AT89C51单片机设计60s倒计时

0目录一、课程设计的目的、要求和设计目标……………………………11、目的…………………………………………………………12、要求…………………………………………………………13、目标…………………………………………………………1二、硬件要求……………………………………………………………21、AT89C51的芯片………………………………………………22、LED数码管显示器概述…………………………………………33、其他元器件介绍及参数选择……………………………………6三、软件设计……………………………………………………………71、程序流程图……………………………………………………72、程序导图………………………………………………………73、定时/计数器初值计算…………………………………………74、软件程序……………………………………………………85、软件仿真设计…………………………………………………9四、软件调试…………………………………………………………101、.HEX文件的生成……………………………………………102、PROTEUS……………………………………………………10五、心得体会…………………………………………………………111一、课程设计的目的、要求和设计目标1、目的单片机课程即将结束，课程的最后一项是单片机的课程设计。通过课程设计，我们要将在一个学期中所学的东西进行整理、归纳，要把学到的知识转化成实际的运用，进一步的了解单片机的实质。通过动手设计，深入学习，体验单片机在日常生活中的运用，提升专业知识。课程设计的总体包括：对单片机的了解、运用，设计思路的解析，报告文字的处理等。通过一系列的实际操作，完善对课程的学习，提升自我的学习能力和动手能力。2、要求（1）用单片机AT89C51的定时器实现60s倒计时。本例中用两位数码管静态显示倒计时秒值。（2）用PROTEUS设计，仿真基于AT89c51单片机的60s倒计时实验。（3）通过KeiluVision2软件，生成.HEX格式程序并植入AT59C51单片机并调试、运行。3、目标通过自主完成课程设计内容，整理学期中所学到的知识，了解单片机的程序过程和一系列的基础操作，将理论和实践相结合，完善课业。2二、硬件要求1、AT89C51的芯片芯片概述AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。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。其工作电压在4.5－５V。一般我们选用＋5V电压。主要特性1.与MCS-51兼容2.4K字节可编程闪烁存储器3.寿命：1000写/擦循环4.数据保留时间：10年5.全静态工作：0Hz-24MHz6.三级程序存储器锁定7.128×8位内部RAM8.32可编程I/O线9.两个16位定时器/计数器10.5个中断源11.可编程串行通道12.低功耗的闲置和掉电模式13.片内振荡器和时钟电路管脚说明(1)电源及时钟引脚Vcc:电源接入引脚AT89C51单片机图3Vss：接地引脚XTAL1：晶振震荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）;XTAL2:晶体振荡器的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡器信号的输入端）。（2）控制线引脚RST/Vpd：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚：EA:内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚；PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚。（3）并行I/O引脚P0.0-P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；P1.0-P1.7：一般I/O口引脚；P2.0-P2.7：一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；P3.0-P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚2、LED数码管显示器概述本设计中采用的是7SEG–COM–ANODE型号数码管，它是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。实物如图3所示：数码管的分类数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元。按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码LED数码显示屏4管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。LED数码管有两种连接方法如下：共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。LED数码显示器的显示段码。为了显示字符，要为LED显示器段码（或称字形代码），组成一个8字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下表所示.十六进制数及空白字符与P的显示段段码位D7D6D5D4D6D2D1D0显示段pdgfedeba字型共阳极段码共阴极段码字型共阳极段码50C0H3FH990H1F9H06HA88H2A4H5BMB83H3B0H4FHCC6H499H66HDA1H592H6DHE86H682H7DHF84H7F8H07H空白FFH880H7FHP8CHLED数码管的驱动方式数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。1、静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。2、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极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的选通控制打开，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的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳6定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。LED数码管参数8字高度：8字上沿与下沿的距离，比外型高度小，通常用英寸来表示，范围一般为0.25-20英寸。长-宽-高：长——数码管正放时，水平方向的长度；宽——数码管正放时，垂直方向上的长度；高——数码管的厚度。时钟点：四位数码管中，第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。LED数码管应用数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮，从而显示出、数字。能够显示、时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜，使用简单，在电器，特别是家电领域应用极为广泛，例如：空调、热水器、冰箱等。LED数码管使用的电流与电压电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。3、其他元器件介绍及参数选择在课程设计中，还用到了一下元件：晶振，电容，电解电容，开关等。其参数为：晶振频率为12MHZ，连接的两个电容为30pF；电阻排为470*8，能够实现8个470欧电阻的等效替换；电解电容为10u；开关功能是在仿真过程中，按下开关便能实现60秒复位。7三、软件设计1、程序流程图2、程序导图3、定时/计数器初值计算（1）本电路应用TIMER0MODE16位计数器的计时中断法。（2）1秒等于1000000微秒，而每一计时脉冲是1微秒，因此需输入100000个计时脉冲，方可达到1秒的时间。本设计中，设定中断每次溢出时间50ms。（3）由上式得知，循环20次即可达到1秒定时，即：N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000X=65536-5000=15536=3CB0HAT89C51单片机程序控制部分倒计时LDE显示屏8（4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H，第1次只要输入5000个脉冲输入就会溢出；第2次至第20次，则需每1000000个计时脉冲，定时1秒。（5）上电时，显示60，开始倒数计时按下开关实现复位。4、软件程序ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOVR2,#60；计数初值LOOP1:MOVA,R2MOVB,#10DIVABMOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTR；查表MOVP1,A；十位显示MOVA,BMOVCA,@A+DPTRMOVP2,A；个位显示MOVR7,#20LOOP0:MOVTMOD,#01H；置T0工作于方式0MOVTH0,#3CH；装入计数初值MOVTL0,#0B0HSETBTR0；启动定时器T0JNBTF0,$；TF0=0，等待CLRTF0；清TF0DJNZR7,LOOP0；循环20次DECR2；减一CJNER2,#0FFH,LOOP1；倒计时9AJMPMAIN；复位回到60秒初始TABLE:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0HDB99H,92H,82H,0F8HDB80H,90H,88H,83HDB0C6H,0A1H,86H,8EHEND5、软件仿真设计AT89C51单片机设计：60S倒计时仿真电路图10四、软件调试1、.HEX文件的生成通过软件KeilC51仿真器生成.HEX文件，过程为：1.启动Keilc512.新建一个工程：Project菜单选择Newproject，选择好我们要保存的文件夹后，键入Frist保存。接着弹出CPU类型选择框，我们选择最常用的AT89C51,按确定。3.在工程中加入文件：新建一个文件，文件菜单File选择New；我们再选择：文件菜单File选择SaveAs（另存为）弹出对话框后，在文件名框中键入60s单片机.a51保存。再把文件加入到工程中去：点击Target1前面的+号，右键单击SourceGroup1选择AddFilestoGroup，SourceGroup1，选择添加Add。编译运行，检查程序是否有错误。4、生成.HEX文件选择Optionsfortarget，选择OUTPUT子菜单，在CreateHEXFi前打钩，DeBug子菜单中，Settings选择ProteusVSMSimulator，USE前打钩，再次运行文件，成功后在目录下会生成HEX文件。2、PROTEUS1、利用PROTEUS