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《单片机原理及接口技术》课程设计报告课题名称多通道秒定时器设计学院自动控制与机械工程学院专业电气工程及其自动化班级电气三班姓名李帅雷华勇学号2009041731120090417308时间2011年12月30日2摘要根据相关的单片机材料,利用所学的单片机知识,编写能够实现该项目的软件程序,最后将软、硬件有机的结合起来,进行有效的调试,达到完成该实验课程设计的目的要求。本设计的多功能秒表系统采用AT89C51单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现两位LED显示,显示时间为00～99秒,每秒自动加1,能正确地进行定时启动设置,通道定时设置,加一和减一设置,可谓功能强大。其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括显示程序,加一,计数程序,中断,延时程序等,并在WAVE中调试运行,硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现,简单切易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。该系统具有显示直观﹑使用方便﹑可靠等优点在系统设计过程中考虑了性价比,选用性价比低﹑性能确定的元器件。易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。该系统具有显示直观﹑使用方便﹑可靠等优点在系统设计过程中考虑了性价比,选用性价比低﹑性能确定的元器件。3目录1、概述****************************************41.1课程设计的目的********************************41.2课程设计的要求*********************************42、课程设计的步骤*********************************42.1确定任务***************************************52.2总体设计***************************************52.3硬件设计***************************************52.4软件设计****************************************62.5系统调试***************************************83、心得体会***************************************11附件***********************************************11参考文献*******************************************1241、概述1.1课程设计的目的单片机课程作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完〈〈单片机原理及应用〉〉课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合联系。单片机课程设计过程中，我们通过查阅资料，接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个基于MCS-51系列单片机，涉及多种资源应用，并具有综合应用功能的小应用课程设计，不但使我们能熟练掌握课堂上所学知识，而且还能使我们在设备和软件方面得到较全面的提高和锻炼，也提高了我们运用综合知识解决实际的能力。1.2课程设计的要求课程设计以学生认知为主体，充分调动学生的积极性，重视学生自学能力的培养，根据具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容，分团队开展课程设计活动，按时完成每部分工作。坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。要求学生自己调研，设计系统功能、划分软硬件功能、选择器件，用Proteus在计算机上绘图并用Keil进行程序边编写和防真，然后使用单片机实验开发系统，对整个系统做试运行，有问题在进一步修改调试，至达到设计的要求和取得满意的效果，最后编写系统说明书，其内容包括系统的功能介绍，使用范围，主要性能指标，使用方法，注意事项等。2、课程设计的步骤52.1确定任务单片机系统的开发过程是以确定系统功能的技术指标开始的。首先要细致分析、研究实际问题，明确各项任务与要求，综合考虑系统的各种性能，拟定出合理可行的技术性能指标。2.2总体设计在对应用系统进行总体设计时，应根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟定出一套合理的方案。首先，根据任务的复杂程度和技术指标选择单片机芯片。其次，选择系统中要用到的其它外围元器件，如显示器，执行机构等。2.3硬件设计硬件设计是指应用系统的电路设计，包括单片机芯片、控制电路、存储器、I/O接口等等。硬件设计时，应考虑备有充分余量，电路设计力求准确无误，因为在系统调试中不易修改硬件结构。在单片机应用设计系统中硬件电路设计时应注意的几个问题。（1）单片机选择尽量选用带有EEPROM的MCS-51系列单片机,如AT89C51\AT89C52等,可减少外部扩展ROM。（2）程序存储器要扩展程序存储器，一般选用容量较大的EPROM芯片，尽量避免用小容量芯片组合扩充大容量的存储器。程序存储器容量大些，则可用编程空间充裕。（3）数据存储器6根据系统功能的要求，如果需要扩展外部RAM,那么RAM芯片可用6264（8KB）等。扩展外部RAM的原则和扩展ROM相同：尽量减少芯片数量，使电路机构简单。（4）I/O接口芯片I/O接口的扩展也需要根据应用系统功能的要求来确定。常用的I/O接口芯片一般选用8255芯片。这类芯片可利用多功能、具有口线多、硬件逻辑简单等特点。（5）总线驱动能力MCS-51系列单片机的外部扩展功能很强，但四个八位并行口的带负载能力是有限的。P0口能驱动8个TTL电路，P1到P3只能驱动三个TTL电路。在实际应用中，这些端口的负载不应超过总线负载能力的70％，一保证留有一定的裕量，以增强系统的抗干扰能力。总线驱动有相应的驱动器，如双向8位三态缓冲器74LS245可作为数据总线使用；地址和控制总线可采用单向8路三态缓冲区74LS245作为单向总线驱动器。2.4软件设计单片机应用系统的软件设计是研制过程中任务最关键的一项工作。没有软件，就无法实现单片机的控制；不同软件可以实现功能不同的控制，所以，要编写软件一定要把要实现的控制对象及其功能全面掌握，要做到心中有数。单片机应用的软件千差万别，不存在统一的模式。开发一个软件的基本方法是尽可能采用模块化机构。根据系统软件的总体构思按照7先粗后细的方法，把整个系统软件分成多个功能独立模块。应明确规定各模块的功能，个模块间的接口信息，尽可能使各模块的的联系减少到最低限度。这样，各个模块可以分别独立设计、编制和调试、最后在将各个程序模块连接成一个完整的程序进行调试。较为复杂软件的设计，是建立在各个基本模块的基础上的，如果对基本模块熟悉了，编写一个较为复杂的软件相对较容易，各个基本模块都是课程中相关章节的内容，一定要从基本知识学起。该系统主要有主程序﹑中断子程序﹑显示子程序﹑加1子程序﹑记录翻页子程序﹑快加子程序组成。主程序8完成硬件的初始化﹑子程序调用等功能:中断和加1子程序INT1中断服务程序:利用AT89S51的P3.3作为中断输入口,当开始计时按键按下调用中断程序,循环加1计时开始,定时时间为10毫秒,循环100次寄1秒时间到时,计数单元30H自动加一,若时间小于100继续加一计数,否则重新开始循环00～99秒。2.5系统调试系统调试包括硬件调试和软件调试。硬件调试的任务是排除系统的硬件电路故障，包括设计错误和工艺故障。软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。9程序调试一般是按照模块进行，各个模块和子程序独立调试，最后连接起来统一调试。在调试过程中，要不断调整、修改系统的硬件和软件，直到其符合预期结果为止，联机调试运行正常后，将软件固化到EPROM中，脱机运行，并到生产现场投入使用，检验其可靠性，直到完全满足要求，系统才算研制成功。如果使用软件仿真，在应在仿真软件环境中完成调试过程。如果实验开发装置，则调试过程开发装置上完成，也可以采取两者相互配合的方法进行。2.6部分重要源程序代码1开关控制程序完成各键功能的转换,控制CPU的工作过程﹑调用显示程序控制显示输出,在按键过程中增加了防抖动操作例如暂停键的设置:START:JB:P1.0,L1;P1.0=0,暂停ACALLDELAY10JB:P1.0,L1JNBP1.0,$LJMPSTOP2记录翻页子程序当有记录键按下时将当前显示时间存入暂存区41H﹑42H﹑43H﹑44H,记录时间间隔可自己设定,记录过程中不间断时间。当记录个数为四时停止计数,等待翻页按键有效将四个寄存区中的数据分别送入显示工作区30H﹑31H调用显示程序显示查看。103暂停复位快加子程序1)暂停程序:只需将定时器T1﹑T0的启停控制位TR0﹑TR1清零即可。STOP:CLRTR0CLRTR1ACALLDISPSJMPHERE2)复位程序:将各寄存区重新置初始值即可。FUWEI:CLRTR0CLRTR1MOV40H,#00HMOV41H,#00HMOV30H,#00HSJMPHERE3)快加程序:由于定时器T1﹑T0的定时初值均是10毫秒,可直接利用二者中的一个进行快加时间设定,设计中利用T1定时,对其溢出标志位进行查询,TF1为1则10毫秒到调用加1子程序快速加1并显示快加程序功能的介绍：设计快加子程序的目的是为了弥补两个数码管显示时间的不足：100ms=1s故可以用快加程序来精确的计时，即把间隔一秒显示的时间改为间隔10毫秒显示从00-99。KJIA:SETBTR1CLRTR0HEE:JNBTF1,HEECLRTF1ACALLJIA1ACALLDISP11JNBP1.0,STOPSJMPHEE3、心得体会通过这次单片机课程设计,我不仅加深了对单片机理论的理解,将理论很好地应用到实际当中去,而且我还学会了如何去培养我们的创新精神,独立自主的去完成一个设计。这次设计也让我深深的感到仅在课堂上的学到的知识是远远不够的,课下我们应该多到图书馆或网上多了解一下其它的东西,同时更应该加强我们的动手能力的训练,因为学习就是为了将知识应用到生活中,造福人类。在这次设计中我认真思考了一个问题,那就是未来的发展方向。因为要考研,所以我们就又面临了一次选择,和高考时报志愿一样,然而现在更多了一些理性和成熟。我曾经想过以后要么当老师,要么搞科研。然而,课程设计的过程让我认识到搞科研不仅要有扎实的理论知识,更要有创新的意识和热情,喜欢动手,不怕动手,因为真正搞科研的人都有一种不怕失败的精神,敢于去挑战。同时,更重要的是,在这一设计中,我学会了坚持不懈,不轻易言弃。设计过程,也好比是我们人类成长的历程,常有一些不如意,也许这就是在对我们提出了挑战,勇敢过,也战胜了,胜利的钟声也就一定会为我们而敲响。这个题目整体来看思路并不复杂,所以设计起来没有太大的困难。包括单片机的选择,震荡电路,时钟电路,显示电路这些基本电路的设计都是我们在课堂上老师讲到的内容。关键是软件部分的设计,如果把握不好的话思路就会很凌乱,让人一时摸不着头脑。经过几天的思索,我们就讨论先把整体设计思路给列一下,然后再一块一块的设计,这样设计起来就容易了很多,当整个程序出来后我就怀着激动的心情进行仿真,发现还是存在很多错误,但经过多次调试后终于成功了。参考文献(1)《单片机原理与及应用技术》主编余发山副主编王福忠出版社中国矿业大学出版社版次2003年12月第1版2003年12月第1次印刷(2)朱定华、戴汝平.单片微机原理与应用.北京:清华大学出版社,2003年8月；(3)胥勇军、黄国荣.基于并口连接串行显示驱动器MAX721下数据通信的软件12实现.2004年5月；(4)《MCS-51单片机原理及应用实例》南建辉熊鸣王军茹编著出版社北京清华大学出版社版次2004年3月第1版2006年2月第3版次印刷附件1程序清单ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTIME1ORG0013HLJMPZHDUANORG001B