第1章秒計時器整體設(shè)計課程設(shè)計是單片機課程教學(xué)的最后一個環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進行全面的系統(tǒng)的訓(xùn)練。進行課程設(shè)計能夠讓學(xué)生把學(xué)過的比較零碎的知識系統(tǒng)化，真正的能夠把學(xué)過的知識落到實處，能夠開發(fā)簡單的系統(tǒng)，也進一步激發(fā)了學(xué)生再深一步學(xué)習(xí)的熱情，因此課程設(shè)計是必很多的，是超級必要的。設(shè)計目的設(shè)計目的單片機的大體原理及相關(guān)的簡單應(yīng)用。把握用單片機設(shè)計系統(tǒng)的一樣步驟。了解LED數(shù)碼管的大體知識和驅(qū)動方式。4．把握單片機系統(tǒng)各個組成部份的作用和散布位置。5．學(xué)會運用單片機的硬件資源。設(shè)計任務(wù)和要求任務(wù)和要求任務(wù)：用AT89S51單片機和中小規(guī)模集成芯片設(shè)計1/100秒計時器要求：1.計時精度10-2秒。2.6位數(shù)碼顯示，別離表示分、秒、1/10秒、1/100秒。3.有兩個按鍵別離操縱秒表的歸零、停止。4.用匯編語言編程，用proteus仿真。整體設(shè)計方案1.硬件設(shè)計方案方案：該系統(tǒng)采納51系列單片機AT89C51作為操縱核心，該系統(tǒng)能夠完成運算操縱、信號識別和顯示功能的實現(xiàn)。由于用了單片機，使其技術(shù)比較成熟，應(yīng)用起來方便、簡單而且單片機周圍的輔助電路也比較少，便于操縱和實現(xiàn)。整個系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能的擴張和更改。MCS-51單片機特點如下：

（1）靠得住性好：單片機依照工業(yè)操縱要求設(shè)計，抗擊工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一樣的CPU，程序指令和數(shù)據(jù)都能夠?qū)懺赗OM里，許多信號通道都在同一芯片，因此靠得住性高、易擴充。（2）單片機有一樣電腦所必需的器件，如三態(tài)雙向總線，串并行的輸入及輸出引腳，可擴充為各類規(guī)模的微電腦系統(tǒng)。

（3）操縱功能強：單片機指令除輸入輸出指令，邏輯判定指令外還有更豐碩的條件分支跳躍指令。其原理框圖如圖所示:六位顯示六位顯示AT89C51復(fù)位開關(guān)暫停開關(guān)時間脈沖源圖硬件設(shè)計原理框圖2.軟件設(shè)計方案顯示程序主程序復(fù)位程序顯示程序主程序復(fù)位程序暫停程序中斷程序圖軟件設(shè)計圖軟件設(shè)計原理框圖第2章單片機應(yīng)用系統(tǒng)簡介單片機的應(yīng)用系統(tǒng)隨著用途不同，它們的硬件和軟件結(jié)構(gòu)不同專門大，但系統(tǒng)設(shè)計的方式和步驟大體上是相同的。一樣包括整體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、仿真調(diào)試、固化程序、應(yīng)用系統(tǒng)獨立運行等步驟。單片機結(jié)構(gòu)1.80C51單片機的功能結(jié)構(gòu)正如咱們所知，單片機是屬于三總線結(jié)構(gòu)，80C51單片機功能方框圖如下圖：圖單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.單片機內(nèi)容結(jié)構(gòu)單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖，從圖中看出，它具有以下特點；適于操縱應(yīng)用的8位CPU56字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，分高低兩個128字節(jié)4K字節(jié)片內(nèi)程序存儲器64KB程序存儲器空間64KB數(shù)據(jù)存儲器空間4個8位共32根雙向并可按位尋址的I/O口線兩個16位按時/計數(shù)器一個全雙工的串行I/O接口有5個中斷源片內(nèi)時鐘振蕩器具有布爾處置（位處置）能力圖單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機的封裝形式、引腳概念及功能1.80C51封裝80C51系列單片機具有雙列直插式和方形兩種封裝。2.80C51系列單片機引腳功能①引腳散布：如下圖為雙列直插式引腳散布圖②引腳功能：VCC----工作電源+5VGND----電源地ALE/PROG-----訪問外部存儲器時作為低8位地址鎖存操縱信號；在對EPROM編程時作為編程脈沖輸入；在不訪問外部存儲器和非EPROM編程狀態(tài)下，該腳輸出頻率為1/6單片機晶振頻率的方波信號，該信號，可作為時鐘脈沖，但在訪問數(shù)據(jù)存儲器時會丟失一個脈沖PSEN——外部程序存儲器讀選通信號EA/VPP——訪問程序存儲器操縱信號。當(dāng)EA為低電平常，只讀外部存儲器，當(dāng)EA為高電平常那么先讀內(nèi)部程序存儲器，再讀外部程序存儲器；那個引腳在編程時接編程電壓VPPRST——復(fù)位信號，對系統(tǒng)復(fù)位信號要>2TXTAL1——片內(nèi)振蕩電路輸入端XTAL2——片內(nèi)振蕩電路輸出端P0-P3——輸入輸出端口圖雙列直插式引腳散布圖按時／計數(shù)器1.按時/計數(shù)器結(jié)構(gòu)80C51單片機內(nèi)部設(shè)有兩個16位按時/計數(shù)器，簡稱為按時器0（T0）和按時器1（T1）。按時器／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如下圖：TMOD---方式操縱寄放器,用于設(shè)定按時／計數(shù)器的工作方式TCON---按時器操縱寄放器,用于啟動按時／計數(shù)器IE---中斷許諾操縱寄放器：按時／計數(shù)器是微機的中斷源圖80C51單片機內(nèi)部按時／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)2.工作原理按時/計數(shù)功能選擇：當(dāng)C／T＝0時，為按時器功能，現(xiàn)在，C與A相連（計數(shù)脈沖為機械周期）；當(dāng)C／T＝1時，為計數(shù)功能，現(xiàn)在，C與B相連（計數(shù)脈沖從或口輸入）。按時/計數(shù)器設(shè)置：按時／計數(shù)器設(shè)置由工作方式操縱寄放器（TMOD）、按時操縱寄放器（TCON）和中斷許諾寄放器（IE）一起完成。鍵盤接口技術(shù)鍵盤分兩類：獨立連接多鍵盤和矩陣式鍵盤，如下圖。1.獨立式鍵盤獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤是最簡單的鍵盤電路，每一個鍵獨立接入一根輸入線。這種鍵盤的優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、利用十分方便，目前這種結(jié)構(gòu)的鍵盤應(yīng)用還相當(dāng)普遍，這種鍵盤的缺點是隨著鍵數(shù)數(shù)量的增加所占用的I/O口線也增加。獨立式按鍵結(jié)構(gòu)的鍵盤在沒有鍵按下時，數(shù)據(jù)輸入線均為高電平，當(dāng)有鍵按下時，與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)線將變成低電平。因此可用位指令判別是不是有鍵按下。2.行列式鍵盤獨立式鍵盤盡管結(jié)構(gòu)簡單，利用方便，但每一個按鍵開關(guān)要占一根I/O口線，因此在按鍵數(shù)較多時，采納行列式鍵盤技術(shù)。＆圖獨立式鍵盤＆行列式鍵盤的結(jié)構(gòu)及原理輸出鎖存輸出鎖存器輸入緩沖器圖行列式鍵盤行線列線圖所示為行列式鍵盤的大體結(jié)構(gòu)。它由鍵盤開關(guān)矩陣、輸出（行線）鎖存器、輸入（列線）緩沖器三部份組成。在具體組成電路時，有以下幾種組合方式：直接利用I/O的鍵盤電路。MCU的I/O口輸出具有鎖存器，輸入具有緩沖器，因此應(yīng)用I/O口直接與行線與列線相連就能夠夠組成行列式鍵盤。如下圖，是由P1口組成的4＊4鍵盤。圖中左示的是一般接法，右示為帶中斷的鍵盤接法。利用I/O口和譯碼器的接口電路P1．0P1．1P1．0P1．1P1．2P0．0P0．1P0．2P0．3ABC圖由I/O口與譯碼器組成的行列式鍵盤利用串行口的鍵盤接口電路圖為由I/O口與串行口組成的鍵盤電路。②行列式鍵盤的工作原理：盡管組成行列式鍵盤有多種形式，但它們的工作原理是相同的，現(xiàn)以圖為例來講明：行線P1．4~P1．7為輸出，列線P1．0~P1．3為輸入。CPU先使第一行（P1．4）為“0”，其余行為“1”。讀輸入口P1．0~P1．3的狀態(tài)，假設(shè)輸入緩沖器的狀態(tài)全數(shù)為“1”，那么表示所在行無鍵按下，CPU使一下行線為“0”，其余行線為“1”，掃描下一行，如此在P1．4~P1．7循環(huán)進行。假設(shè)輸入緩沖器不全為“1”，說明所在行有鍵按下，CPU停止當(dāng)前行線掃描，轉(zhuǎn)入到列線掃描，列線P1．0~P1．3為“0”狀態(tài)的列表示對應(yīng)列有鍵按下。如此，行線與列數(shù)交叉鍵確實是掃描到的按鍵。P1．0P1．1P1．0P1．1ABP1．2RXDTXD③鍵掃描方式：程控掃描方式：CPU從執(zhí)行程序就開始了鍵盤的掃描，等待來是鍵盤的命令。這種程控掃描方式，適用單任務(wù)多分支結(jié)構(gòu)。按時掃描方式：在多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中，既要執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)，又要及時同意鍵盤命令，按時掃描方式適應(yīng)這種需要。具體做法是：在程序初始化時，先對按時/計數(shù)器進行設(shè)置，使其每10ms中斷一次，每次中斷，CPU將去掃描一次鍵盤，假設(shè)兩次中斷掃描到有鍵按下（那個地址考慮了消抖動），CPU將對鍵作相應(yīng)的處置。中斷掃描方式：采納中斷掃描方式必需有外部中斷接口，當(dāng)有鍵按下時，產(chǎn)生中斷請請求，CPU響應(yīng)中斷，在中斷效勞程序掃描鍵盤，作相應(yīng)處置。這是多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種方式。顯示接口技術(shù)1.顯示器結(jié)構(gòu)與原理如下圖為LED顯示器。在單片機系統(tǒng)中，通經(jīng)常使用LED數(shù)碼顯示器來顯示各類數(shù)字或符號。由于它具有顯示清楚、亮度高、利用電壓低、壽命長的特點，因此利用超級普遍。八段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成?；?個長條形的發(fā)光管排列成“8”字形，另一個點置于右下角作為顯示小數(shù)點用。LED顯示器有共陰和共陽兩種結(jié)構(gòu)，顯示器各筆畫段名和安排位置相同。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆畫段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆畫段組合而顯示的各類字符。在單片機接口中，單片機口線須接300-750Ω的限流電阻。aaabcdefghabcdefghbcdefghgfGNDabedGNDcdp共陽極共陰極圖LED顯示器2.LED顯示接口技術(shù)LED顯示電路分靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類：（1）靜態(tài)顯示接口技術(shù)所謂靜態(tài)顯示，確實是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆畫段字形代碼。單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路就能夠夠了，靜態(tài)顯示電路有以下幾種形式：①通過MCU的口線的顯示接口電路aaaabcdefghbcdefghP1GND圖單片機的I/O口直接與LED顯示器相連②通過MCU口線和譯碼驅(qū)動的顯示接口如下圖，圖中MC14495為帶鎖存的地址譯碼器，譯碼器采納通用的二-四譯碼器。圖I/O口線與譯碼器組成靜態(tài)顯示電路③利用串行總線操縱的顯示接口如下圖，通過單片機的串行總線操縱的靜態(tài)顯示電路：abcdabcdefgh+5VVCCaedfchgbdfgahcbeP0+5VVCCP1．0P1．1圖單片機動態(tài)顯示掃描電路（2）動態(tài)顯示接口技術(shù)如圖是動態(tài)掃描顯示接口電路。接口電路是把所有顯示器的8個筆畫段a-h同名端連在一路，而每一個顯示器的公共極COM是各自獨立地受I/O線操縱。CPU向字段輸出口送出字形碼時，盡管所所有顯示器接收到相同的字形碼，可是只有被選中的位才顯示。所謂動態(tài)掃描確實是指咱們采納分時的方式，連番操縱各個顯示器的COM端，使各個顯示器連番點亮。復(fù)位操作復(fù)位操作是單片機的初始化操作，單片機在進入運行前和在運行進程中程序犯錯或操作失誤使系統(tǒng)不能正常運行時，需要進行復(fù)位操作。復(fù)位操作后，程序?qū)?000H開始從頭執(zhí)行，復(fù)位時特殊功能寄放器的狀態(tài)。除此之外，復(fù)位操作還使單片機的ALE和PSEN引腳信號在復(fù)位期間變成無效狀態(tài)。單片機對復(fù)位信號的要求：一是復(fù)位信號為高電平，二是復(fù)位信號有效持續(xù)時刻很多于24個振蕩脈沖（兩個機械周期）以上。在那個地址專門要提示的是，在一個應(yīng)用系統(tǒng)中，若是有幾片單片機同時工作，在程序上有連接關(guān)系，系統(tǒng)復(fù)位時，應(yīng)確保每一片單片機同時復(fù)位。復(fù)位信號由單片機的RST引腳輸入，復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式。隨著單片機技術(shù)的進展，目前有些單片機內(nèi)部帶有看門狗電路，當(dāng)程序進行犯錯或進入了無停止循環(huán)時，看門狗電路將利用軟件強行使系統(tǒng)復(fù)位。第3章硬件電路設(shè)秒計時器電路圖如下圖為電路圖。其工作原理為：接通電源后，按“開始”按鍵，開始計數(shù)，數(shù)碼管顯示從00開始每百分之一秒自動加一；按“復(fù)位”按鍵，系統(tǒng)清零，數(shù)碼管顯示00；按“暫停”按鍵，系統(tǒng)暫停計數(shù)，數(shù)碼管顯示那時的計數(shù)。圖秒計時器電路原理圖單元電路設(shè)計1.時序操縱電路設(shè)計時序電路設(shè)計是秒計數(shù)器設(shè)計的關(guān)鍵，如下圖，它要緊完成以下功能：（1）當(dāng)咱們按下“開始”按鈕時，數(shù)碼管顯示數(shù)字，秒計時器開始計時。（2）當(dāng)咱們再按一下“暫?！卑粹o時，數(shù)碼管停止計數(shù)，顯示當(dāng)前數(shù)值。2.復(fù)位電路的設(shè)計外部中斷和內(nèi)部中斷并存，單片機硬件復(fù)位端，只要持續(xù)4個機械周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄放器和存儲器的值都恢復(fù)到了初始值，因為本設(shè)計中功能中有倒計不時刻的經(jīng)歷功能，因此不能對單片機進行硬件復(fù)位，只能用軟件復(fù)位，軟件復(fù)位事實上確實是當(dāng)程序執(zhí)行完以后，將程序通過一條跳轉(zhuǎn)指令讓它完成復(fù)位。復(fù)位電路如以下圖所示：圖開始/暫停按鈕圖復(fù)位電路外部震蕩電路外部震蕩電路單片機必需在AT49C51的驅(qū)動下才能工作，在單片機內(nèi)部有一個時鐘震蕩電路，只需要外接一個振蕩器就能夠產(chǎn)生必然的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，外部震蕩電路如圖所示。圖外部震蕩電路圖LED顯示電路設(shè)計秒計時器采納LED動態(tài)顯示，為了簡化電路將所有位的段選線并聯(lián)在一路，由一個八位IO的接口操縱，電路如下圖：圖LED顯示第4章軟件設(shè)計通過前面的硬件介紹，此刻咱們將對1/100秒表進行系統(tǒng)軟件設(shè)計。系統(tǒng)主程序設(shè)計1.秒計時器主程序流程圖如下圖：ENDEND開始計數(shù)取秒鐘的六位數(shù)字放六個連續(xù)單元存放起來調(diào)用顯示子程序STATR顯示單元置初值定時和中斷的初始化秒鐘初值設(shè)置調(diào)用鍵盤操作（主程序）圖主程序流程圖動態(tài)程序圖如下圖：秒鐘加160秒到嗎秒鐘加160秒到嗎分鐘加160分到嗎分鐘清0開T1RETI1s到嗎MSECBUF內(nèi)容加1關(guān)T1并重裝時常數(shù)（中斷服務(wù)程序）中斷入口 N Y N Y N Y 圖LED動態(tài)程序圖3.程序清單ORG0000HLJMPSTARTORG001BH;中斷入口LJMPCLOCKORG0100H；-------------------內(nèi)存分派--------------------DISBUFEQU30H;顯示數(shù)字緩沖首地址MSECBUFEQU21H;1/100秒緩沖SECBUFEQU22H;秒緩沖MINBUFEQU23H;分鐘緩沖；---------------------------主程序-----------------------START:MOVMSECBUF,#00HMOVSECBUF,#00HMOVMINBUF,#00HJB,$CALLDELAY1MOVTMOD,#10H;設(shè)置T1工作于按時方式1MOVTL1,#68HMOVTH1,#0C5H;寫的時刻常數(shù)MOVSP,#50HSETBEA;開放CPU中斷SETBET1;開放T1中斷SETBTR1;許諾T1工作；---------------------暫停復(fù)位程序-----------------------L2:CALLDELAY;跳轉(zhuǎn)消抖程序JB,L3；暫停程序JMPL2L3:JB,$CALLDELAY1L4:JB,START;復(fù)位程序JMP4DISP1:MOVR0,#DISBUF;顯示數(shù)字寄存首地址MOVA,MSECBUF;取秒高位數(shù)字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0;指向下一個單元MOVA,MSECBUF;取秒低位數(shù)字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,AINCR0MOVA,SECBUF;取秒高位數(shù)字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0MOVA,SECBUF;取秒低位數(shù)字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,AINCR0MOVA,MINBUF;取分高位數(shù)字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0MOVA,MINBUF;取分低高位數(shù)字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,ALCALLDISPLAYSJMPDISP1；----------------------------------顯示子程序---------------------------------DISPLAY:MOVP3,#0FEH;驅(qū)動最低位MOVR1,#DISBUF;取顯示數(shù)字首地址MOVR2,#06H;軟計數(shù)器表示顯示位數(shù)LOOP1:MOVDPTR,#SEGTAB;七段顯示碼表首地址MOVA,@R1MOVCA,@A+DPTR;查代碼MOVP0,A;送段驅(qū)動器74LS273LCALLDELAY;延時MOVA,P3RLA;指向下一名位驅(qū)動MOVP0,AINCR1;指向下以個顯示數(shù)字的地址單元DJNZR2,LOOP1;顯示位完了嗎RET；-------------------------中斷效勞程序--------------------------CLOCK:CLRTR1;關(guān)T1MOVTL1,#68HMOVTH1,#0C5H;重裝時刻常數(shù)PUSHPSWPUSHACC;壓棧愛惜MOVA,MSECBUFADDA,#01H;緩沖器加1DAA;轉(zhuǎn)換為BCD碼數(shù)MOVMSECBUF,ACJNEA,#100H,INT_DONE;1S時刻沒有到中斷返回MOVMSECBUF,#00H;1S到就將BUF清0MOVA,SECBUFADDA,#01HDAA;秒鐘加1并變成BCD碼數(shù)MOVSECBUF,ACJNEA,#60H,INT_DONE;60秒沒有到中斷返回MOVSECBUF,#00H;60秒到秒鐘清0MOVA,MINBUFADDA,#01HDAA;環(huán)種蛹?并變成BCD碼數(shù)MOVMINBUF,ACJNEA,#60H,INT_DONE;60分鐘沒到中斷返回MOVMINBUF,#00H;60分到分鐘清0INT_DONE:POPACCPOPPSWSETBTR1RETI;---------------------延時此程序---------------------------DELAY:MOVR7,#2D1:MOVR6,#255D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RET；------------------消抖程序