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1、信息与电气工程学院课程设计说明书（2014 / 2015 学年第 2 学期）课程名称 ： 单片机应用课程设计 题 目 ： 厨房提醒器设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ：王书强、苗敬利、王巍、赵奇设计周数 ： 2周 设计成绩 ： 2015 年 6 月 26 日目录1、课程设计的目的22、课程设计的正文22.1 课程设计要求22.2 系统设计分析22.3 系统硬件的设计22.3.1 硬件电路材料22.3.2 硬件线路设计32.3.2.1 设计材料说明32.3.2.2 线路设计说明82.3.3 系统软件编程102.3.3.1 流程图分析102.3.3.2 系统程序122.3.4
2、系统软硬件调试172.3.4.1 硬件调试172.3.4.2 软件调试183、课程设计总结184、参考文献1901、课程设计的目的（1）了解单片机的基础知识，掌握单片机课程设计的引脚和结构，能够正确进行单片机电路设计和画图，实现单片机的科学运用。（2）掌握如何通过编写的程序实现单片机的运行，如何进行电路的焊接和程序调试来实现我们所需要的功能。（3）掌握单片机定时器、外部中断等的设置及相应的编程。针对功能需求进行编程，将编好的程序导入到单片机中仿真编译，确定是否实现功能，完成校验。（4）动手操作焊接、校验，将单片机相关知识转变到实际动手操作过程中，通过针对性课题提升学生单片机理论应用效益，提高组
3、成系统和编程以及调试的动手能力。（5）在动手过程中鼓励学生自主学习，查阅相关资料，解决问题，灵活运用相关知识，锻炼学生能力。2、课程设计的正文2.1 课程设计要求设计厨房提醒器，具体要求主要包括原始数据及主要任务、技术要求两大部分。原始数据及主要任务：采用AT89S51作为控制单元，实现厨房提醒器的设计。设计键盘输入电路；设计显示电路；合理分配地址，编写系统程序；利用Protel设计硬件电路原理图和PCB图；软硬件联机调试。技术要求：设置提醒器的“开始”键、“清除”键、“分十位加1”键、“分个位加1”键和“秒十位加1”键。刚通电时和按下“清除”键时，均可使显示器显示00：00。按下开始键，则按
4、照设定的时间减1定时。当显示器再次显示为00：00时则蜂鸣器提醒定时到。4个数码管分别用于显示分十位、分个位、秒十位和秒个位。 2.2 系统设计分析本次厨房提醒器设计的过程中由于条件限制，设计过程中选取AT89C51代替AT89S51，其能够满足本次设计的功能需求，符合本次设计要求。本系统应包括键盘输入系统、显示系统、报警系统、控制系统四部分。键盘输入系统需要实现“开始”键、“清除”键、“分十位加1”键、“分个位加1”键和“秒十位加1”键；显示系统需实现时间的显示；报警系统需要实现倒计时为00:00后蜂鸣器报警提醒；控制系统需要实现数值设置计数、减计数和按键的响应。2.3 系统硬件的设计2.3
5、.1 硬件电路材料名称数值数量电阻（）33071K510K52K1电容10f122pf2AT89C511CD45111三极管NPN4三极管PNP1蜂鸣器1共阴极数码管4按键62.3.2 硬件线路设计2.3.2.1 设计材料说明1、AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，其外形及引脚排列见图2-1。图2-1 AT89C51外形及引脚图AT8
6、9S51的引说明和功能说明如下：VCC：AT89S51电源正极输入，接+5V电压。GND：电源接地端。XTAL1：接外部晶振的一个引脚，内部是反相放大器输入端，构成了片内振荡器，采用外部振荡器时，引脚接地。XTAL2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。RST：AT89C51的复位信号输入引脚，高电位工作。将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，A系统复位。P0口(P0.0P0.7)是一个8位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用。外部不扩展而
7、单片应用时，则作一般双向IO口用。P0口每一个引脚可以推动8个LSTTL负载。P1口(P1.0P1.7)是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，其输出可以推动4个LSTTL负载。仅供用户作为输入输出用的端口。P2口(P2.0P2.7)是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，当访问外部程序存储器时，它是高8位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向IO口用。每一个引脚可以推动4个LSTL负载。P3口(P3.0P3.7)是具有内部提升电路的双向I/0端口(准双向并行I/O口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取
8、或写入控制等功能。AT89C51内部程序存储器（FLASH）4K字节；外部程序存储器（ROM）64K字节；内部数据存储器（RAM）256字节；外部数据存储器（RAM）64K字节，只读程序存储器和外部数据存储器分别如下图。图2-2 只读程序存储器 图2-3 外部数据存储器表2-1 内部高128个字节地址空间的特殊功能寄存器区AT89C51复位后寄存器状态发生变化，其数据值见表2-2。表2-2 AT89C51复位后寄存器状态AT89C51中断入口见表2-3。表2-3 AT89C51中断入口PSW程序状态字见表2-4。表2-4 PSW程序状态字CY（PSW.7）：高位进位标志位。常用“C”表示；AC
9、（PSW.6）：辅助进位标志；F0（PSW.5）：用户标志位；RS1（PSW.4）：寄存器组选择位1；RS0（PSW.3）：寄存器组选择位0；OV（PSW.2）：溢出标志位；（PSW.1）：保留位，无定义；P（PSW.0）：奇偶校验位，在每一个指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位个数是奇数个则P1，偶数个则P0。定时/计数器主要包括TMOD和TCON两种类型。TMOD工作方式控制寄存器中当GATE1时，INT0或INT1引脚且为高电平，同时TCON中的TR0或TR1控制位如为1时，定时/计数器0或1才会工作。若GATE0，同时只要TCON中的TR0或TR1控制位如为1时，定时/计数器0或1
10、即可工作。C/T：选择定时或计数器模式。当C/T1为计数器，由外部引脚T0或T1输入计数脉冲。C/T0时为计时器，由内部系统时钟提供计时工作脉冲。选择操作方式1为16位定时/计数器；2为8位定时/计数器。TCON定时/计数器控制寄存器中TF1/0：计时器1/0溢出标志，当计时溢出时，由硬件设定为1，在执行相对的中断服务程序后则自动清0；TR/0：计时器1/0启动控制位，可以由软件来设定或清除。TR=1时启动计时器工作，TR=0时关闭；IE1/0：外部中断1/0工作标志，当外部中断被检查出来时，硬件自动设定此位，在执行中断服务程序后，则清0；IT1/0：外部中断1/0工作形式选择，IT=1时，由
11、下降缘产生外部中断，IT=0时，则为低电位产生中断。SCON串行口控制寄存器中SM0（SCON.7）串行通讯工作方式设定位0；SM1（SCON.6）串行通讯工作方式设定位1；SM2（SCON.5）允许方式2或方式3多机通讯控制位；REN（SCON.4）允许/禁止串行接收控制位；TB8（SCON.3）在方式2或方式3为要发送的第9位数据，按需要由软件置位或清0；RB8（SCON.2）在方式2或方式3是接收到的第9位数据，在方式l若SM20，则RB8是接收到的停止位，方式0不用RB8；TI（SCON.1）发送中断请求标志位；RI（SCON.0）接收中断请求标志位。在其他方式中，串行接收到停止位的中
12、间时刻由内部硬件置位RI1必须由软件复位RI=0。其中SM0、SM1按下列组合确定串行通讯的工作方式见表2-5。表2-5 SM0、SM1按下列组合确定串行通讯的工作方式、常用波特率与定时/计数器1各参数关系见表2-6。表2-6 常用波特率与定时/计数器1参数关系2、数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及 dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）。本次选取共阴极数码管，数码管见图2-4。图2-4 共阴极数码管
13、3、CD4511各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示A、B、C、D；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。左边的引脚表示输入，右边表示输出，还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS，具体见图2-5。图2-5 CD4511结构及引脚BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，七段均发亮，显示“8”。LE：锁定控制端，LE=0允许译码输出； LE=1译码器是锁定保持，译码器输出LE=0时的数值。A1、A2
14、、A3、A4为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。2.3.2.2 线路设计说明1、 时钟电路中12MHz的晶振，机器周期为1s，其线路设计见图2-6。图2-6 时钟电路图2、按键电路中P0口设置上拉电阻，电阻阻值为10K，按钮接地，具体见图2-7。2-7 按键电路图3、报警线路与P2.6口连接，选取1K电阻和PNP管构成控制线路，具体见图2-8。2-8 报警电路图4、显示线路设计中数码管的7个段码分别由P1口控制，限流电阻为300，当单片机P1的相应口为高电平时，会点亮数码管的相应的段码。2-9 显示电路图5、 位选电路由四个NPN型三极管与电阻串联而成，电阻的主要作用是保护单片机的并行口，NPN型三级管的b级分别接单片机的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，e端接接地，c端接数码管的位选端，当P2口中相应的并行口为高电平时，则三极管导通，并会选中相应的数码管。2-10 位选电路图6、 系统图见2-11。2-11 系统电路图2.3.3 系统软件编程2.
