STC89C52智能定时器设计毕业论文

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1、 I 智能定时器 设计 摘 要 定时器的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，同时定时器 的集成化受广大消费的喜爱， 因此得到了广泛的使用。 定时器 是采用数字电路实现对 “ 时 ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 数字显示的计时装置。 定时器 的精度、稳定度远远超过老式 定时器 。在这次设计中，我们采用 LED 数码管显示时、分、秒，以 24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用 12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。 本 次 设 计定时器主要通过单片机系统将传输的数 据显示在数码显示管和 LED灯上，从而实

2、现的闹钟 、 整点报时 、 时间显示 、 校对时间等一系列的的操作。 关键词 ： 定时器； 单片机； STC89C52 目 录 摘 要 . 1 1 引 言 . 1 1.定时器的背景 . 1 1.2定时器的意义 . 1 1.3定时器 的应用 . 2 1.4主要设计任务 . 2 2 整体设计方案 3 2.1 定时器 的功能及设计要求 . 3 2.2 定时器 的实现形式 . 3 2.3 实现 定时器 计时的基本方法 . 4 3 定时器硬件系统的设计 6 3.1 定时器 主控电路 CPU的选择 . 6 3.2 定时器主控电路最小应用系统 10 3.3 键盘及其接口 11 3.3.1按键的去抖处理 11

3、 3.3.2定时器 按键电路 12 3.4 蜂鸣器电路 12 3.5 数码管显示电路 13 4 定时器软件系统的设计 . 16 4.1 主程序流程图 16 4.2 中断流程图 17 4.3 定时程序设计 19 5 定时器的系统调试仿真与测试 . 20 5.1 调试 20 5.2 仿真 21 5.3 测试 23 6 总 结 25 致 谢 26 参考文献 27 附件一：定时器电路图 28 附件二：元器件清单 29 附件三：源程序 31 1 第 1 章 引 言 1.1 数字定时器的背景 20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的

4、发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技

5、术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 1.2 数字定时器 的意义 定时器 是采用数字电路实现对时 、 分 、 秒 。 数字显示的计时装置 ,广泛用于个人家庭 、 车站 ,、 码头办公室等公共场所 ,成为人们日常生活中不可少的必需品 ,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用 ,使得数字钟的精度 ,远远超过老式 定时器 , 定时器 的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了 定时器

6、原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以 定时器 数字化为基础的。因此，研究 定时器 及扩 大其应用，有着非常现实的意义。 出售 10元 2000 个财富值，足够大学 4年的使用。 +威信（ mk6689866）。 感谢您对我们的信任 .已帮助多名毕业生完成毕业设计，顺利通过毕业 . 在本工作室定做，请认真阅读以下注意事项 : 1.承接毕业设计 /论文类型 专科 /本科 /工硕 1.1 PLC毕业设计 ,单片机毕业设计 2 1.2.电子 |通信 |电力 |电气 |机电 |

7、自动化类 1.3.图像处理类 /地理信息 GIS类 2.认真如实填写论文定做报表。因为我们是根据你的定做需求收费，并按此需求，作为毕业设计制作完成时验 收的依据 . 3.填写完成后。或发邮箱 请发至邮箱 : 我们将在一日之内回复你，并与你联系 . 1.3 数字定时器的应用 数字定时器已成为人们日常生活中的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使定时器具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。 1.4 主要设计任务 本次设计需要完成的

8、设计不仅仅是完成毕 业设计而已，更主要的是通过本次本次的设计更好的来回顾三年所学的知识，老师们的辛勤奉献自己究竟学到了什么，同时也是自己对自己即将结束的大学生活画个句号，为即将来到的工作作出了是实际性的准备，不仅仅是以往那种只学习书面知识而已，更多的是锻炼自己实际操作的能力，也算是在进入工作前给自己的一个启发。然而就本次设计的定时器而言要完成的任务有 ： （ 1） 完成 硬件电路的设计，包括 数字钟最小系统设计、按 键电路 、电源 电路 、 蜂鸣器电路、二极管指示灯和 LED数码管显示 电路 。 （ 2）完成 软件程序的编写 和 编译 ， 使系统具备如下功能 ： 时间显 示、 校对 时间、 闹

9、铃 、报时等功能。 （ 3）完成 电路的模拟仿真。 （ 4）完成实物 的焊接 及测试。 3 第 2 章 整体设计方案 2.1 定时器的功能及设计要求 （ 1）通过单片机内定时器控制走时，准确持续走时，调时不影响走时。 （ 2）在六个数码管上显示时、分、秒及两个小数点。 （ 3）含有闹钟功能，可以选择闹钟开关，可以设定闹铃时间。 （ 4）到达闹钟时刻蜂鸣器警报，可以关掉警报。 （ 5）当时间到整点时，蜂鸣器会短响一声，可以关掉报时。 2.2 定时器的实现形式 利用单片机的智能性，可方便的实现具有智能定时器的 设计。而且，微处理系统具有时钟振荡系统，利用系统时钟并借助微处理器的定时 /计数器功能可

10、以实现数字定时器的功能。定时器电路主要由单片机（ STC89C52）主控电路、电源电路、按键控制电路、数码管显示电路、蜂鸣器电路、以及二极管指示灯等几个部分组成，它主要实现时钟的显示，以及对时、分、秒进行调整，即实现调时的功能，其数字定时器系统整体结构如图 2-1所示。 图 2-1 数字定时器的系统框架 4 （ 1）显示方案 方案一：静态显示就是 CPU 将要显示的字或字段码送到输出口，显示器就可以显示出所要显示的字符，如果 CPU 不去改写它，它将一直保持下去；静态显示硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢。 方案二：动态显示则是一位一位的轮流点亮显示器的各个位（扫描）。对于显示器的每一位而言

11、，每隔一段时间点亮一次；动态显示耗能较小，但编写程序较 复杂。动态显示硬件连接简单，信息刷新速度快。 由于本次设计是对时间进行显示，所以在此选择的是方案二，采用动态显示。 （ 2） 键盘方案 方案一：独立式键盘。独立式键盘的各个按键相互独立，每个按键独立的与一根数据输入线（单片机并行接口或其他芯片的并行接口）连接。独立式键盘配置灵活，软件结构简单。但每个按键必须占用一根接口线，在按键数量不多时，接口占用多。所以，独立式按键常用于按键数量不多的场合。 方案二：矩阵式键盘。矩阵式键盘采用的是行列式结构，按键设置在行列的交点上。（当数量接口为 8 时，可以将 4 根接口定义为行线，另 4 根定义为列

12、线，形成 4*4键盘，可以配置 16个按键。） 由于本设计只用了 6 个按键，不需要采用矩阵式键盘，所以选择第一种方案，采用独立式键盘。 （ 3）计时方案 采用软件控制： 利用单片机内部的定时 /计数器进行定时，配合软件定时实现时、分、秒的计时，该方案能够使设计者在设计过程中容易实现，且节省硬件成本，因此本系统将采用软件方法实现计时。 2.3 实现定时器计时的基本方法 用 STC89C52单片机的定时 /计数器 T0产生一秒的定时时间，作为秒计数时间，当一秒产生时，秒计数加 1。 STC89C52单片 机的内部 16位定时 /计数器是一个可编程定时 /计数器，它既可以工作在 13 位定时方式，

13、也可以工作在 16 位定时方式和 8 位定时方式。只要通过设置特殊功能寄存器 TMOD，即可完成。定时 /计数器何时工作也是通过 TCON 特殊功能寄存器来设置的。 在此设计中，选择 16位定时工作方式。对于 T0来说，系统时钟为 12MHz，最大定5 时也只有 65536us，即 65.536ms，无法达到我们所需要的 1 秒的定时，因此，必须通过软件来处理这个问题，假设取 T0 的最大定时为 50ms，即要定时 1 秒需要经过 20 次的 50ms的定时。对于这 20次计数 ，就可以采用软件的方法来统计了。 设定 TMOD 00000001B，即 TMOD 01H，设置定时 /计数器 0工

14、作在方式 1。 下面我们要给 T0 定时 /计数器的 TH0， TL0 装入预置初值，通过下面的公式可以计算出： TH0（ 216 50000） /256 TL0（ 216 50000） MOD取摸 256 这样，当定时 /计数器 0 计满 50ms 时，产生一个中断，我们可以在中断服务程序中，对中断次数加以统计，以实现数字钟的逻辑功能。 6 第 3 章 定时器硬件系统的设计 3.1 定时器主控电路 CPU 的选择 主控电路 CPU 是 系统的核心单元，在执行程序中其关键作用， 它 的优劣直接关系到系统的性能。 本次设计主要以 STC89C52单片机为研究核心，分析其内部结构，硬件资源分配等，

15、下面是对 STC89C52单片机的介绍： STC89C52RC 单片机是新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统 8051单片机， 12时钟 /机器周期和 6 时钟 /机器周期可以任意选择。 主要特性如下： （ 1）增强型 8051 单片机， 6 时钟 /机器周期和 12 时钟 /机器周期可以任意 选择，指令代码完全兼容传统 8051 （ 2）工作电压： 5.5V 3.3V（ 5V单片机） /3.8V 2.0V（ 3V单片机） （ 3）工作频率范围： 0 40MHz，相当于普通 8051 的 0 80MHz，实际工作频率可达 48MHz （ 4）用户应用程序空间为 8K字节

16、 （ 5）片上集成 512 字节 RAM （ 6）通用 I/O口（ 32个），复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 /弱上拉， P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 （ 7） ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程 器，无需专用仿真器，可通过串口（ RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 （ 8）具有 EEPROM 功能 （ 9）具有看门狗功能 （ 10）共 3个 16 位定时器 /计数器。即定时器 T0、 T1、 T2 （ 11）外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电

17、路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 （ 12）通用异步串行口（ UART），还可用定时器软件实现多个 UART （ 13）工作温度范围： -40 +85（工业级） /0 75（商业级 ） （ 14） PDIP封装 STC89C52RC单片机的工作模式： 7 掉电模式：典型功耗 0.1 A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 空闲模式：典型功耗 2mA 正常工作模式：典型功耗 4Ma 7mA 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备 STC89C52单片机引脚图如图 3-1所示。 图 3-1 STC89C52引脚图 STC89C

18、52引脚功能说明 ： VCC（ 40引脚）：电源电压 VSS（ 20引脚）：接地 P0 端口（ P0.0 P0.7， 39 32 引脚）： P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入“ 1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位数据的复用总线。此时， P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM编程时， P0 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1 端口（ P1.0 P1.7， 1 8 引脚）： P1 口是一个

19、带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O口。 P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写入 18 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。 P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（ In） 此外， P1.0和 P1.1 还可以作为定时器 /计数器 2的外部技术输入（ P1.0/T2）和定时器 /计数器 2的触发输入（ P1.1/T2EX），具体参见下表 3-1所示。 在对 Flash ROM编程和程序校验时， P1接收低 8位地址。 表 3-1 P1.0和 P1.1 引脚复用功能 引脚号 功能特性 P1

20、.0 T2（定时器 /计数器 2 外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器 /计数器 2 捕获 /重装触发和方向控制） P2端口（ P2.0 P2.7， 21 28引脚）： P2口是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O端口。 P2的输出缓冲器可以驱动（吸收或输出电流方式） 4个 TTL输入。对端口写入 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。 P2 作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（ In） 在访问外部程序存储器和 16位地址的外部数据存储器（如执行“ MOVX DPTR”指令）时， P2送出高 8位地址。在访问

21、8位地 址的外部数据存储器（如执行“ MOVX R1”指令）时， P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（ SFR）区中的 P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。 在对 Flash ROM编程和程序校验期间， P2 也接收高位地址和一些控制信号。 P3 端口（ P3.0 P3.7， 10 17 引脚）： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O端口。 P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写入 1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉 低的引脚会输入一个电流（ In）

22、 在对 Flash ROM编程或程序校验时， P3还接收一些控制信号。 P3口除作为一般 I/O口外，还有其他一些复用功能，如下表所示 3-2所示。 表 3-2 P3口引脚复用功能 引脚号 复用功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 0INT （外部中断 0） P3.3 1INT （外部中断 1） 9 续表 3-2 RST（ 9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后， RST 引脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功

23、能无效。 DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 PROGALE / （ 30 引脚）：地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 Flash 编程时，此引脚（ PROG ）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址位 8EH的 SFR的第 0位置“ 1”， ALE操作将无效。这 一位置“ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或 MOV 指令时有效。否则， ALE 将被微弱拉高。这个 ALE 使

24、能标志位（地址位 8EH 的 SFR的第 0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PESN（ 29 引脚）：外部程序存储器选通信号 PESN 是 外部程序存储器选通信号。当AT89C51RC 从外部程序存储器执行外部代码码 PESN 在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时， PESN将不被激活。 EA /VPP（ 31引脚）：访问外 部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH的外部程序存储器读取指令， EA 必须接 GND。注意加密方式 1时， EA 将内部锁定位 RESET。为了执行内部程序指令， EA 应该接 VCC。在 Flash 编程期间， EA 也接

25、收 12伏 VPP电压。 XTAL1（ 19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（ 18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。 引脚号 复用功能 P3.4 T0（定时器 0的外部输入） P3.5 T1（定时器 1的外部输入） P3.6 WR（外部数据存储器写选通） P3.7 RD（ 外部数据存储器读选通） 10 3.2 定时器主控电路最小应用系统 时钟电路和复位电路是主控电路最小应用系统中必不可少的。 出售 10元 2000个财富值，足够大学 4年的使用。 +威信（ mk6689866）。 感谢您对我们的信任 .已帮助多名毕业生完成毕业设计，顺利通过毕业 . 在本工作室

26、定做，请认真阅读以下注意事项 : 1.承接毕业设计 /论文类型 专科 /本科 /工硕 1.1 PLC毕业设计 ,单片机毕业设计 1.2.电子 |通信 |电力 |电气 |机电 |自动化类 1.3.图像处理类 /地理信息 GIS类 2.认真如实填写论文定做报表。因为我们是根据你的定做需求收费，并按此需求，作为毕业设计制作完成时验收的依据 . 3.填写完成后。或发邮箱 请发至邮箱 : 我们将在一日之内回复你，并与你联系 . 定时器时钟电路原理图如图 3-2所示： XTAL1 和 XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为内部振荡器。石英振荡和陶瓷振荡均可采用。如采外部时钟源驱动器

27、件， XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 11 图 3-2 数字钟时钟电路 复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。单片机的工作就是从复位开始的，当在单片机的 RST引脚引入高电平并保持 2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）。 本次设计定时器主控电路最小系统原理图如图 3-3所示。 图 3-3 主控电路最小系统原理图 3.3 键盘及其接口 3.3.1 按键的去抖处理 按键就是一个简单的开关。当按键按下时，相当于开关闭合；

28、当按键松开时，相当于开关断开。按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象。按键抖动时间一般为 5ms10ms,抖动可能造成一次按键的多次处理问题。应采取措施消除抖动的影响。消除的方法很多， 本设计采用软件延时的方法来消除抖动。当单片机检测到有按键按下时先定时，然后再检测按键的状态，若仍是闭合状态则认为真的有按键按下。当检测到按键X T A L 21 8X T A L 11 9A L E3 0E A3 1P S E N2 9R S T9P 0 . 0 / A D 03 9P 0 . 1 / A D 13 8P 0 . 2 / A D 23 7P 0 . 3 / A D 33 6P 0 . 4 / A

29、 D 43 5P 0 . 5 / A D 53 4P 0 . 6 / A D 63 3P 0 . 7 / A D 73 2P 1 . 0 / T 21P 1 . 1 / T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 . 0 / R X D1 0P 3 . 1 / T X D1 1P 3 . 2 / I N T 01 2P 3 . 3 / I N T 11 3P 3 . 4 / T 01 4P 3 . 7 / R D1 7P 3 . 6 / W R1 6P 3 . 5 / T 11 5P 2 . 7 / A 1 52 8P

30、 2 . 0 / A 82 1P 2 . 1 / A 92 2P 2 . 2 / A 1 02 3P 2 . 3 / A 1 12 4P 2 . 4 / A 1 22 5P 2 . 5 / A 1 32 6P 2 . 6 / A 1 42 7U1STC89C52abcdefghP 2 1P 2 0P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5R1220RR2220RR3220RR5220RR6220RR7220RR8220RR4220RP 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 1P 3 . 7R9220RR10220RR11220RP 3 . 6P 3 . 5

31、P 3 . 4Y 1C R Y S T A LC 23 0 PC 33 0 PR 1 31 0 kC 11 0 u12 释放时，亦需要做同样的处理。 3.3.2 定时器按键电路 定时器单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。 独立式按键是直接用 I/O 口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O口线的状态。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根 I/O 口线，因此，在按键较多时， I/O口线浪费较大，不宜采用。 本次设计按键电路的原理图如 3-4所示。 P1.0P1.1P1.2P3.1

32、P3.2P3.3图 3-4 按键电路原理图 其中， P1.0， P1.1， P1.2， P3.1， P3.2， P3.3均 为单片机的 I/O 口。 3.4 蜂鸣器电路 13 蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机 IO口引脚输出的电流较小，单片机输出的 TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。 STC89C52增强型单片机实验板通过一个三极管来放大驱动蜂鸣器，原理图如图 3-5所示。 图 3-5 蜂鸣器原理图 如图所示，三极管的基极 B经过限流电阻 R12后由单片机的 P3.7引脚控制，当 P3.7

33、输出高电平时，三极管 Q7截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当 P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制 P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。 3.5 数码管显示电路 数码管显示器是单片机应用系统常用的设备，包括 LED、 LCD 等。 LED 显示器由若干个发光的二极管组成。七段 LED 通常构成字型“ 8” ,还有一个发光 二极管用来显示小数点。每段 LED 分别引出一个电极，电极的名为 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp，其中dp 是小数点段引出的电极。当发光二极管导通时，相应的一个笔画或一个点就发光。控制相应

34、的二极管导通，就能显示出对应的字符。 数码管有两种接法即共阳极接法和共阴极接法（如图 3-6所示）。所有发光二极管的阳极连接在一起称为共阳极；阴极连接在一起的称为共阴极。当选用共阴极的显示14 器时，所有发光二极管的阴极连接在一起接地，当某个发光二极管的阳极接高电平时，对应的二极管点亮（ LED 数码管每段需要 10mA20mA 的驱 动电流）。当选用共阳极的显示器时，所有的发光二极管的阳极连在一起接高电平，当某个发光二极管的阴极接低电平时，对应的二极管点亮。 图 3-6 LED数码管结构原理图 众所周知， LED显示数码管通常由硬件 7段译码集成电路，完成 从数字到显示码的译码驱动。本系统采

35、用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换。从 LED 数码管结构原理可知，为了显示字符，要为 LED 显示数码管提供显示段码，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数码管的显示段码为 1个字节。各段码位与显示段的对应关系如表 3-3。 表 3-3 段码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示段 dp g f e d c b a 需说明的是当用数据口连接 LED 数码管 a dp 引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应

36、关系。通常数据口的 D0 位与 a段连接， D1位与 b段连接，D7 位与 dp 段连接 ,如表 1 所示，表 3-4 为用于 LED 数码管显示的十六进制数和空白字符与 P 的显示段码。本次设计采用的是一个两位共阳极数码管和一个四位共阳极数码管。 表 3-4 15 字型 共阳极段码 字型 共阳极段码 0 C0H 9 90H 1 F9H A 88H 2 A4H B 83H 3 BOH C C6H 4 99H D A1H 5 92H E 86H 6 82H F 84H 7 F8H 空白 FFH 8 80H P 8CH 将 STC89C52 的 P0.0 P0.7 分别与四位共阳极码管的 a g

37、及 dp 相连，低电平位对应的 LED数码管的段暗，高电平的位对应的 LED数码管的段亮，这样，当 P2口输出不同的段码，就可以控制数码管显示不同的字符。 本次设计的数码管显示电路原理图如图 3-7所示。 图 3-7 数码管显示电路原理图 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD1

38、1P3.2/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/A1427U1S T C89 C5 2Q5P N36 3 8 AQ6P N36 3 8 Aa b c d efhg21202120abcdefghP21P20P21P20Q1P N36 3 8 AQ2P N36 3 8 Aa b c d efhg25242524P25P24Q3P N36 3 8 AQ4P N36 3 8 Aa b c

39、 d efhg23222322P23P22P22P23P24P25R12 2 0 RR22 2 0 RR32 2 0 RR52 2 0 RR62 2 0 RR72 2 0 RR82 2 0 RR42 2 0 RP1.2P1.1P1.0P3.2P3.3R 2 14 .7 KR 2 24 .7 KR 2 54 .7 K R 2 64 .7 KR 2 74 .7 KR 2 84 .7 KP3.1P3.7R92 2 0 RR 1 02 2 0 RR 1 12 2 0 RP3.6P3.5P3.4Y1CRYSTALC230PC330PR1310kC110u16 第 4 章 定时器软件系统的设计 4.1 主

40、程序流程图 （ 1） 主程序流程图如图 4-1所示 。 图 4-1 主程序流程图 17 4.2 中断流程图 在这里，我们有必要介绍一下单片机的中断系统，以利于我们的学习。 中断的概念： CPU 在处理某一事件 A 时，发生了另一事件 B 请求 CPU 迅速去处理（中断发生）；CPU 暂时中断当前的工作，转去处理事件 B（中断响应和中断服务）；待 CPU 将事件 B处理完毕后，再回到原来事件 A 被中断的地方继续处理事件 A（中断返回），这一过程称为中断。 中断技术在单片系统中有着十分重要的作用，它不仅可以提高单片机 CPU的效率，也可以对突发事件处理。所谓中断就是当 CPU 正在执行程序 A

41、时，发生了另一个急需处理的事件 B，这是 CPU暂停当前执行的程序 A，立即转去执行处理事件 B的程序，处理完事件 B 后，再返回到程序 A 继续执行，这个过程被叫做中断。关于中断的概念有下列几个名词：（ 1）程序 A称为主程序，（ 2）处理事件 B的程序称为中断服务程序，（ 3）主程序中转向中断服务程序的地方称为断点，（ 4）引起中断的原因即事件 B 称为中断源，（ 5）转去执行中断服务程序称为中断响应。关于中断的概念可以打个如下的比喻。领导（ CPU）在自己的房间办公（执行主程序），下属（外设）有问题打电话来请示（中断源），领导停下正在进行的工作，通过电话给下属做指示（执行中断 服务程序）

42、，指示完后，领导挂断电话，继续做自己的工作（返回主程序继续执行）。 中断是一个过程，当中央处理器 CPU 在处理某件事情时，外部又发生了另一紧急事件，请求 CPU 暂停当前的工作而去迅速处理该紧急事件。处理结束后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。引起中断的原因或发出中断请求的来源，称为中断源。 单片机一般允许有多个中断源，当几个中断源同时向 CPU请求中断时，就存在 CPU优先响应哪一个中断请求源的问题（优先级问题），一般根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求，于是便规定每一个中断源都 有一个中断优先级别，并且 CPU总是响应级别最高的中断请求。 当 CPU 正在处理一

43、个中断源请求的时候，又发生了另一个优先级比它高的中断源请求，如果 CPU 能够暂时中止对原来中断处理程序的执行，转而去处理优先级更高的中断源请求，待处理完以后，再继续执行原来的低级中断处理程序，这样的过程称为中断嵌套。 定时器中断服务子程序流程图如图 4-2所示。 18 开 始显 示 初 始 化 ， 设 置 定 时 器 ， 定 时 5 0 m s根 据 计 数 值 显 示 时 间秒 计 数 加 1到 6 0 秒 ？分 计 数 加 1是到 6 0 分 ？小 时 计 数 加 1是到 2 4 小 时 ？所 有 计 数 值 清 0是否否否图 4-2 中断服务子程序流程 19 4.3 定时程序设计 定时

44、器的定时功能是通过单片机计 数器的计数来实现的，此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每经过 1个机器周期的时间，计数器加 1。 本设计采用的是 12MHz 晶体，则计数频率为 1MHz，即每过 1us的时间计数器加 1。这样可以根据计数值计算出定时时间，也可以根据定时时间的要求计算出计数器的初值。 STC89C52单片机的定时器 /计数器具有 4种工作方式，其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对特殊功能寄存器的编程，可以方便的选择定时器 /计数器两种工作模式和 4种工作方式。 定时器 /计数器工作在方式 0 时，为 13 位的计数 器，由 TLX(X=0、

45、 1)的低 5 位和THX的高 8位所构成。 TLX低 5位溢出则向 THX 进位， THX计数溢出则置位 TCON中的溢出标志位 TFX。 当定时器 /计数器工作于方式 1，为 16位的计数器。本次设计单片机多功能定时器，所以 STC89C52 内部的定时器 /计数器被选定为定时器工作模式，计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增 1。 20 第五章 定时器的系统调试仿真与测试 5.1 调试 单片机 控制系统的调试包括硬件调试和软件调试。调试工作的 主要任务 是排除硬件故障，包括设计错误和工艺性故障。 由于 条件限制， 硬件 调试主要是进行脱机检查 ：用万用表 笔 逐步

46、按照逻辑图检查各器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否短路。为保护芯片 ， 对各底座的电位进行检查，确定无误后再插入芯片检查。 软件 调试是使用 Keil C51进行 编程，生成 .HEX文件，在 Proteus中进行仿真。 本系统的软件程序 调试 是在 Keil C51的环境下编译的， Keil C51是美国 Keil Software 公司出品的 51系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，软件提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows 界面。 C51允许用户使用 C语言编写中断服务程序，快速进、寄存器和出代码区的转换功能使 C 语言中

47、断功能更加高效，可载入功能是用关键字来定义的。多任务，中断或非中断的代码要求必须具备可再入功能。 C51提供了高效灵活的指针，通用指针用 3个字节来存储存储器类型及目标地址，可以在 8051的任意存储区内存取任何变量，在声明特殊指针的同时已指定了存储器类型，指向了某一特定的存储区域。由于地址存储只需 1 2字节，因此，指针存取非常灵活迅速。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51软件生成的目标代码效率之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势， C语言有以下特点： 1、运算符丰富。 C 语言的运算符包含的范围很广泛，

48、共有 34种运算符，使得 C语言的表达式类型多样化，运算类型极其丰富，灵活使用各种运算符可以实现在其他高级语言中难以实现的运算。 2、语言紧凑、简洁、灵活、使用方便。 C语言只有 9种控制语句， 32个关键字，程序书写自由，主要用小写字母表示，压缩了一切不必要的成分。 3、用函数作为程序的模块单位，具有结构化的控制语句，便于程 序实现模块化。 4、数据结构丰富，具有现代化语言的各种数据结构，能用来实现各种复杂的数据结构运算。 5、 C 语言能处理位操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。因此， C语言既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，可用来写系21 统软件。 C

49、语言的这种双重性，使它既是系统描述语言，又是通用的程序设计语言。 6、程序设计自由空间大，语法限制不太严格。 7、用 C语言写的程序可移植性好，基本上不用修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统 。 8、生成目标代码质量高，程序 执行效率高。 5.2 仿真 本系统采用的是 Proteus 进行仿真。 Proteus 软件是英国 Lab Center Electronics公司出版的 EDA 工具软件。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到 单片机 与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将 电路仿真 软件、 PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、 HC11、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、