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1、成都电子机械高等专科学校 电子与电气工程系毕业设计论文 毕业设计（论文） 题 目 单片机设计 时间顺序控制器 专 业 应用电子技术 班 次 09221 姓 名 尹凯旋 学 号 42 指导老师 曾一江 成都电子机械高等专科学校二零一二年六月1 摘要 随时代的发展，生活节奏的加快，人们的时间观念愈来愈强；随自动化、智能化技术的发展，机电产品的智能度愈来愈高，用到时间顺序控制的地方也会愈来愈多，因此，设计开发具有良好的应用前景。由于单片机价格的低成本、高性能，在自动控制产品中得到了广泛的应用。本设计利用Atmel公司的AT89C51单片机进行时间顺序控制器开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用汇编
2、语言进行软件编程，并用protues进行仿真调试。在介绍本单片机的发展情况基础上，说明了本设计实现的功能，并对各功能电路进行了分析。主要工作放在软件编程上，用硬件电路实现了工作阶段显示在LCD，外部故障声光报警 ，各阶段工作时间可通过键盘设置。调试可以使用。关键词：单片机 AT89C51 时间顺序控制器 汇编语言目 录第一章 设计任务分析11.1 课题背景 11.2 单设计主要内容 21.3 设计系统思路 2第二章 硬件总体方案设计 32.1 单片机的选择 42.2功能电路分析 5第三章 软件设计 93.1 实现时间顺序基本步奏 103.2 主程序113.3 键盘子程序123.4 倒计时显示1
3、S程133.5外部故障计时报警程序 14第四章 系统的仿真154.1 protenus软件的介绍 164.2 wafe软件应用174.3系统的调试 184.4故障分析及解决 19结论 20附录A 硬件仿图 21附录 B 程序图 22成都电子机械高等专科学校论文 第一章 设计任务分析1.1 课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子
4、、PC机外围以及网络通讯等广大领域。单片机有两种基本结构：一种是在通用微型计算机中广泛采用的，程序存储器和数据存储器共用一个存储器空间的结构，称为“冯诺依曼”（Von Neumann）结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为“哈佛”（Harvard）结构，目前的单片机采用此种结构为多。本文讨论的单片机时间顺序控制系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能多等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供扩展，有着广泛的应用领域。1.2 设计主要内容 1.一个系统按时间顺序分为四段 2.每个工
5、作阶段由单片机输出工作阶段命令 3.控制系统在运行期间自动显示工作进程，即阶段数和剩余工作时间 4.外部故障启动报警 5.各阶段的工作时间通过键盘设 1.3 设计系统功能思路设计功能：系统主要实现功能是：AT89C51单片机接受脉冲信号，单片机根据外接受键盘输入4个阶段工作时间，通过七段码查询送入LED显示。在LED上显示阶段数及阶段剩余工作时间。以及内部定时器TO进行工作时间1S倒计时显示。再通过P1口高低电平转换轮流点亮各阶段发光二极管。通过外部中断INTO启动报警电路由P3.0引脚输出低电平使蜂鸣器发声和发光二级管闪烁。当P3.0引脚输出低电平时，蜂鸣器停止发声发光二级管停止闪烁。 组成
6、及框图：本系统各阶段工作时间通过键盘设定由单片机接收保存在寄存器中送入LED显示。通过定时器TO进行1S倒计时。再通过P1高低电平电平转化点亮各阶段发光二极管，通过外部中断INTO启动声光报警。框图如2.1所示 数码管显示电路声光报警电路键盘电路工作阶段电路复位电路时钟电路 51单片机 图1.3 设计原理框图 第二章 硬件总体设计方案 本次设计时间顺序电路，使用了AT89C51单片机芯片控制电路，单片机控制电路简单且省去了很多复杂的线路，使得电路简明易懂，使用键盘键上的按键来调整各阶段的工作时间，用一蜂鸣器和发光二级管进行故障声光报警，用一组发光二极管显示工作阶段，同时使用汇编语言程序来控制各
7、阶段工作时间显示，使得编程变得更容易，这样通过五个模块：键盘、芯片、发光二极管组、显示屏、蜂鸣器即可满足设计要求。2.1 单片机的选择单片机我们采用AT89C51(其引脚图如图41)，相较于INTEL公司的8051它本身带有一定的优点。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存贮器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个
8、芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图4-1 AT89C51引脚图主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2.2 功能电路分析 2.2.1 时钟电路 本设计的时钟电路如图2.3.1所示，其中X1为6MHZ，改变两电容的值即可对此晶振频率进行调节该电路提供单片机工作所需的振
9、荡频率，计算定时器初值即需此晶振频率，在通信时也需知道晶振频率，以对波特率进行计算。 图2.3.1 2.2.2 复位电路 如图2.3.2此复位电路由电阻电容串联而成，由图并结合电容电阻不能突变性质可以知道，当系统一上电 RST脚将会出现高电平并且这高电平的持续时间由RC决定。 图2.3.2 2.2.3 工作阶段电路如图2.3.3 此工作阶段电路由P1.0、P1.1、P1.2、P1.3引脚串联发光二极管组成4个阶段。通过判定各引脚高低电平决定点亮阶段灯。当引脚输出低电平时点亮对应发光二极管。 2.2.4 数码管显示电路如图2.3.4 本设计使用LED显示器实现7段数码管显示4位16进制数来显示阶
10、段工作进程。即阶段数和阶段剩余时间。其中数码管的显示可以分为两种：静态显示和动态显示。静态显示的段选位和位选位均单独连接，因此占用的I/O接口多，无法扩展多个数码管，在这种采用这种方式，必须要给LED恒定的电压，要求电压一直保持，所以一般在LED和单片机之间加锁存器，这种显示方式亮度高，编程较简单，结构清晰，管理也较简单，占用的CPU时间少。 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共端COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就使各个
