单片机控制技术课程设计说明书

单片机控制技术课程设计说明书定时器控制电路系、部：机电工程系*名：**学号：**********班级：机电一班专业：机电一体化技术指导教师：刘焕平职称教授完成时间：摘要时钟是人类生活中必不可少的的工具，本设计从日常生活中的事物入手，通过对时钟计时器的设计，让我们认识到单片机已经深入到我们生活的每个领域，该设计不仅可以锻炼我们的动手能力，而且可以加深我们对单片机的认识和激发我们队位置科学领域的探索。

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入。

利用单片机实现教学数字时钟计时的主要功能，采用独立式按键进行时间调整，其中AT89C52是核心元件同是采用数码管LED动态显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。

与传统机械表相比，它具有走时精确，显示直观等特点。

它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”。

该系统同时具有硬件设计简单，工作稳定性高，价格低廉等优点。

其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，并在Keil中调试运行，硬件系统利用Ptoteus强大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

关键词：单片机；仿真；LED显示目录1 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.1 设计课题任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2 功能要求说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.3 总体方案介绍及工作原理说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 硬件系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1 各模块功能选择与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2 电路原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72.3 元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83 软件系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.1 单片机资源分配情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．83.2 软件系统程序流程框图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．93.3 软件系统各模块功能简述 (9)3.4 软件系统程序清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．94 设计结论、仿真过程及设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.1 设计结论及使用说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.2 仿真过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．164.3 设计体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．241 设计课题任务、功能要求说明及总体方案介绍1.1 设计课题任务用89c51单片机作主控部件，设计一个定时器控制电路。

1.2 功能要求说明1.2.1 正常状态下，定时器显示P。

1.2.2 当需要定时时，先通过开关设置定时时间，在按下启动定时键1.2.3 用数码管显示定时时间，用蜂鸣器提示定时时间到。

1.2.4 通过开关实现启动定时或关闭定时，用发光二极管指示启动定时或关闭定时。

1.3 总体方案介绍及工作原理说明本设计利用AT89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时，利用定时器中断实现定时并采用动态软译码设计定时器电路。

P1口作数码管显示输出，P3口作数码管的公共端，8个按键S1至S8分别依次接在P2.0到P2.7口线，其中我们使P2.0作设置定时设置定时时间开始/启动定时键，P2.1到P2.6分别为秒增键、秒减键、分增键、分减键、时增键、时减键，P2.7用作复位/消除定时键，P0.1作为指示启动定时或关闭定时。

2 硬件系统设计2.1 各模块功能选择与设计2.1.1显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。

本设计的显示电路采用7段数码管作为显示介质。

数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。

由于本设计需要采用八位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂。

所以采用动态显示。

连接原理图如图2.1所示。

图2.1 显示电路基本原理图动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。

通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。

动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。

数码显示管分为共阳数码管和共阴数码管两种共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常公共阳极接高电平，即接电源，其它管脚接段驱动电路输出端。

当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。

此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常公共阴极接低电平即接地，其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。

此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

本设计采用共阴极码显示管做显示电路，数码管的a、b、c、d、e、f、g、h引脚为高电平，对应的二极管就会发光。

2.1.2 定时电路的选择与设计本设计用软件实现定时。

原理为：在单片机内部存储器设六个节分别存放时钟的时、分、秒，用键盘部分对定时时间进行设定，由定时显示部分数码管显示，同时定时器与软件结合实现1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒个位减1；若秒个位减到0，则判秒十位值是否为0，若不是，则秒个位赋9，秒十位减1；分同理。

该方案具有硬件电路简单的特点。

2.1.3时钟电路的选择与设计单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，AT89S52片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和 XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，AT89S52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式与外部振荡方式。

外部方式的时钟很少用，若要用时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。

对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。

时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。

P1在每一个状态S的前半部分有效，P2在每个状态的后半部分有效。

本设计采用的内部振荡方式，内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。

只要按照图 2.3所示电路进行设计连接就能使系统可靠起振并能稳定运行。

图中，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为5～33pF。

但在时钟电路的实际应用中一定要注意正确选择其大小，并保证电路的对称性，尽可能匹配，选用正牌的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数尽可能低。

本设计中采用大小为33pF的电容和12MHz的晶振。

图2.3内部振荡电路2.2 电路原理图2.3 元器件清单3 软件系统的设计3.1 单片机资源分配情况P1口作数码管显示输出，P3口作数码管的公共端，8个按键S1至S8分别依次接在P2.0到P2.7口线，其中我们使P2.0作设置定时时间开始/启动定时键，P2.1到P2.6分别为秒增键、秒减键、分增键、分减键、时增键、时减键，P2.7用作复位/消除定时键，P0.1作为指示启动定时或关闭定时，P0.0作定时时间到蜂鸣器启动输出口，定时/计数器T0作2MS定时，其对应的中断服务子程序作动态显示，定时/计数器T1作1S定时，其对应的中断服务子程序作定时时倒计时计时。

3.3 软件系统各模块功能简要介绍MAIN（主程序）AT0（定时中断服务子程序）BT1（动态显示中断服务子程序）K1（秒增子程序）K2（秒减子程序）K3（分增子程序）K4（分减子程序）K5（时增子程序）K6（时减子程序）D2S（延时20MS）D2MS（延时2MS）3.4 软件系统程序清单ORG 0000HLJMP MAIORG 000BHLJMP AT0ORG 001BHLJMP BT1MAIN:MOV TMOD,#11HMOV TH0,#9EHMOV TL0,#58HSETB TR0MOV TH1,#0FCHMOV TL1,#18HSETB TR1SETB EASETB ET1MOV DPTR,#TAB1UP:MOV R2,#10MOV R3,#11MOV R4,#11MOV R5,#11MOV R6,#11 MOV R7,#11 MOV R0,#20 MOV R1,#0 JB P2.0,$ JNB P2.0,$ MOV R2,#0 MOV R3,#0 MOV R4,#0 MOV R5,#0 MOV R6,#0 MOV R7,#0 UP0:JB P2.1,N1 JNB P2.1,$ LCALL K1N11:JB P2.7,UP0 JNB P2.7,$ LJMP UPN1:JB P2.2,N2 JNB P2.2,$ LCALL K2LJMP N11N2:JB P2.3,N3 JNB P2.3,$ LCALL K3LJMP N11N3:JB P2.4,N4 JNB P2.4,$ LCALL K4LJMP N11N4:JB P2.5,N5 JNB P2.5,$ LCALL K5LJMP N11N5:JB P2.6,N6 JNB P2.6,$ LCALL K6LJMP N11N6:JB P2.0,N11 JNB P2.0,$ CLR P0.1SETB ET0UP5:JB P2.7,A0 JNB P2.7,$ CLR ET0SETB P0.1LJMP UPA0:MOV A,R7JNZ UP5MOV A,R6JNZ UP5MOV A,R5JNZ UP5MOV A,R4JNZ UP5MOV A,R3JNZ UP5MOV A,R2JNZ UP5CLR ET0UP2:SETB P0.1 CLR P0.0LCALL D2S SETB P0.0 LCALL D2S JB P2.7,UP2 JNB P2.7,$ LJMP UPAT0:MOV TH0,#9EHMOV TL0,#58HDJNZ R0,AT01MOV R0,#20DEC R2CJNE R2,#0FFH,AT01 MOV R2,#9DEC R3CJNE R3,#0FFH,AT01 MOV R3,#5DEC R4CJNE R4,#0FFH,AT01 MOV R4,#9DEC R5CJNE R5,#0FFH,AT01 MOV R5,#5CJNE R7,#0,AT02DEC R6CJNE R6,#0FFH,AT01 MOV R6,#3MOV R7,#2LJMP AT01AT02:DEC R6CJNE R6,#0FFH,AT01 MOV R6,#9DEC R7AT01:RETIBT1:MOV TH1,#0FCHMOV TL1,#18HMOV P3,#00HINC R1CJNE R1,#1,BT11MOV A,R2MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00100000B RETIBT11:CJNE R1,#2,BT12 MOV A,R3MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00010000B RETIBT12:CJNE R1,#3,BT13 MOV A,R4MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00001000B RETIBT13:CJNE R1,#4,BT14 MOV A,R5MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00000100B RETIBT14:CJNE R1,#5,BT15 MOV A,R6MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00000010B RETIBT15:CJNE R1,#6,BT16 MOV A,R7MOVC A,@A+DPTRMOV P1,AMOV P3,#00000001B RETIBT16:MOV R1,#0RETID1S:MOV 30H,#5D1S1:MOV 31H,#200D1S2:MOV 32H,#250DJNZ 32H,$DJNZ 31H,D1S2 DJNZ 30H,D1S1 RETD2S:MOV 20H,#5D2S1:MOV 21H,#4D2S2:MOV 22H,#250DJNZ 22H,$DJNZ 21H,D2S2 DJNZ 20H,D2S1 RETD2MS:MOV 30H,#5D2MS1:MOV 31H,#2D2MS2:MOV 32H,#50DJNZ 32H,$DJNZ 31H,D2MS2 DJNZ 30H,D2MS1 RETK1:INC R2CJNE R2,#10,K11 MOV R2,#0INC R3CJNE R3,#6,K11 MOV R3,#0K11:RETK2:DEC R2CJNE R2,#0FFH,K21 MOV R2,#9DEC R3CJNE R3,#0FFH,K21 MOV R3,#5K21:RETK3: INC R4CJNE R4,#10,K31 MOV R4,#0INC R5CJNE R5,#6,K31 MOV R5,#0K31:RETK4:DEC R4CJNE R4,#0FFH,K41 MOV R4,#9DEC R5CJNE R5,#0FFH,K41 MOV R5,#5K41:RETK5:CJNE R7,#2,K52INC R6CJNE R6,#4,K51MOV R6,#0MOV R7,#0LJMP K51K52:INC R6CJNE R6,#10,K51 MOV R6,#0INC R7K51:RETK6:CJNE R7,#0,K62DEC R6CJNE R6,#0FFH,K61 MOV R6,#3MOV R7,#2LJMP K61K62:DEC R6CJNE R6,#0FFH,K61MOV R6,#9DEC R7K61:RETTAB1:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7CH,07H,0FFH,67H,73H,00H4 设计结论、仿真过程及设计体会4.1 设计结论及使用说明4.1.1 设计结论本系统就是充分利用了AT89S52芯片的I/O引脚以及内部定时器/计数器资源，该定时器系统上电后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。