基于单片机的计数器

基于单片机的计数器
基于单片机的计数器

第一章绪论i

目录

第一章绪论 (1)

1.1选题背景 (1)

1.1.1 数字单片机的技术发展 (1)

1.1.2 以单片机为核心的嵌入式系统 (2)

1.2本研究课题的发展趋势 (3)

1.3设计研究的要求及主要内容应解决的问题 (4)

第二章整体设计方案 (5)

2.1设计方案选择 (5)

2.2设计原理 (5)

第三章硬件电路设计 (7)

3.1最小系统设计 (7)

3.2原理图 (10)

3.3重要元器件介绍 (11)

3.3.1 单片机介绍 (11)

3.3.2 PCB版的介绍 (15)

3.3.3 数码管的介绍 (16)

3.4 PROTEUS软件介绍 (18)

3.5电路仿真 (20)

3.6PCB图 (22)

第四章软件设计 (23)

4.1系统软件设计流程图 (23)

4.2C语言介绍 (24)

4.3程序 (25)

4.4 KEIL软件调试 (27)

4.4.1 软件介绍 (27)

4.4.2 系统概述 (27)

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第一章绪论

4.4.3 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 (27)

第五章焊接调试与功能说明 (29)

5.1系统性能测试与功能说明 (29)

5.2软件调试问题及解决 (29)

结论 (31)

参考文献 (33)

致谢 (35)

附录 (37)

第一章绪论 1

第一章绪论

本章介绍了本研究课题的背景及意义,阐述了其发展状况。对当前各种计数器的特点及其计数器的未来发展趋势作了概况。另外,简要说明了本文所做的工作。

1.1 选题背景

随着计数器技术的不断发展与进步,计数器的种类越来越多,应用的范围越来越广,随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地,从而不断地改进技术,增加产品的种类。

现计数器的种类以增加到:电磁计数器、电子计数器、机械计数器(拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器)、液晶计数器等。计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备,印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。

1.1.1 数字单片机的技术发展

1.内部结构的变化

单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括一般常用的电路,例如:定时器,比较器,A/D转换器,D /A转换器,串行通信接口,Watchdog电路,LCD控制器等。

有的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块CAN。例如,Infineon公司的C 505C,C515C,C167CR,C167CS-32FM,81C90。因此,这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制,系统较为复杂时,构成一个控制网络十分有用。为了能在变频控制中方便使用单片机,形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路,

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M=999的计数器的设计与实现

这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列;Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在这些单片机中,脉宽调制电路有6个通道输出,可产生三相脉宽调制交流电压,并内部含死区控制等功能。

特别引人注目的是:现在有的单片机已采用所谓的三核(TrCore)结构。这是一种建立在系统级芯片(System on a chip)概念上的结构。这种单片机由三个核组成:一个是微控制器和DSP核,一个是数据和程序存储器核,最后一个是外围专用集成电路(ASIC)。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有Infineon公司的TC10GP;Hitachi 公司的SH7410,SH7612等。

2.功耗、封装及电源电压的发展

现在新的单片机的功耗越来越小,特别是很多单片机都设置了多种工作方式,这些工作方式包括等待,暂停,睡眠,空闲,节电等工作方式。

现在单片机的封装水平已大大提高,随着贴片工艺的出现,单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现,以大量减少体积。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前,一般单片机都可以在3.3~5.5V的条件下工作。而一些厂家,则生产出可以在2.2~6V的条件下工作的单片机。

3.工艺上的发展

现在的单片机基本上采用CMOS技术,但已经大多数采用了0.6?m以上的光刻工艺,有个别的公司,如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。

1.1.2 以单片机为核心的嵌入式系统

单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器。目前,把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。要实现嵌入式设备和Internet连接,就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备,例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁,能切实可行地和Internet连接,就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器,使嵌入式设备可以和

第一章绪论 3 Internet相连,并通过标准网络浏览器进行过程控制。

EmWare公司提出嵌入式系统入网的方案--EMIT技术。这个技术包括三个主要部分:即emMicro, emGateway和网络浏览器。

目前,单片机应用中提出了一个新的问题:这就是如何使8位、16位单片机控制的产品,也即嵌入式产品或设备能实现和互联网互连?

TASKING公司目前正在为解决这个问题提供了途径。该公司已把emWare的EMIT软件包和有关的软件配套集成,形成一个集成开发环境,向用户提供开发方便。嵌入互联网联盟ETI(embed the Internet Consortium)正在紧密合作,共同开发嵌入式Internet的解决方案。

1.2 本研究课题的发展趋势

自单片机出现至今,单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机发展历程可以看出,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域拉动,表现出较微处理器更具个性的发展趋势。单片机的应用在后PC时代得到了前所未有的发展,但对处理器的综合性能要求也越来越高。综观单片机的发展,以应用需求为目标,市场越来越细化,充分突出以“单片”解决问题,而不像多年前以MCS51/96等处理器为中心,外扩各种接口构成各种应用系统。单片机系统作为嵌入式系统的一部分,主要集中在中、低端应用领域(嵌入式高端应用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能处理器构成),在这些应用中,目前也出现了一些新的需求,主要体现在以下几个方面:(1)以电池供电的应用越来越多,而且由于产品体积的限制,很多是用钮扣电池供电,要求系统功耗尽可能低,如手持式仪表、水表、玩具等。

(2)随着应用的复杂,对处理器的功能和性能要求不断提高。既要外设丰富、功能灵活,又要有一定的运算能力,能做一些实时算法,而不仅仅做一些简单的控制。

(3)产品更新速度快,开发时间短,希望开发工具简单、廉价、功能完善。特别是仿真工具要有延续性,能适应多种MCU,以免重复投资,增加开发费用。

(4)产品性能稳定,可靠性高,既能加密保护,又能方便升级。

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M=999的计数器的设计与实现

1.3 设计研究的要求及主要内容应解决的问题

要求:

1.整个系统有较强的抗干扰能力.

2.计数范围:000~999.

3.将计数值准确显示出来.

应解决问题:

基于单片机构成的产品自动计数器研究的主要内容包括:如果构成检测电路、MCS-51单片机用何种方式对外部计数脉冲进行计数显示控制、LED显示驱动模块的选择、MCS-51单片机的扩展。在这个设计中主要需要解决的问题便是如何提高MCS-51单片机的抗干扰能力以及稳定性。

第二章整体设计方案 5

第二章整体设计方案

2.1 设计方案选择

方案一:

采用多种数字逻辑电路来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求,这样设计的电路整体比较复杂,而且不宜完成发挥部分的功能要求。所以方案一不采用。

方案二:

可以采用FPGA来实现逻辑控制、主门、门控、计数单元的设计要求,并且设计方便,但由于对FPGA的技术原理掌握不够熟练,所以放弃方案二。

方案三:

系统采用8051为核心的单片机控制系统,实现原理图中的逻辑控制、主门、门控、计数的设计要求

单片机计数器的方式控制寄存器TMOD中的GATE位=1时,可以很方便的进行INT0引脚的外部输入信号的时间间隔测量。且单片机的控制电路很容易实现扩展,比如语音模块、测温I2C模块、时钟模块、A/D模块等。故采用方案三。

2.2 设计原理

利用AT89S51单片机来制作一个手动计数器,在AT89S51单片机的P3.7管脚接一个轻触开关,作为手动计数的按钮,用单片机的P2.0-P2.7接一个共阴数码管,作为00-999计数的个位数显示,用单片机的P0.0-P0.7接一个共阴数码管,作为00-999计数的十位数显示;

硬件电路图如图2-1所示:

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M=999的计数器的设计与实现

图 2-1 硬件电路图

系统板上硬件连线

1)把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0-P0.7/AD7端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a-h端口上;要求:P0.0/AD0对应着a,P0.1/AD1对应着b,……,P0.7/AD7对应着h。

2)把“单片机系统”区域中的P2.0/A8-P2.7/A15端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个数码管的a-h端口上;

3)把“单片机系统”区域中的P3.7/RD端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上;

第三章硬件电路设计7

第三章硬件电路设计

3.1 最小系统设计

图3-1 单片机最小系统的结构图

单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成,下面介绍一下每一个组成部分。

1.电源引脚

Vcc 40 电源端

GND 20 接地端

工作电压为5V,另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V,引脚功能一样。

2.外接晶体引脚

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M=999的计数器的设计与实现

图3-2 晶振连接的内部、外部方式图

XTAL1 19

XTAL2 18

XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式,即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路,接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求,但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此,此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz,电容应尽可能的选择陶瓷电容,电容值约为22μF。在焊接刷电路板时,晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近,以减少寄生电容,更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。

3.复位RST 9

在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引腿时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51芯片便循环复位。复位后P0-P3口均置1引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由

第三章硬件电路设计9 外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连,斯密特触发器用来抑制噪声,它的输出在每个机器周期的S5P2,由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式,此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当时钟频率选用6MHz时,C取22μF,Rs约为200Ω,Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。

常用的复位电路如下图所示:

图3-3 常用复位电路图

4.输入输出引脚

(1) P0端口[P0.0-P0.7] P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口,端口置1(对端口写1)时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动8个TTL。

对内部Flash程序存储器编程时,接收指令字节;校验程序时输出指令字节,要求外接上拉电阻。

在访问外部程序和外部数据存储器时,P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线,访问期间内部的上拉电阻起作用。

(2) P1端口[P1.0-P1.7] P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。

对内部Flash程序存储器编程时,接收低8位地址信息。

(3) P2端口[P2.0-P2.7] P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。

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M=999的计数器的设计与实现

对内部Flash程序存储器编程时,接收高8位地址和控制信息。

在访问外部程序和16位外部数据存储器时,P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。

(4) P3端口[P3.0-P3.7]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向端口。输出时可驱动4个TTL。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。

3.2 原理图

图3-4 电路总图

第三章硬件电路设计11

3.3 重要元器件介绍

3.3.1 单片机介绍

1. MCS-51系列单片机简介

8051是MCS-51系列单片机的典型产品,以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明:

·中央处理器:

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。

·数据存储器(RAM):

8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。

图3-5 8051内部结构图

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M=999的计数器的设计与实现

·程序存储器(ROM):

8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。·定时/计数器(ROM):

8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口:

8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。·全双工串行口:

8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。

·中断系统:

8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。

·时钟电路:

8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式,而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。

第三章硬件电路设计13

3-6

下图是MCS-51系列单片机的内部结构示意图

图3-6 MCS-51结构图

MCS-51的引脚说明:

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP 结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:

MCS-51的引脚说明:

MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP 结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明:如图3-7

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M=999的计数器的设计与实现

图3-7双列直插式封装引脚图

Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚,当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器PC指向0000H,P0-P3输出口全部为高电平,堆栈指针写入07H,其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。然而,初始复位不改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态,8051的初始态。

8051的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位。此外,RESET/Vpd还是一复用脚,Vcc掉电其间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢失。

见下图3-8为两种复位方式和两种时钟方式:

图3-8复位方式图与时钟方式图

·Pin30:ALE/当访问外部程序器时,ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时,ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号,这个信号可以用于识别单片机是否工作,也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点,当访问外部程序存储器,ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPROM,在编程其间,将用于输入编程脉冲。

第三章硬件电路设计15 ·Pin29:当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号,PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上,外部程序存储器则把指令数据放到P0口上,由CPU读入并执行。

·Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线,8051和8751单片机,内置有4kB的程序存储器,当EA为高电平并且程序地址小于4kB时,读取内部程序存储器指令数据,而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平,则不管地址大小,一律读取外部程序存储器指令。显然,对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。在编程时,EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。

3.3.2 PCB版的介绍

PCB(PrintedCircuitBoard),中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,简单的说就是置有集成电路和其他电子组件的薄板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者,是低能耗、低污染的,由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。

印制电路板的设计是以电路原理图为根据,实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计,需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本,达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现,复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计(CAD)实现。

根据电路层数分类:分为单面板、双面板和多层板。常见的多层板一般为4层板或6层板,复杂的多层板可达十几层。

PCB板有以下三种主要的划分类型:

1.单面板

单面板(Single-Sided Boards)在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以这种PCB叫作单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子。

2.双面板

双面板(Double-Sided Boards)这种电路板的两面都有布线,不过要用上

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M=999的计数器的设计与实现

两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

3.多层板

多层板(Multi-Layer Boards)为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。板子的层数就代表了有几层独立的布线层,通常层数都是偶数,并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构,不过技术上理可以做到近100层的PCB板。不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果仔细观察主机板,还是可以看出来。

3.3.3 数码管的介绍

在本任务中用3位数码管显示当前数值的百,十,个,由于数码管个数多,如采用静态显示方式,则占用单片机的I/O口线太多,如果用定时器/计数器的串行移位寄存器工作方式及外接串入并出移位寄存器74LS164的方式,则电路复杂。所以,在数码管个数较多时,常采用动态显示方式。

3位数码管的相同段并联在一起,由一个6位I/O(P1口)输出字形码控制显示某一字形,每个数码管的公共端由另外一个I/O口(P0口)输出的字位码控制,即数码管显示的字形是由单片机I/O口输出的字形码确定,而哪个数码管点亮是由单片机I/O口输出的字位码确定的。3个数码管分时轮流循环点亮,在同一时刻只有1个数码管点亮,但由于数码管具有余辉特性及人眼具有视觉暂留特性,所以适当地选取循环扫描频率,看上去所有数码管是同时点亮的,察觉不出闪烁现象。动态显示方式所接数码管不能太多,否则会因每个数码管所分配的实际导通时间太少,使得数码管的亮度不足。在本任务中,为了简便,字形码和字位码都没由加驱动电路,在实际应用中应加驱动电路。数码管有共阴极和共阳极两种,

第三章硬件设计电路17 对于共阳数码管,字形驱动输出0有效,字位驱动输出1有效;而对于共阴数码管则相反,即:字形驱动输出1有效,字位驱动输出0有效

显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据,按照材料及产品工艺,单片机应用系统中常用的显示器有:发光二极管LED显示器、液晶LCD 显示器、CRT显示器等。LED显示器是现在最常用的显示器之一,发光二极管(LED)由特殊的半导体材料砷化镓、磷砷化镓等制成,可以单独使用,也可以组装成分段式或点阵式LED显示器件(半导体显示器)。分段式显示器(LED数码管)由7条线段围成8字型,每一段包含一个发光二极管。外加正向电压时二极管导通,发出清晰的光。只要按规律控制各发光段亮、灭,就可以显示各种字形或符号。LED数码管有共阳、共阴之分。图是共阳式、共阴式LED数码管的原理图和符号。

图3-9共阳式、共阴式LED数码管的原理图和数码管的符号图显示电路显示模块需要实时显示当前的时间,即时、分、秒,因此需要6个数码管,另需两个数码管来显示横。采用动态显示方式显示时间,硬件连接如下图所示,时的十位和个位分别显示在第一个和第二个数码管,分的十位和个位分别显示在第四个和第五个数码管,秒的十位和个位分别显示在第七个和第八个数码管,其余数码管显示横线。LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。对于多位LED显示器,通常都是采用动态扫描的方法进行显示,其硬件连接方式如下图所示。

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M=999的计数器的设计与实现

图3-10 数码管的硬件连接示意图

数码管使用条件:

a、使用电压段:根据发光颜色决定;

b、小数点:根据发光颜色决定

c、使用电流:静态:总电流 80mA(每段 10mA);动态:平均电流 4-5mA 峰值电流100mA

数码管使用注意事项说明:

(1)数码管表面不要用手触摸,不要用手去弄引角;

(2)焊接温度:260度;焊接时间:1s

(3)表面有保护膜的产品,可以在使用前撕下来。

3.4 proteus软件介绍

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。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。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。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

AT89C51单片机简易计算器的设计

AT89C51单片机简易计算器的设计 单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物,它是嵌入式控制系统的核心,如今,它已广泛的应用到我们生活的各个领域,电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算,并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路,利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。 一、总体设计 根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路,实现对计算器的设计。具体设计如下:(1)由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运算,为了得到较好的显示效果,采用LCD 显示数据和结果。 (2)另外键盘包括数字键(0~9)、符号键(+、-、×、÷)、清除键和等号键,故只需要16 个按键即可,设计中采用集成的计算键盘。 (3)执行过程:开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LCD显示出来,当键入+、-、*、/运算符,计算器在内部执行数值转换和存储,并等待再次键入数值,当再键入数值后将显示键入的数

值,按等号就会在LCD上输出运算结果。 (4)错误提示:当计算器执行过程中有错误时,会在LCD上显示相应的提示,如:当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时,计算器会在LCD上提示溢出;当除数为0时,计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图: 二、硬件设计 (一)、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分:采用LCD 静态显示。按键部分:采用4*4键盘;利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC,读取输入的键值。 总体设计效果如下图:

AT89C51单片机设计的音乐倒数计数器

塔里木大学《单片机原理与外围电路》课程论文基于单片机设计的音乐倒数计数器 姓名:古再丽努尔·阿卜来提 学号: 5021212125 班级:通信工程16-1

摘要:单片机技术是一门不可或缺的技术,对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。近年来,随着电子技术和微机计算机的迅速发展,单片机的档次不断提高,其应用领域也在不断的扩大,已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用,成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。 单片机由CPU、一定容量的RAM和ROM构成,定时、计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习、应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 本设计利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器。用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。做一小段时间倒计数,当倒计数为0时,则发出一段音乐声响,通知倒计数终了,该做应当做的事。应用Proteus的ISIS软件和Keil uVision3来实现该计数器的设计与仿真。该方法仿真效果真实、准确,节省了硬件资源。 该多功能计数器可以应用于一般的生活和工作中,也可以通过改装,提高性能,增加新功能,从而给人们的生活和工作带来更多的方便。 关键词:AT89C51,计数器,键盘控制,LCD显示,protues,Keil 。

目录 1绪论 (4) 1.1课题背景及研究意义 (4) 1.2国内外现状 (4) 1.3课题的设计目的 (4) 1.4课题的主要工作 (4) 2系统概述 (5) 2.1方案论证 (5) 2.2系统设计原理 (5) 3系统硬件设计 (5) 3.1主控电路设计 (5) 3.2LCD液晶显示器接口电路设计 (6) 4系统软件设计 (6) 4.1主程序设计 (6) 4.2硬件调试 (8) 4.3仿真结果 (16) 结论 (16) 参考文献 (17) 系统整体电路.......................................................................................... 错误!未定义书签。全部程序清单. (8) - III -

对外部脉冲计数系统的设计计数器课程设计(单片机)

湖南工业大学 课程设计 资料袋 理学学院(系、部)2012 ~ 2013 学年第 1 学期 课程名称单片机应用系统指导教师周玉职称副教授学生姓名张思远专业班级电子科学102 学号 题目对外部脉冲计数系统的设计 成绩起止日期2013 年01 月06 日~2013 年01 月10 日 目录清单 湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第1 学期

理学院学院(系、部)电子科学专业102 班级 课程名称:单片机应用系统 设计题目:对外部脉冲计数系统的设计 完成期限:自2013 年01 月06 日至2013 年01 月10 日共 1 周 指导教师(签字):年月日 系(教研室)主任(签字):年月日

附件三 (单片机应用系统) 设计说明书 (题目) 对外部脉冲计数系统的设计 起止日期:2013 年01 月06 日至2013 年01 月10 日学生姓名张思远 班级电子科学102 学号 成绩 指导教师(签字) 电气与信息工程学院 2012年12 月10 日 一、设计任务: 1.1 外部脉冲自动计数,自动显示。 1.1.1设计一个255计数器:0-255计数,计满后自动清0,重 新计数(在数码管中显示)。 1.1.2设计一个50000计数器:0-50000计数,计满后自动清0, 重新计数(在数码管中显示)。 注:要求首先采用PROTEUS完成单片机最小系统的硬件电路 设计及仿真;程序仿真测试通过后,再下载到单片机实训 板上执行。

二、硬件设计介绍: ※STC89C52单片机; ※6位共阴或者共阴极数码管; ※外部晶振电路; ※ISP下载接口(In system program,在系统编程); ※DC+5V电源试配器(选配); ※ISP下载线(选配) ※6个PNP(NPN)三极管 ※12个碳膜电阻 三、硬件设计思路 方案一:五个1位7段数码管,无译码器 方案二:五个1位7段数码管,译码器 方案三:1个6位7段数码管,译码器 方案四:1个6位7段数码管,无译码器 考虑实际中外围设备、资金、单片机资源利用率、节省端口数量,可实行性以及连接方便等问题,采用6为数码管(共阳或者共阴极)由于实际中没买到6位的,采用2个三位数码管并接组合一个6位数码管形式;由于实际P口驱动能力有限,故采用6位三极管增大驱动能力,已便足以使得6位数码管亮度明显正常工作,增加6个电阻限流保护数码管不被烧坏。让数码管a-g7段分别接P1.6—P1.0,6位位选分别接P2.5—P2.0。 方法一:共阴极数码管 硬件图1.0所示:通过npn管放大后,段选高电平有效,位选低电平有效 图1.0共阴极数码管硬件原理图 方法二:共阳极数码管 原理图如图2.0:段选低电平有效,位选低电平有效(通过pnp管连接,不再是高电平有效了,由于特意此接法,共阳极共阴极数码管只是差别段选控制,为程序修改提供极大的方便之处,故程序只需要修改段选地址即可,实现共阳极共阴极互换) 图2.0共阳极数码管硬件原理图 三、程序设计思路: 由于设计是255和50000计数器,对于计数器工作模式二,TL最大值为255,可以实现对255计数,但是对于50000得另寻他路,为了建立不限制计数器模型,改进程序的可更改性可移植性可读行,对计数器模式二另TL1=0FFH(以

单片机定时器与计数器的工作方式解析

单片机定时器与计数器的工作方式解析 1 工作方式0 定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL(1/0)的低5位和TH (0/1)的8位组成13位的计数器,此时TL(1/0)的高3位未用。 我们用这个图来讨论几个问题: M1M0:定时/计数器一共有四种工作方式,就是用M1M0来控制的,2位正好是四种组合。C/T:前面我们说过,定时/计数器即可作定时用也可用计数用,到底作什么用,由我们根据需要自行决定,也说是决定权在我们??编程者。如果C/T为0就是用作定时器(开关往上打),如果C/T为1就是用作计数器(开关往下打)。顺便提一下:一个定时/计数器同一时刻要么作定时用,要么作计数用,不能同时用的,这是个极普通的常识,几乎没有教材会提这一点,但很多开始学习者却会有此困惑。 GATE:看图,当我们选择了定时或计数工作方式后,定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端,中间还有一个开关,显然这个开关不合上,计数脉冲就没法过去,那么开关什么时候过去呢?有两种情况 GATE=0,分析一下逻辑,GATE非后是1,进入或门,或门总是输出1,和或门的另一个输入端INT1无关,在这种情况下,开关的打开、合上只取决于TR1,只要TR1是1,开关就合上,计数脉冲得以畅通无阻,而如果TR1等于0则开关打开,计数脉冲无法通过,因此定时/计数是否工作,只取决于TR1。 GATE=1,在此种情况下,计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制,而且还要受到INT1管脚的控制,只有TR1为1,且INT1管脚也是高电平,开关才合上,计数脉冲才得以通过。这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度,想想看,怎么测? 为什么在这种模式下只用13位呢?干吗不用16位,这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式,如果你觉得用得不顺手,那就干脆用第二种工作方式。 2 工作方式1

基于单片机的简易计算器设计

目录 引言 (1) 第一章设计原理及要求 (2) 1.1设计方案的确定 (2) 1.2系统的设计方案 (2) 1.3系统的设计要求 (2) 第二章硬件模块设计 (4) 2.1单片机AT89C51 (4) 2.1.1 AT89C51芯片的特点 (5) 2.1.2 管脚说明 (5) 2.1.3 振荡器特性 (7) 2.1.4 芯片擦除 (7) 2.2键盘控制模块 (7) 2.2.1 矩阵键盘的工作原理 (8) 2.2.2 键盘电路主要器件介绍 (8) 2.3LCD显示模块 (10) 2.3.1 显示电路 (11) 2.3.2 LCD1602主要技术参数 (11) 2.3.3 引脚功能说明 (11) 2.4运算模块(单片机控制) (12) 第三章软件设计 (14) 3.1功能介绍 (14) 3.2系统流程图 (14) 3.3程序 (16) 第四章系统调试 (17) 4.1软件介绍 (17) 4.1.1 Keil uVision2仿真软件简介 (17) 4.1.2 protues简介 (17)

4.2软件调试 (18) 4.2.1 软件分析及常见故障 (18) 4.2.2 仿真结果演示 (20) 4.3硬件调试 (21) 结束语 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (36)

引言 计算工具最早诞生于中国,中国古代最早采用的一种计算工具叫筹策,也被叫做算筹。这种算筹多用竹子制成,也有用木头,兽骨充当材料的,约二百七十枚一束,放在布袋里可随身携带。另外直到今天仍在使用的珠算盘,是中国古代计算工具领域中的另一项发明,明代时的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎相同。 17世纪初,西方国家的计算工具有了较大的发展,英国数学家纳皮尔发明的“纳皮尔算筹”,英国牧师奥却德发明了圆柱型对数计算尺,这种计算尺不仅能做加、减、乘、除、乘方和开方运算,甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数。这些计算工具不仅带动了计算器的发展,也为现代计算器发展奠定了良好的基础,成为现代社会应用广泛的计算工具。1642年,年仅19岁的法国伟大科学家帕斯卡引用算盘的原理,发明了第一部机械式计算器,在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮,一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位,人们可以像拨电话号码盘那样,把数字拨进去,计算结果就会出现在另一个窗口中,但是它只能做加减运算。1694年,莱布尼兹在德国将其改进成可以进行乘除的计算。此后,一直到20世纪50年代末才有电子计算器的出现。

51单片机的光电计数器电路设计原理

51单片机的光电计数器电路设计原理 1.前言 21世纪是信息时代,获取信息,处理信息,运用信息。传感与检测技术的重要性在于它是获得信息并对信息进行必要处理的基础技术,是获取信息和处理加工信息的手段,无法获取信息则无法运用信息。 传感与检测技术是一门知识面广、综合程度高、实用性很强的专业课程。它从传感器的基本理论入手,着重讲叙传感器的结构与感测原理,传感器是一个二端口的装置,不同的传感器输入-输出特性不同,同一传感器适应不同的被测信号呈现的特性也有所不同。尤其当被测信号为静态信号时两种状态下,传感器的输入-输出特性完全不同。感测技术在许多新技术、新器件里都有应用,在课程安排上,以信息的传感、转换、处理为核心,从基本物理概念入手,阐述热工量、机械量、几何量等参数的测量原理及方法。 光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。它的理论基础是光电效应。这类效应大致可分为三类。第一类是外光电效应,即在光照射下,能使电子逸出物体表面。利用这种效应所做成的器件有真空光电管、光电倍增管等。第二类是内光电效应,即在光线照射下,能使物质的电阻率改变。这类器件包括各类半导体光敏电阻。第三类是光生伏特效应,即在光线作用下,物体内产生电动势的现象,此电动势称为光生电动势。这类器件包括光电池、光电晶体管等。光电效应都是利用光电元件受光照后,电特性发生变化。敏感的光波长是在可见光附近,包括红外波长和紫外波长。 本课题利用AT89C51单片机,探讨一种简易光电计数器的设计思路。 2光电计数器的系统设计 2.1系统硬件设计 2.1.1方案选择 由于单片机所具有的特性,它特别适用于各种智能仪器仪表,家电等领域中,可以减少硬件以减轻仪表的重量,便于携带和使用,同时也可能低存本,提高性能价格之比。

单片机计数器与定时器的区别

单片机计数器与定时器的区别 在的学习过程中,我们经常会发现中断、串口是学习的难点,对于初学者来说,这几部分的内容很难理解。但是我个人觉得这几部分内容是的重点,如果在一个学期的课堂学习或者自学中没有理解这几部分内容,那就等于还没有掌握51单片机,那更谈不上单片机的开发了,我们都知道在成品的单片机项目中,有很多是以这几部分为理论基础的,万年历是以定时器为主的,报警器是以中断为主的,联机通讯是以串口为主的。 在这几部分内容中,计数器/定时器对于初学者说很容易搞混淆,下面我将对这方面的内容结合自己的学习经验谈几点看法。 计数器和定时器相同的,他们都是对单片机中产生的脉冲进行计数,只不过计数器是单片机外部触发的脉冲,定时器是单片机内部在晶振的触发下产生的脉冲。当他们的脉冲间隔相同的时候,计数器和定时器就是一个概念。 在定时器和计数器中都有一个溢出的概念,那什么是溢出了。我们可以从一个生活小常识得到答案,当一个碗放在水龙头下接水的时候,过了一会儿,碗的水满了,就发生溢出。同样的道理,假设水龙头的水是一滴滴的往碗里滴,那

么总有一滴水是导致碗中的水溢出的。在碗中溢出的水就浪费了,但是在单片机的中溢出将导致一次中断。 在定时器计数器中,我们有个概念叫容量,就是最大计数量。 把水滴比喻成脉冲,那么导致碗中水溢出的最后一滴水的就是定时计数器的溢出的最后一个脉冲。 在各种单片机书本中,在介绍定时计数器时都讲到一个计数初值,那什么是计数初值呢?在这里我们还是假设水滴碗。假设第一百滴水能够使碗中的水溢出,我们就知道这个碗的容量是100。 在这里计数初值有3个,假设: 根据所得的初始值,再将其转换为,就可以进行计数或者定时了。后面讲解定时器初值的。 单片机, 计数器, 定时器

单片机设计简易计算器

简易计算器 Simply Calculator 1 设计思想 此计算器有键盘部分、单片机、显示部分三部分组成,键盘部分主要完成输入功能;单片机主要完成数据处理功能,包括确定按键,完成运算,以及输出数据;显示器部分主要完成单片机输出的显示。 本设计的思路是利用单片机性能好,稳定性强的优点来实现系统的运行。设计大致可以分为三个步骤:第一步,硬件的选取和设计;第二步,程序的设计和调试;第三步,Protues 系统仿真。 硬件是设计的骨骼,不仅关系到设计总体方向的确定,还要综合考虑节能,环保,以及稳定性和经济性等各种因素。因此需要花费大量的时间。硬件的选取最为重要,包括选用的芯片,显示设备的选取,输入设备的选取等。本设计是通过单片机来实现的,因此选用了ATMEGA16单片机作为主体,输入设备选用矩阵键盘。程序是硬件的灵魂,是实现设计的中心环节。本设计使用的程序语言是C语言,在“ICC AVR”中运行,调试,直到运行出正确结果,然后输出后缀名为.HEX格式的文件,以备在Protues中仿真使用。程序是设计的关键,程序的调试需要大量的时间,耐心,还够要有足的细心才能成功。本设计中就出现了大量的错误,经过认真修改,最终才能运行出正确结果。最后的系统仿真是设计是否成功的验证,是设计不可缺少的重要环节。这就要求能掌握Protues的一些基本操作。2原理分析 矩阵键盘的扫描 —

》 图矩阵键盘图 如图所示,单片机的8个I/O口和矩阵键盘相连,用8个I/O口来控制矩阵键盘的16个按键是非常有意思的,首先我们设置单片机的PD0—PD7为输出,且PD0—PD3依次设置为低电平,而PD4—PD7设置为高电平,然后我们设置PD4—PD7为输入,而PD0—PD3仍然为输出,假如此时M1键按下,则PD0与PD4相连,因为PD0是低电平,而PD4是输入,所以PD4会被拉为低电平,同理,如果M2被按下,则PD5会被拉低,M3按下,PD6会被拉低,M4按下,PD7被拉低。这是判断有无键盘按下的过程,当我们判断是那一个键盘按下时,我们首先设置8个I/O口为输出,输出为FE,即,PD0为低电平,其他全为高电平,然后我们设置PD4—PD7为输入,如果M1被按下,则PD4会比被拉为低电平,此时会变成EE,同理可以知道M2被按下时会变为DE,M3被按下时会变为BE,M4被按下时会变为7E。同理我们可以设置8个I/O口输出FD来检测M5—M8是否被按下,设置8个I/O口输出FC来来检测M9—M12,设置8个I/O口输出F7来检测M13—M16,如果M1—M4没有被按下,就继续检测M4—M8,一次类推,就可以检测出16个按键了。在这次设计中,16个按键M1—M16所对应检测值分别为:EE,DE,BE,7E,ED,DD,BD,7D,EB,DB,BB,7B,E7,D7,B7,77。 数字显示与计算 本次设计选用的显示器是1602液晶显示器,此液晶显示器能显示32个字符,VSS接地,VDD接电源正极,E为时使能信号,R/W为读写选择端(H/L),RS为数据/命令选择端(H/L),D0—D7为数据I/O口。 首先我们初始化液晶显示器,然后显示出第一个被按下的数,并且使光标右移,如果有第二个数按下,则据继续显示,以此类推,然后把所有显示出来的数换算成一个数,如果按下“+”号,则显示出“+”,并且同理显示出“+”号后面按下的数字,然后调用加子程序,运算出结果,如果按下的是“-”,则调用减子程序,如果按下“*”,则调用乘子程序,如果按下“/”,则调用除子程序。然后再调用显示结果子程序,显示出结果。 《

基于单片机的计数器设计

湖南科技大学 单片机课程设计 题目基于单片机的计数器设计 姓名李建雄 学院机电工程学院 专业测控技术与仪器 学号09030303 指导教师戴巨川 成绩

二〇一二年六月二日 摘要 本设计是根据我们所学习的单片机课程,按照课程要求进行的课程检验。单片机技术是一个不可或缺的技术,尤其是对于我们测控技术与仪器专业来说它是我们必须要掌握的技能之一,使我们未来工作和生活的根本。现在的社会是一个信息科技高速发展的社会,也是一个电子技术和微机计算机迅速发展的时代,单片机的档次和水平在不断的提高,其应用的领域和X围也越来越广,成为现代电子系统中最重要的智能化核心部分。 随着计数器技术的不断发展与进步,计数器的种类越来越多,应用的X围越来越广,随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地,从而不断地改进技术,增加产品的种类。 现计数器的种类以增加到:电磁计数器、电子计数器、机械计数器(拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器)、液晶计数器等。计数器的应用X围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、

制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备,印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。 目录 第一章系统的功能要求 (4) 1.1系统设计的要求及主要内容应解决的问题 (4) 第二章方案论证 (4) 2.1设计方案选择 (4) 2.2设计原理 (5) 第三章系统硬件电路设计 (6) 3.1最小系统设计 (6) 3.2原理图 (9)

单片机脉冲计数器程序汇编

单片机脉冲计数器 1、设计内容 用单片机实现对一路脉冲计数和显示的功能。硬件包括单片机最小系统、LED显示、控制按钮;软件实现检测到显示 2、要求 计数范围0~2000; 脉冲输入有光电隔离整形, 有清零按钮 程序如下: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP 0100H ORG 0013H LJMP 0150H ORG 0050H MAIN: CLR A MOV 30H , A ;初始化缓存区 MOV 31H , A MOV 32H , A MOV 33H , A MOV R6 , A MOV R7 , A SETB EA SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 SETB PX1 NEXT1: ACALL HEXTOBCDD ;调用数制转换子程序 ACALL DISPLAY ;调用显示子程序 LJMP NEXT1 ORG 0100H ;中断0服务程序 MOV A , R7 ADD A , #1 MOV R7, A MOV A , R6 ADDC A , #0 MOV R6 , A CJNE R6 , #07H , NEXT CLR A MOV R6 , A MOV R7 , A NEXT: RETI

ORG 0150H ;中断1服务程序 CLR A MOV R6 , A MOV R7 , A RETI ORG 0200H HEXTOBCDD:MOV A , R6 ;由十六进制转化为十进制PUSH ACC MOV A , R7 PUSH ACC MOV A , R2 PUSH ACC CLR A MOV R3 , A MOV R4 , A MOV R5 , A MOV R2 , #10H HB3: MOV A , R7 ;将十六进制中最高位移入进位位中RLC A MOV R7 , A MOV A , R6 RLC A MOV R6 , A MOV A , R5 ;每位数加上本身相当于将这个数乘以2 ADDC A , R5 DA A MOV R5 , A MOV A , R4 ADDC A , R4 DA A ;十进制调整 MOV R4 , A MOV A , R3 ADDC A , R3 DJNZ R2 , HB3 POP ACC MOV R2 , A POP ACC MOV R7 , A POP ACC MOV R6 , A RET ORG 0250H DISPLAY: MOV R0 , #30H MOV A , R5

单片机的计算器设计方案(完整)

单片机的计算器设计方案(完整)

3.1 硬件连接 图3-1所示为简易计算器的电路原理图。P3口用于键盘输入,接4*4矩 阵键盘,键值与键盘的对应表如表----所示,p0口和p2口用于显示,p2口用于显示数值的高位,po口用于显示数值的低位。 图3-1 简易计算器电路原理图 键值与功能对应表

键值0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - ×/ = ON/C 功能0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 + - ×÷= 清零 表3-1 3.2 计算器的软件设计 #include //头文件 #define uint unsigned int // #define uchar unsigned char sbit lcden=P2^3。 //定义引脚 sbit rs=P2^4。 sbit rw=P2^0。 sbit busy=P0^7。 char i,j,temp,num,num_1。 long a,b,c。//a,第一个数b,第二个数c,得数 float a_c,b_c。 uchar flag,fuhao。//flag表示是否有符号键按下,fuhao表征按下的是哪个符号 uchar code table[]={ 7,8,9,0, 4,5,6,0, 1,2,3,0, 0,0,0,0}。

uchar code table1[]={ 7,8,9,0x2f-0x30, 4,5,6,0x2a-0x30, 1,2,3,0x2d-0x30, 0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0x2b-0x30}。 void delay(uchar z> // 延迟函数 { uchar y。 for(z。z>0。z--> for(y=0。y<110。y++>。 } void check(> // 判断忙或空闲 { do{ P0=0xFF。 rs=0。//指令 rw=1。//读 lcden=0。//禁止读写 delay(1>。 //等待,液晶显示器处理数据 lcden=1。//允许读写 }while(busy==1>。 //判断是否为空闲,1为忙,0为空闲

基于单片机的简易计算器设计

2013 - 2014 学年_一_学期 山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告 实验项目名称__基于51单片机的简易计算器设计_ 2013 年12 月27 日

四、实验内容

2、实验内容 (一)、总体硬件设计 本设计选用AT89C52单片机为主控单元。显示部分:采用六位LED动态数码管显示。按键部分:采用2*8键盘;利用2*8的键盘扫描子程序,读取输入的键值。 (二)、键盘接口电路 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,如果采用独立按键的方式,在这种情况下,编程会很简单,但是会占用大量的I/O 口资源,因此在很多情况下都不采用这种方式,而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用两条I/O 线作为行线,八条I/O 线作为列线组成键盘,在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为2×8个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理: 计算器的键盘布局如图2所示:一般有16个键组成,在单片机中正好可以用一个P口和另一个P口的两个管脚实现16个按键功能,这种形式在单片机系统中也最常用。 矩阵键盘布局图: 矩阵键盘内部电路图如下图所示:

(三)、LED显示模块 本设计采用LED数码显示来显示输出数据。通过D0-D7引脚向LED写指令字或写数据以使LED实现不同的功能或显示相应数据。 (四)运算模块(单片机控制) MCS-51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EPROM)、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SFR)。 单片机是靠程序运行的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,通过使用单片机编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性!因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件,可以很快地实现运算功能。

单片机课程设计外部脉冲计数器

目录 摘要:单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本课程设计的指导思想是控制单片机实现从0到99的计数功能,其结果显示在两位一体的共阳极数码管上。 关键词:脉冲计数器数码管单片机 本设计基于单片机技术原理,以单片机芯片STC89C52作为核心控制器,通过硬件电路的制作以及软件程序的编制,设计制作出一个计数器,包括以下功能:输出脉冲,按下键就开始计数,并将数值显示在两位一体的共阳极数码管上。 1课题原理 PCB板上设置开始计数按键和清零按键,以上按键与89C52单片机的P1口连接,通过查询按键是否被按下来判断进行计数或者清零。若按下计数健,则单片机控制两位一体的共阳极数码管显示从00开始的数字,按下一次,则数字加一,一次类推;若按下清零键,则程序返回程序开始处,并且数码管显示00。

2 硬件及软件设计 2.1 硬件系统 2.1.1 硬件系统设计 此设计是在单片机最小系统的基础上进行开发和拓展,增加了按键电路和和数码管显示电路,由于单片机输出电流不足以驱动数码管发光,所以数码管需要驱动电路。我们采用了三极管对数码管电流进行放大,使电流大小达到要求值。 2.1.2 单元电路设计 基本框架如下图2.1 2.1基本框架

1.STC89C52芯片 STC89C52RC芯片包括: 8k字节 Flash,512字节RAM, 32位I/O口 线,看门狗定时器,两个数据指针, 三个16位定时器/计数器,一个6向 量2级中断结构,全双工串行口,片 内晶振及时钟电路。STC89C52RC芯片 可降至0Hz静态逻辑操作,时钟频率 0-80MHz,支持2种软件可选择节电 模式。空闲模式下,CPU停止工作, 允许RAM、定时器/计数器、串口、中 断继续工作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片 机一切工作停止,直到下一个中断或 硬件复位为止。8位微控制器8K字节 在系统可编程。芯片如图2.4所示。 图2.4 STC89C52芯片 2.按键电路 K1键为启动键,K2键为清零键,K3键为计数键,通过按钮的连接,实现开始、计数清零功能,连接电路如图2.5所示。 图2.5 按键电路

基于单片机的计算器设计(DOC)

专业:电子信息工程1111班

指导老师: 姓名: 学号: 摘要 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断深入,同时带动传统控制检测技术日益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往作为一个核心部件来使用,但仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构、软硬件结合,来加以完善。 计算机在人们的日常生活中是比较常见的电子产品之一。可是它还在发展之中,以后必将出现功能更加强大的计算机,基于这样的理念,本次设计是用AT89S51单片机、LCD显示器、控制按键为元件来设计的计算器。利用此设计熟悉单片机微控制器及C语言编程,对其片资源及各个I/O端口的功能和基本用途的了解。掌握Microsoft Visual C++ 6.0应用程序开发环境,常用的LCD显示器的使用方法和一般键盘的使用方法。 关键字:AT89C51 LCD 控制按键 第一章简介 1.1 课题简介 当今社会,随着人们物质生活的不断提高,电子产品已经走进了家家户户,无论是生活或学习,还是娱乐和消遣几乎样样都

离不开电子产品,大型复杂的计算能力是人脑所不能胜任的,而且比较容易出错。计算器作为一种快速通用的计算工具方便了用户的使用。计算器可谓是我们最亲密的电子伙伴之一。本设计着重在于分析计算器软件和开发过程中的环节和步骤,并从实践经验出发对计算器设计做了详细的分析和研究。 单片机由于其微小的体积和极低的成本,广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中。单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。 本系统就是充分利用了8051芯片的I/O引脚。系统以采用MCS-51系列单片机Intel8051为中心器件来设计计算器控制器,实现了能根据实际输入值显示并存储的功能,计算程序则是参照教材。至于位数和功能,如果有需要可以通过设计扩充原系统来实现。 1.2 设计目的 通过本次课题设计,应用《单片机应用基础》、《计算机应用基础》等所学相关知识及查阅资料,完成简易计算器的设计,以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。 通过本次设计的训练,可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识,并具备一定程度的设计能力。

单片机定时器详解

一、MCS-51单片机的定时器/计数器概念 单片机中的定时器和计数器其实是同一个物理的电子元件,只不过计数器记录的是单片机外部发生的事情(接受的是外部脉冲),而定时器则是由单片机自身提供的一个非常稳定的计数器,这个稳定的计数器就是单片机上连接的晶振部件;MCS-51单片机的晶振经过12分频之后提供给单片机的只有1MHZ的稳定脉冲;晶振的频率是非常准确的,所以单片机的计数脉冲之间的时间间隔也是非常准确的,这个准确的时间间隔是1微秒; MCS-51单片机外接的是12MHZ的晶振(实际上是,所以,MCS-51单片机内部的工作频率(时钟脉冲频率)是12MHZ/12=1MHZ=1000000次/秒=1000000条指令/秒=1000000次/1000000微秒=1次/微秒=1条指令/微秒;也就是说,晶振振荡一次,就会给单片机提供一个时钟脉冲,花费的时间是1微秒,此时,CPU会执行一条指令,经历一个机器周期;即:1个时钟脉冲=1个机器周期=1微秒=1条指令; 注:个人PC机上的CPU主频是晶振经过倍频之后的频率,这一点恰好与MCS-51单片机的相反,MCS-51单片机的主频是晶振经过分频之后的频率; 总之:MCS-51单片机中的时间概念就是通过计数脉冲的个数来测量出来的;1个脉冲=1微秒=1条指令=1个机器周期; MCS-51单片机定时器/计数器的简单结构图: 8051系列单片机有两个定时器:T0和T1,分别称为定时器和定时器T1,这两个定时器都是16位的定时器/计数器;8052系列单片机增加了第三个定时器/计数器T2;它们都有定时或事件计数功能,常用于时间控制、延时、对外部时间计数和检测等场合; 二、定时器/计数器的结构

单片机简易计算器的设计

基于AT89C51单片机简易计算器的设计 【摘要】单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物,它是嵌入式控制系统的核心,如今,它已广泛的应用到我们生活的各个领域,电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计,可以完成计算器的键盘输入,进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算,并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路,利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程,并用PROTUES仿真。 【关键词】简单计算器单片机 LCD 【正文】 一、总体设计 根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路,实现对计算器的设计。具体设计如下:(1)由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运算,为了得到较好的显示效果,采用LCD 显示数据和结果。 (2)另外键盘包括数字键(0~9)、符号键(+、-、×、÷)、清除键和等号键,故只需要16 个按键即可,设计中采用集成的计算键盘。 (3)执行过程:开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LCD显示出来,当键入+、-、*、/运算符,计算器在内部执行数值

转换和存储,并等待再次键入数值,当再键入数值后将显示键入的数值,按等号就会在LCD上输出运算结果。 (4)错误提示:当计算器执行过程中有错误时,会在LCD上显示相应的提示,如:当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时,计算器会在LCD上提示溢出;当除数为0时,计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图: 二、硬件设计 (一)、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分:采用LCD 静态显示。按键部分:采用4*4键盘;利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC,读取输入的键值。 总体设计效果如下图:

基于单片机的计数器设计

百度文库- 让每个人平等地提升自我 - 1 - 湖南科技大学 单片机课程设计 题目基于单片机的计数器设计姓名李建雄 学院机电工程学院 专业测控技术与仪器 学号09030303 指导教师戴巨川 成绩 二〇一二年六月二日

百度文库- 让每个人平等地提升自我 - 2 - 摘要 本设计是根据我们所学习的单片机课程,按照课程要求进行的课程检验。单片 机技术是一个不可或缺的技术,尤其是对于我们测控技术与仪器专业来说它是我们必须要掌握的技能之一,使我们未来工作和生活的根本。现在的社会是一个信息科技高速发展的社会,也是一个电子技术和微机计算机迅速发展的时代,单片机的档次和水平在不断的提高,其应用的领域和范围也越来越广,成为现代电子系统中最重要的智能化核心部分。 随着计数器技术的不断发展与进步,计数器的种类越来越多,应用的范围越来越广,随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地,从而不断地改进技术,增加产品的种类。 现计数器的种类以增加到:电磁计数器、电子计数器、机械计数器(拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器)、液晶计数器等。 计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备,印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。

百度文库- 让每个人平等地提升自我 - 3 - 目录 2.2设计原理 (6) 数码管的介绍 ............................................................................................................................... - 11 -3.3电路仿真. (11)

51单片机计数程序

/**************程序说明********************* 硬件说明只需要将15脚接口接入外部的脉冲信号,15脚为定时器T1的外部信号输入引脚 通过定时器T0定时指定的时间来测取脉冲的个数并在1602液晶上显示出来 假设定时1s则数据变成为信号的频率 *************************************************** *****/ #include #include //定时器0负责定时30s 定时器1负责计数功能 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit RS=P2^6; //液晶的电路定义 sbit E=P2^5; unsigned char table[3]; unsigned int t0;

void delay_ms(uint z) //毫秒级延时 { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } /******液晶部分子程序*************************/ void write_com(unsigned char com) { //操作时序 RS=0; P0=com; delay_ms(5); E=1; delay_ms(5); E=0; } void write_data(unsigned char shuju) { //操作时序

RS=1; P0=shuju; delay_ms(5); E=1; delay_ms(5); E=0; } void LCDintial() { delay_ms(5); E=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); } /**********定时器初始化程序***************/ void T0T1_init() { EA=1;

51单片机学习笔记(三)_定时器和计数器

51单片机学习笔记(三)_定时器和计数器 注:定时器与计数器原理与使用方法相似、此处计数器知识为基础普及、后 面详讲2 个定时器(寄存器)、定时器0、定时器1、(计数器0、计数器1) TMOD:定时器/计数器模式控制寄存器详见百度百科TMOD 每经过一个机器周期、寄存器+1TF:定时器溢出标志。溢出时自动置1。中 断时硬件清零否则必须软件清零。TR:定时器运行控制位。置1 开始计时、清 零停止计时。C/T:该位为0 时用作计时器、该位为1 时用作计数器。溢出时 时间-开始计时时间=预设定时时间 一个机器周期共有12 个振荡脉冲周期若设定时为0.02s,则: 12*(65535-X)/11059200=0.02s 定时器作加1 次数:X=47104=0xB800 次时间为0.02s 使用定时器的方法 1、设置特殊功能寄存器TMOD,使之工作在需求的状态。 2、设置计数寄存 器的初值,精确设定好定时时间。3、设置特殊功能寄存器TCON,通过打开 TR 来让定时器进行工作。 4、判断寄存器TCON 的FT0 位、检测定时器溢出情况。 假设我们使用定时器0、定时为0.02s,两个寄存器计时 TMOD=0x01; TMOD=0x01,指的是采用T0 方式,将M1 置0,M0 置1,是 方式一的定时器 高八位寄存器TH0=0xB8、低八位寄存器TL0=0x00 C 程序实现1s 钟定时 #include typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit led=P1;uint8 counter;void main(){TMOD=0x01;TH0=0xb8;TL0=0x00;TR0=1;

单片机简易计算器设计

单片机简易计算器设计 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

一、设计要求 1.设计4*4的键盘,其中10个数字键0~9,其余6个为“+”“-”“*”“/”“=”和“C” 2.设计2位LED接口电路 3.实现1位数的简单运算 二、硬件系统设计 1、LED接口电路 简易计算器需要2位8段码LED显示电路。用8031单片机经8255A扩展2位8段码LED显示器,用8255A的A口作为段码(字形代码)数据口,PB0和PB1作为位控制端口。在位控制口加集电极开路的反相高压驱动器74LS06以提供驱动LED显示器所需的足够大的电流,然后接至各数码显示器的共阴极端。同理,在段码数据口集电极开路的正相高压驱动器74LS07提供足够大的电流,然后接到数码显示器的各段。逻辑电路结构如下:

2、键盘接口电路 简易计算器需要4*4的行列式键盘。用8031单片机经8255A扩展4*4行列式键盘,8255A的B口和C口用于扩展键盘接口,B口高4位作为输出口,C口低4位作为输入口。逻辑电路结构如下: 3、计算器逻辑电路图 将LED接口电路和键盘接口电路结合到一起就是简易计算器的逻辑电路图,如下: 三、软件设计 1、LED显示程序设计 LED显示器由七段发光二极管组成,排列成8字形状,因此也成为七段LED显示器,器排列形状如下图所示:

为了显示数字或符号,要为LED显示器提供代码,即字形代码。七段发光二极管,再加上一个小数点位,共计8段,因此提供的字形代码的长度正好是一个字节。简易计算器用到的数字0~9的共阴极字形代码如下表: 0~9七段数码管共阴级字形代码 2位LED显示的程序框图如下: 2、读键输入程序设计 为了实现键盘的数据输入功能和命令处理功能,每个键都有其处理子程序,为此每个键都对应一个码——键码。为了得到被按键的键码,现使用行扫描法识别按键。其程序框图如下: 3、主程序设计 (1)数值送显示缓冲程序设计 简易计算器所显示的数值最大位两位。要显示数值,先判断数值正负,如果是负值,则符号位显示“-”,然后将数值除以10,余数送显最最低位,判断商是否为0,若为0则返回,若不为0,则将商除以10,将余数送显高位。程序框图如下: (2)运算主程序设计

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