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1、微机原理课程设计预习报告 单片机课程设计预习报告秒表一、 设计内容及要求内容：6位数码管，按键2个，参照田径项目计时方式显示，要求具有正计时和倒计时功能。正计时利用按键完成启、停和清零；倒计时利用按键可以设置倒计时起始时间，以及启、停和复位功能。二、 硬件部分1、 硬件电路总结构图：2、 设计思路：（1）、电源电路如右图所示，电源电路为整个电路提供电源，有5v的VCC电源，当然芯片业需要接地。 （2）、复位电路 本电路采用的是上电复位电路，这种电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一
2、个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。（3）、晶振电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTA
3、L2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。此晶振电路时钟频率为6MHz.（4）、上拉电阻部分上拉电阻一般是一端接电源，一端接芯片管脚的电路中的电阻。上拉电阻的主要作用是在电路驱动器关闭时给线路（节点）以一个固定的电平。（5）、按键电路按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-10ms之间。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本电路直接用
4、I/O口线构成单个按键电路，两个按键各占用一条I/O口线，两个按键的工作状态不会产生互相影响。（6）、74HC245是总线驱动器，典型的TTL型三态缓冲门电路。 74hc245在电路中的电路图 74HC245的管脚图在秒表电路里，74HC245的控制方向的管教DIR接地是高电平，而使能端E接低电平，所以此缓冲门电路的方向是A到B。（7）、51电路在管脚XTAL1和XTAL2接晶振电路，为cpu提供时序；P0口和P2口作为通用IO口使用来进行数据的交换；P3口中的P3.0和P3.1引脚分别连接到两个按键上，按键K1接到了P3.0引脚，按键K2接到了P3.1引脚。P1口可不用。其他引脚接法与正常电
5、路接法无异。（8）、数码管显示电路六个数码管为共阴极数码管，字形引脚连接到其中一个74hc245的输出上来控制字形显示；字位引脚连接到另一个74hc245的输出上以控制字位。六位数码管中每两个为一组，来分别显示时、分、秒。3、 硬件电路元件参数选择：电源5V, 上拉电阻一般选择10 k，数码管驱动部分电阻取470，时钟电路电容取15pf，复位电路电容取10F ,另加两个保护电阻2k。三、 软件部分1、 按键功能分配总共有两个按键，要完成诸多的功能，需要对两个按键进行合理的分配,现假设两个按键分别命名为A键、B键。A：通过长按A键可以进行正计时和倒计时的切换；B: 在正计时过程中短按B键进行开启
6、、停止和清零功能的切换； 在倒计时过程中短按A键来进行对于秒表时、分、秒设定和退出设定的切换，而此时短按B键可进行时、分、秒具体数目的增加或者减少，并且可以长按B键来进行倒计时开启、停止和复位功能的切换。2、 程序流程图本电路软件程序由主程序、中断子程序、正计时子程序、倒计时子程序和延时子程序等程序组成。主程序：开始正计时时间显示按键判断倒计时启动定时器结束 正计时： 倒计时设置程序：24小时到？分单元清零，时单元加1NNNYY时单元清零时间显示中断返回开始一秒时间到？60秒时间到？60分钟到？秒单元加1秒单元清零，分单元加1Y 开始设置好初始倒计时间0时时间到？0分钟到？时单元减1时单元清零
7、，分单元减1NNYYY秒单元清零时间显示中断返回开始设置好初始倒计时间0时时间到？0分钟到？时单元减1时单元清零，分单元减1开始设置好初始倒计时间0时时间到？0分钟到？时单元减1时单元清零，分单元减1分单元清零，秒单元减10秒到？NY 电压表一、 设计内容：采用模数转换芯片ADC0832做电压采集，继电器做量程切换，电压采集结果用3位数码管显示，要求分档采集0-2V的电压。当电压在00.2V范围内，显示单位为毫伏mV，如175mV；在0.22V范围内，显示单位为V，如0.22V。（单位不显示，仅显示数字）二、设计思路：这次单片机课程设计的题目是量程可变的数字电压表。要求分档采集0-2V的电压。
8、当电压在00.2V范围内，显示单位为毫伏mV；在0.22V范围内，显示单位为V。模拟信号通过电位器输入，经过运算放大器电路，再通过限幅电路后电压均为其真实值。运放电路输出经过OPEN4和CLOSE3来控制继电器的开关。然后模拟输入电压由AD0832输入，经过模数转换后送给单片机。P2输出字形，P0控制字位，P3.4通过一个三极管连接继电器的XQ端，经过单片机控制和计算，判断电压档的选择正确与否，再通过软件设计发出控制信号，从而自动选择量程，而后再将换量程档后的电压信号由AD转换成数字信号，再将该数字信号进行BCD转换，转换后的结果通过数码管显示出来。三、系统硬件电路的设计：四、主要元件功能介绍
9、1、89S51AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16
10、位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。2、ADC0832ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。该芯片具有体积小，兼容性，性价比高的优点。ADC0832 具有以下特点：8位分辨率；双通道A/D转换；输
11、入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在05V之间；工作频率为250KHZ，转换时间为32S；一般功耗仅为15mW；8P、14PDIP（双列直插）、PICC 多种封装；商用级芯片温宽为0C+70C，工业级芯片温宽为40C+85C；芯片接口说明：CS_ 片选使能，低电平芯片使能。CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。GND 芯片参考0 电位（地）。DI 数据信号输入，选择通道控制。DO 数据信号输出，转换数据输出。CLK 芯片时钟输入。VCC/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。单片机对ADC0832 的控制原理：正常
12、情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端
13、应输入2 位数据用于选择通道功能，当此2 位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一
14、个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATA0。随后输出8位数据，到第19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。3、74hc245总线驱动器，典型的CMOS型三态缓冲门电路。 由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力，如果负载超过其负载能力，一般应加驱动器。 另外，也可以使用74HC244等其他电路，74HC244比74HC245多了锁存器。第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。 第29脚“A”信号输入输出
