单片机单脉冲计数设计讲解

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1、新疆农业大学机械交通学院单片机技术与应用 课程设计说明书题 定时脉冲计数器电路设计目专业班级：班电气092号：学生姓名：指导教师：6年间：时 月2012设计 9、 定时脉冲计数器电路设计小组成员：任务分配如下：四人： 调研、查找资料： 整合资料、硬件电路组成框图： 各单元电路及工作原理、绘制原理图（原理仿真）： 元件参数计算、元件清单列表（元件参数）（该篇论文侧重点： 绘制程序流程图、汇编程序四人： 程序仿真（整体 Proteus 和 Keil）四人： 调试与仿真四人： 硬件搭建调试： 设计说明书目录1 设计目的 12 设计内容 13 设计过程 13.1 硬件电路框图 13.2 搜集元件资料

2、23.3 各个单元及电路原理 33.4 绘制原理图 53.5 元件参数计算 63.6 元件清单列表 103.7 绘制程序流程图 103.8 汇编程序 103.9 调试与仿真 113.10 硬件调试结果 124 心得体会 12参考文献 13定时脉冲计数器电路设计 1 设计目的锻炼实,分析和解决实际 问题,课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出随着科学技术发展,是 对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.践能力的重要环节的日新日异，单 片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是通过无处 不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。典 型实际问题的

3、实际，训练学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力， 建 立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的 扩充。设计内容2的定时时间，作为秒计数计数器产生1 s单片机的定时以小组为单位用AT89C51/1：秒计数器到60时，自动复位从0开始。要求：时间， 当1 s产生时，秒计数器加(1)用LM7805CT设计交流220 V转5 V直流电源。(2) 用单片机AT89C51的定时器实现60 s计时。(3) 用PROTEUS设计，仿真基于AT89C51单片机的60 s计时实验。(4) 用面包板搭建设计电路，实际运行调试。3 设计过程3.1 硬件电路框图 根据实验要求，结合

4、已有的元件绘制实验框图(图3-1) 驱动电路晶振电路单电源电路图 3-1 实验框图 实验框图大体上可以分为晶振电路、复位电路、单片机、驱动电路、及电源电路 五 个部分： 晶振电路：为单片机提供时钟信号。 复位电路：当需要复位时， 为单片机提供复位信号。 驱动电路：为了驱动负载，本实验中负载为共阳极数 码管。电源电路：为整个系统提供电源。单片机：系统的核心部分，用于运行 用户程序，实现控制目的。 搜集元件资料3.23-2）图AT89C51O 1 （基本参数：2磁芯尺寸:8bi t:34/输出数 输入 程序存储器大小:64 KB EEPROM存储器容量:2 KB 存储器容量, RAM:256 By

5、te处理器速度:60 MHz振荡器类型:Ex ternal 计时器数:3 周边设备:Timer, PWM 接口 ：SPI, UARTPWM通道数:5电源电压范围：2.7V to 5.5 V工作温度范围：-40 C to +85 C工作温度最低：-40 C工作温度最高：85 C封装形式:VQFP针脚数:44 位数:8位 存储器容量:64 KB 存储器类型:闪存定时器位数:16 封装类型:管装U1接口类型:UART19驳 TAL1PO.O/AMi39FO.I.-AUIP0.2XAD237够 TA12PO?AG：3&Fd.4AC4F0.5/M6HPFO.eie9頤TP0.7/AD7c： 2P2.0.

6、C!21F2.1/：F.2?A.1O品29FSENFS.s/ah30ALEP2.JM2-i521斎P2.5/A132t：P2.6A-14nr.FSJ/AIS1_P1DF3.U/R.XDZP1.111P12F3.2/INTLI乜13F13F3.3/INT15P1.4P2.4HLI14SF15F3.5/T1lb.才PI JSP3.B.n.niR1&8F1.7F3.7/F；DATSgC51大最:5.5 V电 源电压V 电源电压最小:2.7特点制器：80C52兼容，2048控器处微理/XRAM, POR, PFD, ISP, 字节启动字ROM, 1792节SPI3-2 AT89C51管脚图图）共阳极数

7、码管（2共阳极数码管（图3-3）,电流：静态时，10-15 mA；动态 时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5 mA,峰值电流50-60 mA。平时使用时， 不能让LED 直工作在最大额定值。所以正向电流IF小于最大额定值（一般是 30 mA）。根据常识可以知道，电流大，LED发光强，但消耗的功率大。电流小， LED发光小，消耗的功率小。通常电路用LED是做指示用途，电路的总体功耗要 控制，不能都消耗在指示灯上， 当然还要考虑电源的功率要满足后面电路功耗 的要求，并且最好要有富裕。所以这个LED的正向电流选取20 mA,正向压降为3.3 V。4共阳极数码管 图3-3驱动器3）7407（ 同相

8、驱动器，用于放大功率，从而驱动数码管点亮。7407Z vccGNDIZ2A1142133g .124S 1151069783Y匚逻辑图 3-5 7407 图 封装图图 3-4 7407各个单元电路及工作原理3.33-6) 5 V1 () 220 V转直流电源电路(图交流电源整220 V集成稳压器作为稳 压器件，用典型接法，电源电路采用LM7805直流稳压稳压，在输出端接一个电 容进一步滤除纹波，得到5 VLM7805流滤波后送入 电源。1直流电源原理图图3-6 220V转5V）晶振电路（2TtifTtiF图 3-7晶振电路）是给单片机提供工作信号脉冲的，这个脉冲就是单片机的工作 3-7晶振电路

9、 （图概念一样，和电脑的12 MHz CPU速度。比如12 MHz晶振，单片机工作速 度就是每秒24 M就不上往了，不然不稳定。当然，单片机的工作频率是有范 围的，不能太大一般）复位电路（3,V两端的电压持续充电为S后，电容C5 0.1 3-8复位电路（图），在单片机启动处于低电平所以系统正常工作。当按键按下 RST，这是时候电阻两端的电压接近于0 V的时候，开关导通，这个时候电容两 端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下6 的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在 0.1 S内，从5 V释放到变为了 1.5 V,甚至更小。根据串联电路电压为各处之 和，这个时

10、候电阻两端的电压为3.5 V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电 平，单片机系统自动复位。而且，随着Vcc电压由0V增加到5V,电容C3的上 极板电位随之增加，电容的内电场增强，使C3能吸引更多的电子通过R1到达下 极板，从外面看就电流通过C3和R1入地。按电压在随着电流方向逐惭降低的 原则，电流的出现会在R1端形成一大于0的电位。由于电容的充电逐渐饱和， 所以电流会逐渐减小，电位也会逐渐减小。该电位的大小和持续的时间将直接影 响到我们的系统能否上电复位。图 3-8 复位电路（4）数码管显示驱动电路3-9 驱动电路图，当系统输出低电平时，低电平信号经驱动器功率放大驱动共 3-9）驱动电路（图

11、 阳极数码管点亮，显示不同的数字，电阻起限流作用防止电流过大。单片机输出 低电平功率放大器匹配的74071.6 mA的灌电流，数码管的驱动电流为20 mA, 用时的电流为 大于20 mA，符合要求。7047驱动电流，的额定电流为40 mA 3.4 系统原理图的绘制 把以上各个电路图按照逻辑关系组合起来，接在单片机上就 形成原理图（图）。3-10工 I变嗤噪+丑盘量丄土雄士3-10 系统原理图图3.5 元件参数计算 ）晶振电路的电容选择（13-11 晶振电路与单片机连接部分图）中：3-11图（ ：芯片内部振荡电路输入端。脚） （XTAL119:芯片内部振荡电路输出端。18 （脚）XTAL2它们可

12、以被配置为使用石英晶 是独立的输入和输出反相放大器，和 XTAL1 XTAL2振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图中采用的是内时钟模式，即采用的引脚上外接定时元件（一个石英晶体、XTAL2利用芯片内部的振荡电 路，在XTAL1之12 MHz，内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以 在1.2和两个电容）系列单片机或者更咼，但是频率越咼功耗也就越大。51 间任选，甚至可以达到 24 MHz通用异步与UART（11.0592 MHz的晶振设计，因为它能够准确地划分成时钟频率, 常用，不管多么古，19200）量常见的波特率相关，特别是较高的波特率（19600 接收器/发送器的石英11

13、.0592 MHz 怪的值，这些晶振都是准确，常被使用的。 故本实验套件中采用的可以起到频率微调作用。而和晶振并联的两个电容的大小 对振荡频率有微小影响，晶振，。（本实验套件使用30pF） 2040pF之间选 择当采用石英晶振时，根据经验电容可以在 ）的参数计算）复位电路（图 3-12复位电路图 3-12MHz计算），高电平复位。11.0529 MHz （计算时以12注：以下计算选用的AT89C51的系统电压为5 V,晶振为根据AT89C51的规格技术资料，如果当AT89C51Rest Pin （复位输入端）有两个机 器周期的时间是高电平，那么系统就会被复位，1?震荡周期震荡频率机器周期?震荡

14、周期*12所以对于采用12 MHz晶振时，使系统复位的时间t应大于1*12?22t?*us12M特性的描述中可DC是规格书中关于其AT89C51由两个机器周期的时间求出 来了，10 事先就会认为是高电平。以知道，当Rest Pin上的电压超过Min=0.7Vcc时Rest Pin 上的电压超过PinV，Vcc在这里可以看成5 V,所以如果Rest假设的系统电压 为52的电平持续时间超过0.7Vcc=3.5 V,就可以看成Rest Pin为高电平，如果这超 过3.5 V，那么系统就会复位。us该电路就是一最后一步就是计算RST_H处的 电位了。不考虑流入Rest Pin内电流，阶RC电路。电容两端暂态电流与电压的关系式如下:? ? ?t?tU 5e ? 5? ?RCC那么：Rest Pin电压为设tUR?Utt?V?U 所以，CCCR?UtUUURce? ?CCCC? ?；因为 u?;所以?5VVUO?OCC t? 5eU?t 的时，当 V.?t43Ut?RCRRRC0.357t? 时，