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1、 综合课程设计报告综合课程设计报告题题 目目 基于单片机的计数器设计 姓姓 名名 学学 号号 09102311 指导教师指导教师 - 2 -摘要摘要本设计是根据我们所学习的单片机课程，按照课程要求进行的课程检验。单片机技术是一个不可或缺的技术，尤其是对于我们测控技术与仪器专业来说它是我们必须要掌握的技能之一，使我们未来工作和生活的根本。现在的社会是一个信息科技高速发展的社会，也是一个电子技术和微机计算机迅速发展的时代，单片机的档次和水平在不断的提高，其应用的领域和范围也越来越广，成为现代电子系统中最重要的智能化核心部分。随着计数器技术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用的范围越来越广，
2、随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地，从而不断地改进技术，增加产品的种类。现计数器的种类以增加到：电磁计数器、电子计数器、机械计数器（拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器） 、液晶计数器等。计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备，印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、
3、机床、仪表、自动化控制等行业。- 3 -目目 录录第一章第一章 系统的功能要系统的功能要求求441.1 系统设计的要求及主要内容应解决的问题4第二章第二章 方案论方案论证证442.1 设计方案选择42.2 设计原理5第三章第三章 系统硬件电路设系统硬件电路设计计663.1 最小系统设计63.2 原理图93.3 电路仿- 4 -真10第四章第四章 系统程序设系统程序设计计12124.1 系统软件设计流程图124.2 程序13第五章第五章 调试及性能分析调试及性能分析 114 45.1 系统性能测试与功能说明145.2 软件调试问题及解决14参参 考考 文文 献献1414附件附件 计数器程计数器程
4、 序序15实物电路实物电路 图图- 5 -16第一章第一章 系统的功能要求系统的功能要求要求：1.整个系统有较强的抗干扰能力.2.计数范围：0099.3.将计数值准确显示出来.应解决问题：基于单片机构成的产品自动计数器研究的主要内容包括：如果构成检测电路、MCS-51 单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、LED 显示驱动模块的选择、MCS-51 单片机的扩展。在这个设计中主要需要解决的问题便是如何提高MCS-51 单片机的抗干扰能力以及稳定性第第 2 2 章章 方案论证方案论证2.12.1 设计方案选择设计方案选择方案一：采用多种数字逻辑电路来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设
5、计要求，这样设计的电路整体比较复杂，而且不宜完成发挥部分的功能要求。所以方案一不采用。方案二：可以采用 FPGA 来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求，并且设计方便，但由于对 FPGA 的技术原理掌握不够熟练，所以放弃方案二。方案三：系统采用 8051 为核心的单片机控制系统，实现原理图中的逻辑控制、主门、- 6 -门控、计数的设计要求单片机计数器的方式控制寄存器 TMOD 中的 GATE 位=1 时，可以很方便的进行 INT0 引脚的外部输入信号的时间间隔测量。且单片机的控制电路很容易实现扩展， 比如语音模块、测温 I2C 模块、时钟模块、A/D 模块等。故采用方案三。2.2 设计
6、原理利用 AT89S52 单片机来制作一个手动计数器，在 AT89S52 单片机的 P3.7 管脚接一个轻触开关，作为手动计数的按钮，用单片机的 P2.0P2.7 接一个共阴数码管，作为 0099 计数的个位数显示，用单片机的 P0.0P0.7 接一个共阴数码管，作为 0099 计数的十位数显示；硬件电路图如图 2-1 所示：图 2-1 硬件电路图系统板上硬件连线1）把“单片机系统”区域中的 P0.0/AD0P0.7/AD7 端口用 8 芯排线连接到- 7 -“四路静态数码显示模块”区域中的任一个 ah 端口上；要求：P0.0/AD0 对应着 a，P0.1/AD1 对应着 b，P0.7/AD7
7、 对应着 h。2）把“单片机系统”区域中的 P2.0/A8P2.7/A15 端口用 8 芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个数码管的 ah 端口上； 3）把“单片机系统”区域中的 P3.7/RD 端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的 SP1 端口上.第第 3 3 章章 系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计3.13.1 最小系统设计XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.
8、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/A1427U1AT89C51vccR1 4.7kX2CRYSTALR2 2kC1 30pFC2 30pFvccC3 10u图 3-1 单片机最小系统的结构图单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1 组成，下面介绍一下每一- 8 -个组成
9、部分。1.电源引脚Vcc 40 电源端; GND 20 接地端; 工作电压为 5V2.外接晶体引脚XTAL218XTAL119U1X2CRYSTALC1 30pFC2 30pFC3 10uXTAL218XTAL119U119 脚悬空，18 脚为外部振荡信号图 3-2 晶振连接的内部、外部方式图XTAL1 是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2 则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到 XTAL1，而 XTAL2 悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为 12MHz，时钟频率就为 6MHz。晶振的频率可以在 1MHz-24MHz 内选择。电容取 30PF 左右。系统
10、的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容 C1 和 C2 构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为 22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠
11、近，以减少寄生电容，更好地- 9 -保证震荡器稳定和可靠地工作。3.复位 RST 9在振荡器运行时，有两个机器周期（24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51 芯片便循环复位。复位后P0P3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 ROM 的 00H 处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按
12、钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用 6MHz 时，C 取22F，Rs 约为 200，Rk 约为 1K。复位操作不会对内部 RAM 有所影响。ALE30EA31PSEN29RST930pFR1 10kC310uFvcc图 3-3 常用复位电路图4.输入输出引脚(1) P0 端口P0.0-P0.7 P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口，端口置1（对端口写 1）时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动 8 个 TTL。对内部 Flash 程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据存储器时，P0 口是分时转换的地址(低 8 位)/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。(2) P1 端口P1.0P1.7 P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/0 端口。输出时可驱动 4 个 TTL。端口
