五位可编程可逆计数器的设计

自动化专业电子课程设计报告题目：五位可编程可逆计数器的设计姓名学号指导教师：评阅成绩等次：电气信息工程系2010-2011第二学期淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第1页摘要自动计数器在日常生活中屡见不鲜，它是根据不同的情况设定的，能够通过技术功能实现一些相应的程序，如通过自动计数器来实现自动打开和关闭各种电器设备的电源。广泛用于路灯，广告灯，电饭煲等领域。自动计数器给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了自动计数器的功能。诸如自动定时报警器、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭电路，定时开关烤箱、甚至各种定时电器的自动启用等，所有这些，都是以自动计数器为基础的。由于它的功能强劲，用途广泛，方便利用，所以在这个电子科技发展的时代，它是一个很好的电子产品。如在洗衣机的定时控制以及路灯等一些人们不能再现场控制的操控。都可以利用自动计数器来完成这样的功用。可见此系统所能带来的方便和经济效益是相当远大的。因此，研究自动计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。本次课设设计是检验理论学习水平、实践动手能力及理论结合实际的能力，要求具有一定的分析处理问题能力和自学能力的一个比较重要得实践课程。通过这样的过程，使我们的论文及实践水平有一次较为全面的检查，同时也使我们硬件方面的能力有所提高，对以后的学习有这非常重要的意义。关键词：可编程可逆计数器；单片机AT89C52；7SEG-MPX2-CA淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第2页目录一、设计的任务与要求.......................错误!未定义书签。1.1设计任务.............................错误!未定义书签。1.2设计要求.............................错误!未定义书签。二、总体设计和系统框图.....................错误!未定义书签。2.1可编程可逆计数器方案.................错误!未定义书签。2.2数码管显示方案.......................错误!未定义书签。2.3电路系统总体设计.....................错误!未定义书签。三、设计方案...............................错误!未定义书签。3.1单片机概述...........................错误!未定义书签。3.2内接时钟部分.........................错误!未定义书签。3.3数码管的选择.........................错误!未定义书签。3.4关于AT89C52单片机...................错误!未定义书签。3.5整体电路图...........................错误!未定义书签。四、系统仿真...............................错误!未定义书签。4.1Proteus简介..........................错误!未定义书签。4.2Proteus的仿真.......................错误!未定义书签。4.3实验调试.............................错误!未定义书签。五、设计结果分析...........................错误!未定义书签。5.1系统能实现的功能.....................错误!未定义书签。5.2系统所选用器件一览表.................错误!未定义书签。六、设计总结和体会.........................错误!未定义书签。致谢......................................错误!未定义书签。参考文献...................................错误!未定义书签。一、设计的任务与要求淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第3页1.1设计任务采用keil设计源程序，利用proteus进行仿真。选用ATM89c51做处理器，7SEG-MPX2-CA做显示设计并制作一个五位可编程可逆计数器，1.2设计要求通过控制单片机的引脚控制五个发光二极管的亮灭，发光二极管的亮表示1灭表示0，每隔5ms计数一次，从而实现以二进制形式的计数功能，并扩充数码管对应显示十进制数字。二、总体设计和系统框图2.1可编程可逆计数器方案方案一：通过控制AT89C52单片机的I/O口对发光二极管进行控制，以发光二极管的亮灭指示进行程序控制自动时间间隔计数，从而实现二进制计数。并扩充数码管对应显示十进制数字。本系统有体积小、硬件少、电路结构简单及容易操作等优点。具有低廉的造价以及控制简单等特点。其原理框图如下图1.1。方案二：此方案以NE555构成计数脉冲信号发生器，CD4518为二/十进制加法计数器，CD4511为译码驱动器，与按键、数码管等较多的辅助硬件电路相结合，实现对LED数码管进行控制。本方案所涉及的硬件电路复杂，且不能够实现可编程功能呢，所以本设计不采用此方案。由于涉及考虑到设计要求及实现功能的简易程度，本设计采用方案一。2.2数码管显示方案方案一：静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第4页方案二：动态显示。所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。从节省I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。2.3电路系统总体设计三、设计方案3.1单片机的选择本设计使用的AT89C52单片机主要实现对其I/O口引脚的高低电平配置从而实现对二极管的亮灭控制。由于本设计所需时钟频率要求不高，且所需内存不大，而51系列单片机既能够满足可操作性好的要求且其价格又经济。而相比较而言凌阳系列单片机及其他系列单片机不能够很好的满足此实用性的特点，故此设计特采用了AT89C52单片机。3.2内接时钟部分系统采用内部时钟方式。52单片机内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1、XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体振荡器X1、及两个22pF的电容C1、C2连接起来并接地，就构成了内部自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲，连接方式如图3.所示：淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第5页图3.1内接时钟部分3.3数码管的选择本设计所选数码管为七段式共阴数码管7SEG-MPX2-CA通过对其1,2引脚的位选控制来选择其控制数字显示，其A，B,C,D,E,F,G与单片机P1口P1^0---P1^6七个引脚相连，其DP引脚控制小数点位，本设计用不到，所以可以不连接，若为了整洁美观也可将其与P1^7引脚相连接。其实物图如下图3.2。图3.27SEG-MPX2-CA数码管3.4关于AT89C52单片机AT89C52是一可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压微处理器，俗称单片机。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C52是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其引脚结构如图3.3所示：淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第6页图3.3AT89C52引脚结构3.5整体电路图整体电路仿真图如下图3.4所示：XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52C110nC210n1MHZVCCGNDGNDGND图3.4淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第7页系统开始时数码管显示00，发光二极管全灭。4、系统仿真和调试4.1Proteus简介ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：1.实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。2.支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM7系列以及各种外围芯片。3.提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。4.具有强大的原理图绘制功能。5.PCB设计以及自动布线。Proteus特点：支持ARM7，PIC，AVR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中，更新信息请参见网页；交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式；支持如IAR、Keil和Hitech等开淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第8页发工具的源码C和汇编的调试；一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作；内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；DLL界面为应用提供特定的模式；基于工业标准的SPICE3F5混合模型电路仿真器;14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线；模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流；集成PROTEUSPCB设计形成完整的电子设计系统。ProteusISIS编辑环境：图4.1Proteus编辑界面Proteus图形编辑窗口:淮南师范学院电气信息工程系自动化专业电子课程设计报告第9页编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。预览窗口预览窗口中，有两个框，蓝框表示当前页的边界，绿框表示当前编辑窗口显示的区域。当从对象选择器中选中一个新的对象时，预览窗口可以预览选中的对象。在预览窗口上单击，ProteusISIS将会以单击位置为中心刷新编辑窗口。对象选择器窗口：通过对象选择按钮，从元件库中选择对象，并置入对象选择器窗口，供今后绘图时使用。显示对象的类型包括：设备，终端，管脚，图形符号，标注和图形。状