asm 和 p1test.c。p1test.asm 和 p1test.c 文件也可用其他編輯 軟件事先寫好，再進(jìn)行在工程中添加源文件，將 p1test.asm 添加到工程中，這 樣即可完成一個(gè)完整工程的建立工程。添加完 p1test.asm 后的窗口。至此，工 程文件已經(jīng)做好了進(jìn)行編譯鏈接的準(zhǔn)備。 4）單擊編譯工程快捷

45、圖標(biāo)或選擇下拉菜單中的編譯鏈接選項(xiàng)，即可在 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 build 窗口中看到編譯鏈接結(jié)果。 5）keilc51.u.vision2 集成開發(fā)環(huán)境為用戶提供了仿真調(diào)試功能，對應(yīng)工 程選項(xiàng)對話框中 debug 選項(xiàng)卡的 use simulator 選項(xiàng)，集成開發(fā)環(huán)境還為制造 商提供了 keil monitor-51 driver 接口，制造商可以利用該接口設(shè)計(jì)硬件仿真 接口。此外僅使用開發(fā)環(huán)境的軟件仿真調(diào)試功能，選中調(diào)試菜單的開始調(diào)試選 項(xiàng)進(jìn)行軟件仿真，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后軟件仿真的調(diào)試及觀察窗口。 5）u.vision2 中給出了全速運(yùn)行、單步運(yùn)行等多種運(yùn)行方式。以及觀察各 種變量的窗口，

46、用戶可以根據(jù)需要使用。 6）編譯仿真過程中可以調(diào)試軟件的語法錯(cuò)誤，在軟件仿真時(shí)可以觀察到 p1 口的變化是否符合要求等。要使程序真正能點(diǎn)亮發(fā)光二極管，還應(yīng)與硬件相 結(jié)合，給出了硬件的接線圖，可將仿真器與硬件相連。點(diǎn)亮發(fā)光二極管，還可 將可執(zhí)行文件寫入芯片直接測試程序執(zhí)行。寫入芯片的文件一般為.hex 文件， 要得到.hex 文件，可在工程選項(xiàng)對話框中選擇 output 選項(xiàng)卡，選中 great hex file 項(xiàng)即可。下圖 3-1 是 keil 軟件開發(fā) at89c5199 馬表的匯編程序介面： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 圖 3-1keil 軟件開發(fā)基于 at89s51 的 99 馬表的匯編程序

47、介面 3.43.4 仿真軟件仿真軟件 proteusproteus proteus 軟件的特點(diǎn)：全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類 產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍 電路組成的系統(tǒng)的仿真、rs232 動(dòng)態(tài)仿真、12c 調(diào)試器、sp1 調(diào)試器、鍵盤和 lcd 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器 等。目前支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、8051 系列、avr 系列、pic12 系列！ pic16 系列、pic18 系列、z80 系列、hc11 系列以及各種外圍芯片。支持大量的 存儲(chǔ)器和外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單

48、片機(jī)和 spice 分析于一身的仿真 軟件，功能極其強(qiáng)大，是其他任何一款軟件不能相比的。 3.4.13.4.1、基于、基于 proteusproteus 軟件的系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計(jì)軟件的系統(tǒng)硬件仿真設(shè)計(jì) 圖 3-2protenus 軟件的系統(tǒng)硬件原理圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 3.4.23.4.2、基于、基于 proteusproteus 軟件的系統(tǒng)硬件仿真運(yùn)行軟件的系統(tǒng)硬件仿真運(yùn)行 圖 3-3proteus 環(huán)境下運(yùn)行效果 3.53.5、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.5.13.5.1、protelprotel dxpdxp 概述概述 protel dxp 是 altium 公司于 2002

49、年推出的板極電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)，主要運(yùn)行 于 windowsxp 操作系統(tǒng)。在套軟件把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、pcb 繪制編輯、 拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供 了全線的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.5.23.5.2、原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)、原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn) 原理圖是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一步，protel dxp 的原理圖編輯器為設(shè)計(jì)者提 供高速、智能的原理圖編輯手段。圖 3-6 所示為基于 at89s5199 馬表的原理圖。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 1 1 2 2 3 3 4 4 dd cc bb aa title numberrevisionsiz

50、e a4 date:2008-6-17sheet of file:g:圖sheet1.schdocdrawn by: at89s51 p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal2 18 xtal1 19 gnd 20 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a

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