单片机课程设计实验报告--零件计数器

Ⅰ、课程设计（报告）题目：

《单片机课程设计》零件计数器

Ⅱ、课程设计（论文）工作内容

一、课程设计的目的与意义

1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力。

2、《单片机》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。不论理论学习还是实际应用，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节、学习与应用脱节的局面。《单片机课程设计》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及时序逻辑、组合逻辑、声光输出的，具有实用性、趣味性的小系统设计，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对分析、解决实际的硬件问题进一步加深认识，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。

二、研究方法及手段应用

1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务；

2、通过单片机实验箱进行对单片机的烧写工作和实际调试，实现软件的功能。

三、课程设计预期效果（课程设计任务及要求）

1、完成实验环境搭建；

2、把接在INT0上的单稳信号当作零件信号，每来一个零件，单片机计数一次，当计满10次时，蜂鸣器发出一声警告音，并使继电器闭合一次，产生零件打包动作。要求LED上显示当前一共生产了多少零件。

实时通过串口把零件数量发送给PC。（提高部分）

3、主要掌握的知识：关于单片机的外部中断和动态显示的应用。

学生姓名：专业年级：

摘要

本次单片机课程设计我组选择的题目是零件计数器，零件计数器本身在生产实践中具有很实际的用途，通过对这个项目的研究可以让

我们更好的把课堂上学到的课本知识和理论内容与生产实践结合起来，对提高实际问题的动手操作能力以及解决问题的能力有很大的帮助，进一步加深学生对于实际的电子元件电路功能的理解与运用，巩固了编写源程序和烧写单片机的相关知识，对于设计实际的实用程序来解决一系列生产生活遇到的问题的能力有着显著的加强与提高。

零件计数器的功能是把接在INT0上的单稳信号当作零件信号，每来一个零件，单片机计数一次，当计满10次时，蜂鸣器发出一声警告音，并使继电器闭合一次，产生零件打包动作。要求LED上显示当前一共生产了多少零件。提高部分是：通过串口把零件数量发送给PC机。

【关键词】零件计数器外部中断动态显示蜂鸣器串口通信

ABSTRACT

This time, Our MCU Design group selected topic Parts Counter,Parts Counter has very practical uses in the production practice,and this project allows us to better classroom

textbook knowledge and theoretical content and production practices combined,hands-on skills and problem-solving skills to improve the practical problems of great help,further deepen the students' understanding and use of the actual electronic components circuit functions,consolidate the knowledge to write the source code and program the MCU,has a significant ability to design practical utility to solve problems encountered in a series of production and life to strengthen and improve.

The parts counter function is the Constable signal connected to the INT0 on as part signal,to a parts microcontroller counts once, when the expiration of 10 times, the buzzer gave a warning tone,and relay pull produce parts packaged action.Requirements displayed on the LED current produced a total of how many parts.Improve part: the number of parts sent to the PC via the serial port.

【Key Words】Parts CounterExternal interruptBuzzer

Dynamic displaySerial communication

目录

课程设计（报告）任务书............................................................................. 错误！未定义书签。摘要 .. (1)

第一章系统设计 (5)

第一节使用的主要组件及特殊零件功能说明 (5)

一、单片机最小系统 (5)

二、单片机A T69C51 (6)

三、数码显示管 (6)

四、串口通信 (7)

五、蜂鸣器和继电器 (8)

第二节电路方框图及说明 (9)

第三节电路设计及说明 (9)

一、数码管的动态显示部分 (10)

二、延时部分 (11)

三、外部中断0 与串口数据发送部分 (11)

四、串行口中断部分 (11)

第四节软件方框图及流程图说明 (12)

一、软件方框图 (12)

二、流程图及说明 (12)

第二章实验结果及讨论 (13)

第一节实际电路设计及程序设计 (13)

一、实际电路设计 (13)

二、程序设计 (13)

第二节课程设计结果分析及截图 (14)

一、完成零件的计数功能 (14)

二、完成计满10次时发出警告的功能 (15)

三、实现串口通信功能 (15)

第三章结论 (16)

第一节本课程设计所实现的功能 (16)

第二节本课程设计所遇到的问题及解决办法 (16)

第三节心得体会 (17)

第四章参考文献 (18)

第五章附录 (18)

第一节课程设计完整程序 (18)

第二节烧写单片机时的截图 (20)

第一章系统设计

第一节使用的主要组件及特殊零件功能说明

一、单片机最小系统

此部分是单片机的最小系统部分，只有这部分电路正常，整个系统才能工作。

单片机为内含8K FLASH程序存储器的STC89C52RC，EA接高电平；各并行口都加了10K的上拉电阻；晶振为11.0592M。设置了上电复位和手动复位电路。S1为手动复位按钮。

二、单片机AT69C51

上图为单片机AT89C51的引脚图，本次课程设计主要用到的引脚为

P3.2(INT0)，P3.5(T1)，P3.6(WR)，P3.7(RD)，P0.0~P0.7，P2.0~P2.7。INT0是外部中断，通过试验箱上的S-INT0给INT0输入单稳态信号；T1是定时器1，在串口调试时起定时作用；WR是继电器，接高电平时继电器闭合；RD为蜂鸣器，接低电平时蜂鸣器响（通常蜂鸣器与延时一起用）。P2.0~P2.7是4为数码显示器的位选择。需要那个显示器显示，就让相应的P2置零。P0.0~P0.7是数码管的段选择位，0x3f；0x06；0x5b；0x4f；0x66；0x6d；0x7d；0x07；0x7f；0x6f分别对应0,1,2,3,4,5,6,7,8,9。

三、数码显示管

此部分电路由4位一体的数码管LED1、单个数码管LED2和8个独立发光二极管L1-L7组成。这3个部分都是共阴结构，并联在一起，连接在P0口上。

LED1用于完成LED动态显示实验，各个位选线为P24－P27，段码由P0口输出；LED2的COM端接地，完成LED静态显示实验；L1－L7，可以方便地读出P0输出的二进制数据，亦可做流水灯实验。7407在此起驱动作用。

P2赋值0xefH时，P2.4置零，P2.4对应的数码显示器共作，其他同理，P2赋值0xdfH时，P2.5对应的数码显示器工作，P2赋值P2=0xbfH时P2.6对应的数码显示器工作，P2赋值P2=0x7fH时，P2.7对应的数码显示器工作。P0与数码显示器的应关系已经在单片机P0引脚介绍中给出。

4个并联的7段共阴数码管，用

于动态显示。

四、串口通信

此部分电路为串口通讯部分。

U5 PL2303HX构成了USB转URA T电路，即完成USB口转TTL串口电平。

U6 MAX232 构成了RS232转URAT电路，即完成RS232串口转TTL串口电平。

由于单片机只有一个串口，所以以上两部分通过双刀双掷开关切换使用，当实验板上S －COM开关按下时选择USB转URAT电路。否则选RS232转URA T电路。

这部分电路可以完成PC机跟单片机的串行通讯，也可以完成两个单片机进行串行通讯。

D_RXD和D_TXD指示收和发线上是否有信号，当通信时可观察到二灯闪烁。

当选择USB转URA T电路时，PC机的USB口同时承担给实验板供电的任务。

五、蜂鸣器和继电器

此部分电路为蜂鸣器和继电器电路。

蜂鸣器采用9012三极管驱动，其基极接到RD端，当

RD端为低电平时，三极管导通，蜂鸣器响。否则关断。

继电器采用9013三极管驱动，其基极接到WR端，当

WRD端为低电平时，三极管关断，继电器不吸合，常闭

触点闭合，常开触点打开，D1熄灭；反之则反。

第二节电路方框图及说明

电路方框图如上图所示，通过按下实验箱上的特定按键，形成一个INT0上的单稳信号，造成一次外部中断，当作一个零件的计数。每当来一次外部中断时，内部计数一次，并将数值通过4位共阴数码管动态显示出来。而单片机的P2口可以选择四根不同的数码管来动态显示（即为位选），通过视觉暂留达到同时显示的效果。于此同时，内部程序（用C语言构造）检测每当计数十次时，会形成一个继电器闭合的零件打包动作，并通过程序使得蜂鸣器发出警报。

第三节电路设计及说明

由于本次单片机课程设计的电路实现是在单片机实验箱上完成的，所以电路设计及说明主要叙述一下实验箱上于本课程设计有关的部分的工作原理。关于单片机实验箱上的硬件（电子元件）的叙述已在本报告的前文（第一节使用的主要组件及特殊零件功能说明）中详细说明了，所以此部分主要说明的是如何利用软件（C语言的编写）

使每部分正常工作的。

一、数码管的动态显示部分

本课程设计是利用4个并联

的7段共阴数码管进行动态

现实。

通过P2口的数码管，选择设定以及计数数值所对应的数码管的显示数值的设定，通过独特的计算方法将计数总值与四根不同的数码管与所显示的内容一一对应起来。

本部分的子程序如下：

void display(void)//LED动态显示子程序

{

unsigned char code

LED[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//对应数字0--9的共阴数码管显示字符；

P0=LED[i/1000];

P2=0xef; //选择P2^4引脚置零，数码管显示

delay();

P0=LED[(i/100)%10];

P2=0xdf; //选择P2^5引脚置零，数码管显示

delay();

P0=LED[(i/10)%10];

P2=0xbf;

delay();

P0=LED[i%10];

P2=0x7f;

delay();

}

二、延时部分

包括两种不同的延时程序，分别记作delay和delay2,其对应的分别是计数时需要的短延时以及蜂鸣器等需要的较长时间延迟。

本部分的子程序如下：

void delay(void)//延时子程序1

{

unsigned int j;

for(j=0;j<1000;j++);

}

void delay2(void) //延时子程序2

{

unsigned int j;

for(j=0;j<32000;j++);

}

三、外部中断0 与串口数据发送部分

每来一次中断计数值加1，同时向串口发送一次此时的数值。

本部分的子程序如下：

void count()interrupt 0//外部中断0子程序

{

i++; //计数信号

flag=1; //计数标志置位

SBUF=i; //对串行口发送计数值

}//计数数值加1，同时将新得到的计数值传送给PC机

四、串行口中断部分

该模块由三部分组成，首先是串口初始化，需要对串口中断配置。其次是串口发数据和串口收数据。可以通过串口调试助手进行查看单片机所发送的数据和发送给单片机数据。

本部分的子程序如下：

void sint(void)interrupt 4//串行口中断子程序

{

while(!TI); //等待串行口发送完毕

TI=0; //清除串行口发送结束标志

}//产生计数信号、计数标志、并将计数值实时发给PC

第四节软件方框图及流程图说明一、软件方框图

二、流程图及说明

上图为本课程设计软件编写部分的流程图，编写零件计数程序时应当注意需要事先的几个功能，可以分段编写，最后通过主程序连接。这段程序的重点便是一段循环中断计数程序，在数值加1的同时要给串口发出同样的信息，每当计数十次时还需要转到零件打包以及蜂鸣器程序中执行。

第二章实验结果及讨论

第一节实际电路设计及程序设计

一、实际电路设计

本课程设计的实际电路依托于单片机实验箱（实际电路已焊接调好，即可以直接使用），关于课题所用到的部分包括：C51型单片机一个，及其形成的最小系统（包含时钟电路和外部中断电路），数码动态显示管，串行通信，蜂鸣器和继电器以及电源部分。具体工作原理及实现方法，前文已经详述，此处不再赘述。

二、程序设计

本课程设计所用的程序编写语言为C语言。通过分段写下每部分的功能后，再由主程序连接而形成的程序。

主程序如下：

void main()

{

EA=1; //允许中断

EX0=1; //允许外部中断0

IT0=1; //中断0为跳变触发

TR1=1; //启动T1定时器

ES=1; //允许串行中断

TMOD=0x20; //定时器T1为工作方式2，初值自动重装八位计数器

TH1=0xfd; //预备单元

TL1=0xfd; //计数初值设定，波特率9600

SCON=0x50; //串行口为方式1，10步异位收发（1+8+1）

PCON=0x00; //波特率不加倍

while(1)

{

if(i>9999) //超出计数上限后清零

i=0;

if(flag==1 && i%10==0)//每计数10次后蜂鸣器响一次，且闭合一次继电器

{

RD=0; //蜂鸣器响

WR=1; //继电器闭合

delay2();

RD=1;

WR=0;

flag=0; //计数标志清零

}

display();

}

}

第二节课程设计结果分析及截图

一、完成零件的计数功能

二、完成计满10次时发出警告的功能

注：右上图为当记满十次时，继电器闭合，蜂鸣器报警。

三、实现串口通信功能

注：通过串口助手，可以把把零件数量发送给PC。上图所显示的就是在PC机上所显示的时事零件数。

第三章结论

第一节本课程设计所实现的功能

1、按下按键，形成外部中断。把接在INT0上的单稳信号当作零

件信号，每来一个零件，单片机计数一次。

2、当计满10次时，蜂鸣器发出一声警告音，并使继电器闭合一次，

产生零件打包动作。

3、LED上能实时显示当前一共生产了多少零件。

4、实现通过串口把零件数量发送给PC。在PC机上可知道当前的

零件数目。

第二节本课程设计所遇到的问题及解决办法

1.遇到的问题：

运用指数函数计数以及选择四根数码管显示，导致程序运行速度过慢，灯光闪烁。

解决方法：

改进后去掉指数函数，改用每一根数码管分别使用计算出显示数值的方法（即段选、位选法）。

2.遇到的问题：

计数值达到时蜂鸣器持续响，直到按下第十一次计数按键方才停止。

解决方法：

在蜂鸣器程序中增加flag清零语句，中断中增加flag置位语句，

可以让蜂鸣器在计数第十次时只响一声。

第三节心得体会

在这次为期一周的单片机课程设计中，我从感性和理性上都学到了很多东西，使我更深刻地了解到了作为工科学生，实践的重要性。使我深知，只具有理论知识是不行的，更要有动手能力。通过单片机课程设计我更加体会到“学以致用”这句话中蕴涵的深刻理。开始的时候，老师对所需要通过单片机来完成的内容进行介绍时，我还以为非常简单，直至自己动手时才发现，看时容易作时难，人不能轻视任何事。连每一句程序，都得对机器，对工作，对人负责。这也培养了我们的责任感。这次单片机课程设计虽然比较辛苦，在设计、编写程序、调试的过程中我们都遇到了不少困难，使我深知理论与实践是有很大区别的，许多事情需要自己去想，只有付出了，才会得到，有思考，就有收获，就意味着有提高，就增强了实践能力和思维能力。

通过这一个星期的单片机课程设计，我得到了很大的收获，这些都是平时在课堂理论学习中无法学到的通过实践，深化了一些课本上的知识，获得了许多实践经验，另外也认识到了自己部分知识的缺乏和浅显，激励自己以后更好的学习，并把握好方向。作为信息时代的大学生，作为国家重点培育的高技能人才，仅会操作鼠标是不够的，基本的动手能力是一切工作和创造的基础和必要条件。而且，现在严峻的就业形势让我认识到，只有不断增加自身能力，具有十分丰富的知识才能不会在将来的竞争中被淘汰。

总而言之，这次单片机课程设计使我很好地锻炼了自己，为自己人生的道路上增添了不少新鲜的活力！我会一如既往，将自己的全部心血倾注于学习上。我们的学习是需要有积极的热情和一丝不苟的科学作风的。这次的单片机课程设计很好的为我将来的学习和工作打下了良好的基础。

第四章参考文献

[1]张有德﹑赵志英﹑涂时亮．单片微型机［M］．上海：复旦大学出版社，2006年.

[2] 康华光．电子技术基础数字部分［M］．北京：高等教育出版社，2006年。

[3]景雪琴．程序设计基础（C语言）［M］．北京：北京航空航天大学出版社 2010年。

第五章附录

第一节课程设计完整程序

#include

unsigned int i=0,flag=0;

void delay(void)//延时子程序

{

unsigned int j;

for(j=0;j<1000;j++); //

}

void delay2(void)//延时子程序

{

unsigned int j;

for(j=0;j<32000;j++);//

}

void display(void)//LED动态显示子程序

{

unsigned char code

LED[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//对应数字0--9的共阴数码管显示字符；

P0=LED[i/1000];

P2=0xef;//选择P2^4引脚置零，数码管显示

delay();

P0=LED[(i/100)%10];

P2=0xdf;//选择P2^5引脚置零，数码管显示

delay();

P0=LED[(i/10)%10];

P2=0xbf;

delay();

P0=LED[i%10];

P2=0x7f;

delay();

}//原理:分时间片循环扫描，利用余辉及视觉暂留实现一组稳定的数据显示void count()interrupt 0//外部中断0子程序

{

i++; //计数信号

flag=1; //计数标志置位

SBUF=i; //对串行口发送计数值

}//计数数值加1，同时将新得到的计数值传送给PC机。

void sint(void)interrupt 4//串行口中断子程序

{

while(!TI); //等待串行口发送完毕

TI=0; //清除串行口发送结束标志

}//产生计数信号、计数标志、并将计数值实时发给PC

void main()

{

EA=1; //允许中断

EX0=1; //允许外部中断0

IT0=1; //中断0为跳变触发

TR1=1; //启动T1定时器

ES=1; //允许串行中断

TMOD=0x20; //定时器T1为工作方式2，初值自动重装八位计数器

TH1=0xfd; //预备单元

TL1=0xfd; //计数初值设定，波特率9600

SCON=0x50; //串行口为方式1，10步异位收发（1+8+1）

PCON=0x00; //波特率不加倍

while(1)

{

if(i>9999) //超出计数上限后清零

i=0;

if(flag==1 && i%10==0)//每计数10次后蜂鸣器响一次，且闭合一次继电器

{

RD=0; //蜂鸣器响

WR=1; //继电器闭合

delay2();

RD=1;

WR=0;

flag=0; //计数标志清零

}

display();

}

}

第二节烧写单片机时的截图