單片機(jī)課程設(shè)計(jì)---秒表

1、<p>　　電氣系系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　2011/2012學(xué)年第2學(xué)期2012年6月8 日</p><p>　　教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1單片機(jī)介

2、紹1</b></p><p>　　1.1單片機(jī)概述1</p><p>　　1.2單片機(jī)芯片1</p><p>　　1.3單片機(jī)的應(yīng)用分類2</p><p>　　1.3.1通用型/專用型2</p><p>　　1.3.2總線型/非總線型2</p><p>　　1.3.3控制

3、型/家電型2</p><p>　　1.4單片機(jī)的發(fā)展歷史3</p><p>　　1.4.1基本結(jié)構(gòu)3</p><p>　　1.4.2主要階段3</p><p>　　1.5早期發(fā)展史4</p><p>　　1.6單片機(jī)的硬件特性5</p><p>　　1.7單片機(jī)的應(yīng)用范圍5<

4、/p><p>　　1.7.1智能儀器5</p><p>　　1.7.2工業(yè)控制6</p><p>　　1.7.3家用電器6</p><p>　　1.7.4網(wǎng)絡(luò)和通信6</p><p>　　1.7.5醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域6</p><p>　　1.7.6模塊化系統(tǒng)6</p><

5、p>　　1.7.7汽車電子6</p><p>　　1.8Proteus介紹7</p><p>　　1.9 Keil C51 介紹7</p><p><b>　　2.硬件設(shè)計(jì)8</b></p><p><b>　　2.1電源電路8</b></p><p>　　2

6、.2晶體振蕩電路8</p><p><b>　　2.3復(fù)位電路8</b></p><p><b>　　2.4顯示電路9</b></p><p><b>　　2.5鍵盤電路9</b></p><p>　　2.6硬件主電路圖設(shè)計(jì)10</p><p>

7、;　　2.7 元器件清單10</p><p>　　3.主要原器件介紹12</p><p>　　3.1 AT89C51單片機(jī)12</p><p>　　3.2發(fā)光二極管14</p><p>　　3.3石英晶振15</p><p><b>　　3.4數(shù)碼管15</b></p>

8、<p><b>　　4.課程設(shè)計(jì)17</b></p><p>　　4.1設(shè)計(jì)題目17</p><p>　　4.2電路原理圖17</p><p>　　4.3工作原理17</p><p>　　4.4程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.4.1如圖3.2是我們組利用Keil進(jìn)行編程的

9、環(huán)境18</p><p>　　4.4.2以下就是使是秒秒表實(shí)現(xiàn)功能的C語(yǔ)言程序18</p><p>　　4.5仿真效果20</p><p>　　4.5.1按第一次按開關(guān)按鍵計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)21</p><p>　　4.5.2按第二次開關(guān)按鍵計(jì)時(shí)器暫停計(jì)時(shí)21</p><p>　　4.5.3按第三次開關(guān)按鍵定時(shí)器

10、清零22</p><p><b>　　結(jié) 論23</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p&

11、gt;　　本實(shí)驗(yàn)利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)的原理，結(jié)合按鍵開關(guān)以及LED數(shù)碼管來設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地顯示時(shí)間。本電路設(shè)計(jì)了一個(gè)開關(guān)按鍵。其中按第一次是開始計(jì)時(shí)，按第二次是暫停，按第三次是清零，然后依次循環(huán)。</p><p>　　該設(shè)計(jì)通過單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，擁有正確地計(jì)時(shí)、暫停、清零功能，并同時(shí)可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，

12、具有現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：LED數(shù)碼管；計(jì)時(shí)器；開關(guān)</p><p><b>　　1單片機(jī)介紹</b></p><p><b>　　1.1單片機(jī)概述</b></p><p>　　二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)

13、算機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在這個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。</p><p>　　單片機(jī)具有

14、體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛。彩電、冰箱、空調(diào)、錄像機(jī)、VCD、遙控器、游戲機(jī)、電飯煲等無處不見單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地融入我們每個(gè)人的

15、生活之中。</p><p>　　單片機(jī)能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來舒適和方便的同時(shí)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機(jī)按用途大體上可分為兩類，一種是通用型單片機(jī)，另一種是專用型單片機(jī)。</p><p><b>　　1.2單片機(jī)芯片</b></p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱

16、單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， </p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， </p><p><b>　　單片機(jī)芯片</b></p><p>　　常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯

17、功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 </p><p>　　由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念

18、是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 </p><p>　　INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過300M的高端單片

19、機(jī)，直到目前基于8031的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多處理器，隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 </p><p>　　現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。 汽車上一般配備4

20、0多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 </p><p>　　1.3單片機(jī)的應(yīng)用分類</p><p>　　單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。 </p><p>　　1

21、.3.1通用型/專用型</p><p>　　這是按單片機(jī)適用范圍來區(qū)分的。例如，80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。 </p><p>　　1.3.2總線型/非總線型</p><p>　　這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的

22、。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。 </p><p>　　1.3.3控制型/家電型</p><p>　　這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工

23、控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。 </p><p>　　1.4單片機(jī)的發(fā)展歷史</p><p>　　單片機(jī)誕生于1971年，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段，早期的SCM單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INT

24、EL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列MCU系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。 </p><p>　　而傳

25、統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位Soc單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。 </p><p>　　當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的W

26、indows和Linux操作系統(tǒng)。 </p><p><b>　　1.4.1基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。 </p><p><b>　　1.4.2主要階段</b></p><p><b>　　早期階段 </b><

27、/p><p>　　SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。 </p><p>　　Micro Controller Unit</p><p><b>

28、;　　中期發(fā)展 </b></p><p>　　MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的

29、廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。 </p><p>　　Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。 </p><p><b>　　當(dāng)前趨勢(shì) </b></p><p>　　SoC嵌入式系統(tǒng)System on C

30、hip）是的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 </p><p><b>　　1.5早期發(fā)展史</b></p><p&

31、gt;　　1971年intel公司研制出世界上第一個(gè)4位的微處理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel 4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。 </p><p>　　1971年11月，Intel推出MCS-4微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、

32、4003移位寄存器芯片和4004微處理器 ）其中4004（下圖）包含2300個(gè)晶體管，尺寸規(guī)格為3mm×4mm，計(jì)算性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)年的ENIAC，最初售價(jià)為200美元。 </p><p>　　1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel 8008。由于8008采用的是P溝道MOS微處理器，因此仍屬第一代微處理器。 </p><p>　　1973年intel公司研制出

33、8位的微處理器8080；1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel 8080，以N溝道MOS電路取代了P溝道，第二代微處理器就此誕生。 </p><p>　　主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS（Million Instructions Per Second ）。 </p><p

34、>　　1975年4月，MITS發(fā)布第一個(gè)通用型Altair 8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲(chǔ)器。這是世界上第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)。 </p><p>　　1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的單片機(jī)，這也是單片機(jī)的問世。 </p><p>　　Zilog公司于1976年開發(fā)的Z80微處理器，廣泛用于微型計(jì)算機(jī)和工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。當(dāng)時(shí)，Zilog、Motorola和In

35、tel在微處理器領(lǐng)域三足鼎立。 </p><p>　　20世紀(jì)80年代初，Intel公司在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，推出了MCS-51系列8位高檔單片機(jī)。MCS-51系列單片機(jī)無論是片內(nèi)RAM容量，I/O口功能，系統(tǒng)擴(kuò)展方面都有了很大的提高。 </p><p>　　1.6單片機(jī)的硬件特性</p><p>　　1、主流單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM、128

36、 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。 </p><p>　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化； </p><p>　　3、單片機(jī)可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小時(shí)無故障； </p><p>　　4、處理功能強(qiáng)，速度快。 </p><p>　　

37、5、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 </p><p><b>　　6、控制功能強(qiáng) </b></p><p>　　7、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。 </p><p>　　1.7單片機(jī)的應(yīng)用范圍</p><p>　　目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)

38、的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 </p><p>　　單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航

39、空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： </p><p><b>　　1.7.1智能儀器</b></p><p>　　單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量

40、。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。 </p><p>　　例如精密的測(cè)量設(shè)備（電壓表、功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 </p><p><b>　　1.7.2工業(yè)控制</b></p><p>　　單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，用單片機(jī)可以構(gòu)

41、成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)、無線感知系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)、機(jī)器人等應(yīng)用控制系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 </p><p><b>　　1.7.3家用電器</b></p><p>　　現(xiàn)在的家用電器廣泛采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、

42、再到電子秤量設(shè)備和白色家電等。 </p><p>　　1.7.4網(wǎng)絡(luò)和通信</p><p>　　現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。

43、</p><p>　　1.7.5醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域</p><p>　　單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 </p><p>　　1.7.6模塊化系統(tǒng)</p><p>　　某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集

44、成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。 </p><p>　　在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 </p><p><b>　　1.7.7汽車電子</

45、b></p><p>　　單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、胎壓檢測(cè)等。 </p><p>　　此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 </p><p>　　1.8Proteus介紹</

46、p><p>　　Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯

47、分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟

48、件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。本章介紹Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一</p><p>　　1.9 Keil C51 介紹</p><p>　　KeilC51 mVision2集成開發(fā)環(huán)境是KeiSoftwre，lnc/KeilElektronikGmbH開發(fā)的基于80C51內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)

49、以多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率性達(dá)到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)：</p><p>　?、舖Vision2 for WindowsTM：是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的Z1

50、環(huán)境中。</p><p>　?、艭51國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。</p><p>　　⑶A51宏匯編器：從80C51匯編冤代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。</p><p>　?、菳L51連接/定位器：組合由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。</p><p>　?、蒐IB51庫(kù)管理器：從口際

51、模塊生成連接器可以使用的庫(kù)文件。</p><p>　?、蔕H51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成IntelHEX文件。</p><p>　　⑺RTX-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。</p><p>　　這個(gè)工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80C51微控制器的部分應(yīng)用。</p>

52、;<p><b>　　2.硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1電源電路</b></p><p>　　電源電路是系統(tǒng)最基本的部分，任何電路都離不開電源部分，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們采用7809電源提供+5V穩(wěn)壓

53、電壓。</p><p><b>　　2.2晶體振蕩電路</b></p><p>　　MCS--51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線 XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。</p><p>　　這里，我們選用51單片機(jī)12MHZ的內(nèi)部振蕩方

54、式，電路如下：電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之間取,這里取30P，接線時(shí)要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機(jī)。</p><p><b>　　晶體振蕩電路</b></p><p><b>　　2.3復(fù)位電路</b></p><p>　　采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電

55、，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電加開關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機(jī)復(fù)位，而且還能使</p><p>　　單片機(jī)的外圍芯片也同時(shí)復(fù)位。當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以隨時(shí)使電路復(fù)位。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　復(fù)位

56、電路</b></p><p><b>　　2.4顯示電路</b></p><p>　　顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用2個(gè)共陰極LED顯示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部有7個(gè)條形發(fā)光二極管和1個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各二極管的亮滅組合成字符。</p><p>　　在用數(shù)碼管顯示時(shí)，

57、我們有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡(jiǎn)單，顯示溫度，但是占用端口比較多；動(dòng)態(tài)顯示所使用的端口比較少，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O口。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，我們采用LED動(dòng)態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動(dòng)顯示。由于P0口的輸出極是開漏電路，用它驅(qū)動(dòng)時(shí)需要外接上拉電阻才能輸出高電平。</p><p><b>　　2.5鍵盤電路</b></p><p>　

58、　在按鍵電路中，我們可以在I/O口上直接按鍵，或者通過I/O口設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有按鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省I/O口，但編程有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個(gè)小系統(tǒng)，有足夠的I/O口可以使用，為了使程序簡(jiǎn)化，我們采用按鍵電路，用部分P1口做開關(guān)，P1.0復(fù)位，P1.1開始和暫停，用外中斷INT1開始，另外用軟件法消除抖動(dòng)。電路圖如下所示：</p><p>　　2.6硬

59、件主電路圖設(shè)計(jì)</p><p>　　用Protues畫出其硬件主電路圖如下：</p><p><b>　　秒表原理圖</b></p><p><b>　　2.7 元器件清單</b></p><p>　　表3.1 元器件清單</p><p><b>　　3.主要原器件

60、介紹</b></p><p>　　3.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　圖3.1 AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及

61、80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。</p><p>　　AT89C51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)

62、器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 </p><p>　　此外,AT89C51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p

63、><p>　　以下是單片機(jī)的管腳說明：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程

64、序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為

65、第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)

66、據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　I/O口作為輸入

67、口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對(duì)端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0

68、Q^為1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗,此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別除了P1口外P0P

69、2P3口都還有其他的功能 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)

70、目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/P

71、SEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入

72、。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　3.2發(fā)光二極管</b></p><p><b>　　圖3.2發(fā)光二極管</b></p><p>　　發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見

73、光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。</p><p>　　它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空

74、穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。</p><p>　　50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置

75、于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。 </p><p>　　發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電

76、致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。</p><p><b>　　3.3石英晶振</b></p><p>　　圖3.3石英晶體振蕩器</p><p>　　石英晶振就是用石英材料做成的石英晶體諧振

77、器,俗稱晶振.起產(chǎn)生頻率的作用,具有穩(wěn)定,抗干擾性能良好的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。</p><p>　　石英晶體，有天然的也有人造的，是一種重要的壓電晶體材料。石英晶體本身并非振蕩器，它只有借助于有源激勵(lì)和無源電抗網(wǎng)絡(luò)方可產(chǎn)生振蕩。SPXO主要是由品質(zhì)因數(shù)（Q）很高的晶體諧振器（即晶體振子）與反饋式振蕩電路組成的。石英晶體振子是振蕩器中的重要元件，晶體的頻率（基頻或n次諧波頻率）及其溫度特性在很大程度上取

78、決于其切割取向。</p><p>　　只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。 </p><p>　　與金屬板之間的靜電電容；L、C為壓電諧振的等效參量；R為振動(dòng)磨擦損耗的等效電阻。石英晶體諧振器存在一個(gè)串聯(lián)諧振頻率fos（1/2π），同時(shí)也存在一個(gè)并聯(lián)

79、諧振頻率fop（1/2π)。由于CoC，fop與fos之間之差值很小，并且RωOL，R1/ωOC，所以諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q非常高（可達(dá)數(shù)百萬(wàn)），從而使石英晶體諧振器組成的振蕩器頻率穩(wěn)定度十分高，可達(dá)10－12/日。石英晶體振蕩器的振蕩頻率既可近似工作于fos處，也可工作在fop附近，因此石英晶體振蕩器可分串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。用石英晶體諧振器及其等效電路，取代LC振蕩器中構(gòu)成諧振回路的電感（L）和電容（C）元件，則很容易理解晶體振蕩

80、器的工作原理。</p><p><b>　　3.4數(shù)碼管</b></p><p><b>　　圖3.4七段數(shù)碼管</b></p><p>　　數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。</p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（

81、多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極(COM)的數(shù)碼管。共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)

82、用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。</p><p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片

83、機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度

84、足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。</p><p>　　數(shù)碼管是一類顯示屏，通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字。數(shù)碼管能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單，在電器、特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，如空調(diào)、熱水器、冰箱等等。</p><p&g

85、t;<b>　　4.課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　我們組課程設(shè)計(jì)的題目是“十秒的秒表”。 該設(shè)計(jì)通過單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，擁有正確地計(jì)時(shí)、暫停、清零功能，并同時(shí)可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，具有現(xiàn)實(shí)意義。</p><p&g

86、t;<b>　　4.2電路原理圖</b></p><p>　　下圖即為我們組的課程設(shè)計(jì)“十秒的秒表”電路圖。</p><p>　　圖4.1十秒秒表電路圖</p><p><b>　　4.3工作原理</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)的原理，結(jié)合按鍵開關(guān)和數(shù)碼管來設(shè)計(jì)計(jì)

87、時(shí)器，將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地顯示時(shí)間。本電路設(shè)計(jì)了一個(gè)按鍵開關(guān)。其中按第一次是開始計(jì)時(shí)，按第二次是暫停，按第三次是清零，然后依次循環(huán)。</p><p>　　用AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)2位LED數(shù)碼顯示“秒表”，顯示時(shí)間段為0-10秒，每秒自動(dòng)加一，當(dāng)時(shí)間為第10秒時(shí)數(shù)碼管會(huì)顯示“0”。令設(shè)計(jì)一個(gè)具有“開始”、“暫?！焙汀皬?fù)位”按鍵。</p><p>　　該設(shè)計(jì)利用DVC

88、C系列單片機(jī)微機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的芯片AT89C51中的P3.2做為外部中斷0的入口地址，并實(shí)現(xiàn)“開始”按鍵的功能；將P3.3作為外部中斷1的入口地址，并實(shí)現(xiàn)“清零”按鍵的功能；將P3.0作為數(shù)據(jù)信號(hào)DATA輸入的入口地址；將P3.1作為時(shí)鐘信號(hào)CLK輸入的入口地址。定時(shí)器T0作為每秒加一的定時(shí)器；其中“開始”按鍵開關(guān)由1撥向0時(shí)開始計(jì)時(shí)；“清零”按鍵當(dāng)開關(guān)由1撥向0時(shí)數(shù)碼管清零，此時(shí)若再撥動(dòng)按鍵則又可重新開始計(jì)時(shí)。</p>

89、<p>　　該設(shè)計(jì)通過單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)系統(tǒng)，擁有正確地計(jì)時(shí)、暫停、清零功能，并同時(shí)可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，具有現(xiàn)實(shí)意義。</p><p><b>　　4.4程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.4.1如圖3.2是我們組利用Keil進(jìn)行編程的環(huán)境。</p><p>　　圖4.2用

90、Keil編程的環(huán)境</p><p>　　4.4.2以下就是使是秒秒表實(shí)現(xiàn)功能的C語(yǔ)言程序。</p><p>　　/*名稱：10秒的秒表</p><p>　　說明：首次按鍵計(jì)時(shí)開始，再次按鍵暫停，第三次按鍵清零</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　#include<r

91、eg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint unsigned int </p><p>　　sbit K1=P3^7; </p><p><b>　　uchar </b></p><p>　　i,

92、Second_Counts,Key_Flag_Idx; </p><p>　　bit Key_State; </p><p><b>　　uchar </b></p><p>　　DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; </p><p&g

93、t;<b>　　//延時(shí) </b></p><p>　　void DelayMS(uint ms) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uchar t;</b></p><p>　　while(ms--) for(t=0;t<120;t

94、++); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　//處理按鍵事件 </b></p><p>　　void Key_Event_Handle() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(Key

95、_State==0) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　Key_Flag_Idx=(Key_Flag_Idx+1)%3; </p><p>　　switch(Key_Flag_Idx) </p><p><b>　　{ </b></p><p>

96、　　case 1: EA=1;ET0=1;TR0=1;break; </p><p>　　case 2: EA=0;ET0=0;TR0=0;break; </p><p>　　case 0: P0=0x3f;P2=0x3f;i=0;Second_Counts=0; </p><p><b>　　} </b></p><p&g

97、t;<b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　//主程序 </b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　P

98、0=0x3f; //顯示00 </p><p><b>　　P2=0x3f; </b></p><p><b>　　i=0; </b></p><p>　　Second_Counts=0; </p><p>　　Key_Flag_Idx=0; //按鍵次數(shù)（取值0，1，2，3） &

99、lt;/p><p>　　Key_State=1; //按鍵狀態(tài) </p><p>　　TMOD=0x01; //定時(shí)器0方式1 </p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; //定時(shí)器0：15ms </p><p>　　TL0=(65536-50000)%256; </p><p>&l

100、t;b>　　while(1) </b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if(Key_State!=K1) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　DelayMS(10); </p><p>　　Key_

101、State=K1; </p><p>　　Key_Event_Handle(); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　//T

102、0中斷函數(shù) </b></p><p>　　void DSY_Refresh() interrupt 1 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256; //恢復(fù)定時(shí)器0初值 </p><p>　　TL0=(65536-50000)%256; &l

103、t;/p><p>　　if(++i==2) //50ms*2=0.1s轉(zhuǎn)換狀態(tài) </p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　i=0; </b></p><p>　　Second_Counts++; </p><p>　　P0=DSY_CODE[S

104、econd_Counts/10]; </p><p>　　P2=DSY_CODE[Second_Counts%10]; </p><p>　　if(Second_Counts==100) Second_Counts=0; //滿100（10s）后顯示00 </p><p><b>　　} </b></p><p><

105、;b>　　}</b></p><p><b>　　4.5仿真效果</b></p><p>　　當(dāng)所做的電路程序在Keil中編程完成后，要對(duì)程序進(jìn)行編譯，經(jīng)編譯無誤后程序就算完成了。接著在Proteus中畫出正確的電路圖，然后雙擊單片機(jī)，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框（如圖3.3所示）。將程序生成的hex文件加載進(jìn)來，就可以對(duì)電路進(jìn)行仿真了。</p>

106、;<p>　　圖4.3為單片機(jī)載入程序</p><p>　　下圖即為我們組設(shè)計(jì)的“十秒的秒表”仿真過程的截圖：</p><p>　　4.5.1按第一次按開關(guān)按鍵計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)</p><p><b>　　如圖3.4所示。</b></p><p><b>　　圖4.4計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)</b>&

107、lt;/p><p>　　4.5.2按第二次開關(guān)按鍵計(jì)時(shí)器暫停計(jì)時(shí)</p><p><b>　　如圖3.5所示。</b></p><p><b>　　圖4.5計(jì)時(shí)器暫停</b></p><p>　　4.5.3按第三次開關(guān)按鍵定時(shí)器清零</p><p><b>　　如圖3.

108、6所示。</b></p><p><b>　　圖4.6計(jì)時(shí)器清零</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過一個(gè)星期的努力對(duì)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)有了較為深入的研究，也進(jìn)一步熟悉了單片機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、工作原理及各個(gè)器件的作用和設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要工作是設(shè)計(jì)單片機(jī)控制數(shù)碼管的電路，最后

109、得到整個(gè)計(jì)時(shí)器的電路原理圖。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)期間，我通過借用圖書館的書籍、搜索網(wǎng)絡(luò)以及查閱許多關(guān)于本設(shè)計(jì)的各種資料，既學(xué)會(huì)了如何利用圖書館資料，又掌握了單片機(jī)課程的基礎(chǔ)知識(shí)；更讓我體會(huì)到理論結(jié)合實(shí)際的重要性。在指導(dǎo)老師陳老師的耐心指導(dǎo)下，與同組同學(xué)對(duì)研究課題交流，分析、整理后，先確立了設(shè)計(jì)思路，遇到問題及時(shí)與指導(dǎo)老師溝通，通過老師的指點(diǎn)和自己的努力，最后完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。</p><

110、;p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我們通過查閱資料，在掌握了一些信息后運(yùn)用公式按要求設(shè)計(jì)出所要的系統(tǒng)電路，并運(yùn)用Keil軟件進(jìn)行編寫程序，運(yùn)用Proteus軟件繪制電路原理圖并進(jìn)行仿真。</p><p>　　通過做課程設(shè)計(jì)，也有了不少的收獲，進(jìn)一步了解和掌握了單片機(jī)系統(tǒng)及其控制電路的一些特性，比較全面的將所學(xué)的單片機(jī)方面的知識(shí)運(yùn)用于設(shè)計(jì)當(dāng)中，最后Keil和Proteus的運(yùn)用，是一步一步調(diào)試完成的。</p>

111、;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時(shí)光飛逝，推杯換盞之間，一周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)下，我們共同奮斗，一起努力，終于完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。首先，向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。設(shè)計(jì)期間我們小組的每一個(gè)成員都兢兢業(yè)業(yè)，勤勤懇懇，為我們的設(shè)計(jì)做出很大的貢獻(xiàn)；在此過程中我們遇到了許多的困難，但經(jīng)過各成員的齊心協(xié)力、我們度過了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，把

112、所有的困難一一克服。使我組的作品順利地完成并且基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 </p><p>　　除此之外，老師的幫助也是成功的一個(gè)重要因素。指導(dǎo)老師淵博的知識(shí)以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度還有兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，并將授用一生，在此次實(shí)訓(xùn)完成之際，最后，對(duì)所有在實(shí)訓(xùn)期間幫助過我的人致謝，他們是一字之師，使我受益匪淺，謝謝。</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行

113、審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。</p><p>　　再次真心地感謝老師和同組成員，謝謝大家！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)（簡(jiǎn)明修訂版），杭州：北京航空航天大學(xué)出版社，1998。 </p><p>　　[2] 李廣弟，單片機(jī)基礎(chǔ)［

114、Ｍ］，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994。 </p><p>　　[3] 閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版），北京：高等教育出版社，1989。 </p><p>　　[4] 何立民，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994。</p><p>　　[5] 張毅剛，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990。</p>

115、<p>　　[6] 譚浩強(qiáng)，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，北京：清華大學(xué)出版社，1989。</p><p>　　[7] 胡漢才，單片機(jī)原理及其接口技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版社，2002。</p><p>　　[8] 李曉奎，單片機(jī)原理與應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社，2003。</p><p>　　[9] 梅麗鳳，王艷秋，汪毓鐸，張軍，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：清華大學(xué)出版