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1、2014/5/27题目 报警器与旋转灯设计 专业 光伏发电技术及应用 学号 姓名 15目录1.单片机基础知识31.1单片机的定义31.2单片机的基本组成31.3单片机的特点42.课题设计62.1课题设计内容62.2系统硬件设计62.3 ATC89C51单片机72.4 旋转灯电路92.5 系统主程序103.程序调试123.1 proteus软件仿真123.2原程序调试131.单片机基础知识1.1单片机的定义 所谓的单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，具备独特功能的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线
2、等。 单片机全称为单片微型计算机，又称微控制器或嵌入式控制器。 1.2单片机的基本组成 单片机与现代微型计算机一样，结构均采用冯诺依曼提出的“存储程序”思想，即程序和数据都被放在内存中，采用二进制代替十进制进行运算和存储程序。一个最简单的单片机由以下五部分组成： （1）中央处理器CPU，包括运算器，控制器和寄存器组； （2）存储器，包括ROM和RAM； （3）输入输出（I/O）接口，它与外部输入输出设备相连； （4）电源和时钟电路。基本结构图如图1.1所示。图1.1单片机的基本结构51系列单片机在功能上有基本型和增强型两类。它具有体积小、功能全、面向控制、开发应用方便等特点，在工业实时控制、智
3、能控制、测控等方面得到广泛应用。 以8051为例介绍其功能和结构，它的内部结构由8大部分组成：（1）一个8位中央处理器CPU. CPU的内部结构是由算术逻辑运算单元、累加器、程序状态字寄存器、堆栈指针、寄存器、程序计数器、指令寄存器、暂存器等部件组成，是单片机的核心部件。（2）128个字节的片内数据存储器RAM （3）3KB的片内程序存储器ROM或EPROM （4）18个特殊功能寄存器SFR （5）4个8位并行输入输出I/O接口：P0、P1、P2、P3。 （6）1个串行I/O接口，完成单片机与其他微机之间的串行通信。 （7）2个16位定时器/计数器T0、T1。 （8）具有5个中断源，2个可编程
4、优先级的中断系统，它可以接收外部中断申请，定时器/计数器中断申请，串行接口中断申请。 1.3单片机的特点 单片机与通用微机相比，具有以下优点: （1）控制功能强 （2）抗干扰性强，可靠性高，工作温度范围宽 （3）开发周期短，性价比高，易于产品化 微型计算机的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常工作、生活领域中去的一个重大的转折点。 单片微型计算机简称为单片机。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：中央处理部件（CPU）、存储器（RAM,ROM）、定时器/计数器、各种输入/输出(I/O)接口（如并行I/
5、O口、串行I/O口和A/D转换器）等，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中。他支持汇编和C的混合编程，同时具备强大的软件仿真和硬件仿真功能。Protues能够很方便的和KEIL、Matlab?IDE等编译模拟软件结合。Proteus提供了大量的元件库有RAM，ROM，键盘，马达
6、，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件，它可以仿真单片机和周边设备，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，与keil和MPLAB不同的是它还提供了周边设备的仿真，只要给出电路图就可以仿真。2.课题设计2.1课题设计内容（1）本课题的主要任务是设计采用单片机控制的报警器与旋转灯，要求通过外部中断0控制报警器和旋转灯。（2）报警器与P3.7口接，八个发光二极管分别接P2口。（3）当接外部中断0的开关按下时，报警器响，八个发光二极管顺时针方向旋转；当第二次按下开关时，报警器停止和发光二级管熄灭。2.2系统硬件设计基于单片机的报警器与旋转灯系统的电路原理图如图2-1所示
7、。系统由旋转灯模块、复位模块、开关报警器模块、最小系统LED模块和电源模块五部分组成。最小系统LED模块复位模块开关和报警器模块P2口XTALLP3口ATC89C51RSTP0口P1口报警器与旋转灯系统的电路原理图2-1旋转灯模块电源模块2.3 ATC89C51单片机STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。本设计采用ATC89C51，它提供的功能
8、标准如表2-2。表2-2 ATC89C51功能标准兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能ATC89C51引脚图如图2-3所示图2-3 ATC89C51（1）主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线（2）外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输
9、出端（3）控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。（5）可编程输入/输出引脚（32根）ATC89C51单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线
10、，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.72.4 旋转灯电路在本设计中,旋转灯电路由8个LED发光二极管和8个0.3K的电阻构成。该电路设计比较简单，但是要注意节点的电气连接。其相应的电路图2-4所示。旋转灯电路图2-42.5 系统主程序（1）系统主程序主要用于变量及其他部件的初始化，如系统的初始化，以便能够准确的进行相应的操作。同时进行相应的功能键判断，从而实现特殊功能。其相应的流程图2-5所示。图2-5 报警器与旋转灯系统主程序流程图（2）在相应的外部中
11、断和定时器中断程序中，首先响应外部中断，再响应两个定时器中断，读取键值，旋转灯旋转，报警器响，在定时器重置初始值以后，再次外部中断返回。中断程序的相应流程图如2-6所示。开始初始化参数中断返回旋转灯、报警器工作定时器0、1重置初值外部中断0响应图2-6 中断程序流程图3.程序调试3.1 proteus软件仿真使用proteus原理及仿真电路如图2-7所示。图2-7 proteus仿真电路3.2原程序调试#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit SPK = P37;uchar FRQ =
12、0x00;void Delayms(uint ms) uchar i;while(ms-) for(i=0;i120;i+);void main() P2 = 0x00;TMOD = 0x11;TH0 = 0x00;TL0 = 0xff;IT0 = 1;IE = 0x8b;IP = 0x01;TR0 = 0;TR1 = 0;while(1) FRQ+;Delayms(1);void EX0_INT() interrupt 0 TR0 = !TR0;TR1 = !TR1;if(P2 = 0x00)P2 = 0xe0;else P2 = 0x00;void T0_INT() interrupt 1
13、 TH0 = 0xfe;TL0 = FRQ;SPK = SPK;void T1_INT() interrupt 3 TH0 = -45000/256;TL0 = -45000%256;P2 = _crol_(P2,1);结束语 在大学期间，从接触单片机的课程开始，单片机就给我留下了神秘感。不论是对课程的学习，还是心中对课程的看法，直到自己独自完成布置的单片机课程，自己的对单片机才有了实质性的了解。 实验任务分配下来后，一开始确实很迷茫。因为完全没有头绪，无从下手。看这网页中搜索的浩瀚的资料，真是一个头两个大，也第一次体会到了长时间对这电脑屏幕痛苦的感觉。 之后我静下心来，仔细挖掘这次实验的问题所在。我所作的课题关键在于利用3个中断对灯的显示和按键触发的处理。想通这些后我开始查阅相关资料，从芯片组成到C语言程序，开始深入的学习。我一步步去尝试，一次次和同学讨论解决自己存在的问题，最终将单片机
