MCS51系列单片机课程设计.docx

1、MCS51系列单片机课程设计1前言 -7-2基本原理 -8-3总体设计思路 -8-3.1设汁方案 -8-4硬件电路的设汁方案 -9-4.1 LED显示部分的电路设计 -9 -4.2按键电路设讣 -10-5软件设计方案 -11-5.1显示当前转速 5.2十进制转换为二进制框图 5.3脉冲个数求取 -5.4键盘电路 -6系统调试 -6.1软件模拟仿真 -6.2硬件调试 -7总结与体会 -8参考文献 -附录 -第1章前言单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得 到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片 机中的主流机型。本课程一 MCS-51系列以及

2、派生系列单片机芯片为主介绍 单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。近年来，微型计算机的发展速度足以让世人惊叹，以计算机为主导的 信息技术作为一种崭新的生产力，正在向社会的各个领域渗透，也使机电一 体化的进程大大加快。机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业 发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电 系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以 求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微 机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智 能仪器、家用电器、数控机床、

3、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片 机。就U前而言，单片机的发展势头依然不减，各种型号和功能更强的单片 机和超级接口芯片不断出现，进一步向高层次发展的重要标志就是构成多机 系统和分布式网络。世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增，到本 世纪初已达30亿片，而我国的年需求量也超过了亿片的数量，这表明单片 机有着广阔的应用前景。本课程设讣主要针对LI前我国早期应用比较广泛的 “MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。为使用和开发各类机电一体化设备 和仪表建立基础。第2章基本原理利用AT89C51作为主控器组成一个转速表。电机转速釆用光电脉冲传感器来 测量，设置定时器/计数器TO和T1,

4、利用其内部定时器T1设置为定时方式，且 定时时间为Iso II-数器TO设置为外部脉冲计数工作方式，设在Is内测量的脉 冲个数为n, 乂山于脉冲频率为60个脉冲/转，故测到转速n就是脉冲频率。定 时Is,在Is内允许中断，每中断一次，软件计数器加1, Is后，关闭中断，则 软件讣数器即为Is内的脉冲数，通过计数一定时间内通过定时器的脉冲数通过 软硬件结合工作即可测出电机的转速。第3章总体设计思路3.1设计方案该系统的功能概括起来就是能测量当前电机的转速，并且进行超速报警。要 完成此功能，关键在于转速的测量，电机转速釆用传感器或山信号发生器的方波 脉冲信号来模拟，因此只要在给定的时间内对脉冲计数

5、，即可测出转速。例如， 可将脉冲信号接到引脚，外部中断1选择边沿触发方式。MCS-51单片机内有两 个定时器/计数器T0和T1,利用其内部定时器T1设置为定时方式，且定时时间 为Is。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式，设在Is内测量的脉冲个数为n, 乂由于脉冲频率为60个脉冲/转，故测到转速n就是脉冲频率。定时Is,在Is 内允许中断，没中断一次，软件计数器加1, Is后，关闭中断，则软件计数器即 为Is内的脉冲数，设为m ,则转速n=mo我们釆用8031作为基本元件.在P3.6 口输入脉冲，按下启动键后开始输入 脉冲，输入脉冲的同时，定时器和计数器开始工作，这期间允许中断,当定时器到时

6、时，定时器和计数器停止工作。此时计数器已经统计Is内的脉冲数即转速。第4章硬件电路的设计方案根据设讣要求和设计思路，硬件电路有三部分组成，即单片机按键电路，LED 显示器电路和程序存储器在单片机中，定时功能既可以曲硬件（定时/记数器）实现，也可通过软件 定时实现。硬件定时是利用单片机内定时器定时，启动以后定时器可与CPU并行 工作，不占用CPU时间，CPU有较高的工作效率。釆用硬件定时和软件定时并用 的方式，即用TO溢出中断功能实现50ms定时，通过软件延时程序实现Is定时。 定时器的TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式03,并确定用于定时还是 用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时

7、设定标志位，并控制定时器的运 行或停止等。4.1 LED显示部分的电路设计本课题所釆用得是由LED （数码管）作为显示电路，用以显示由单片机所接收的脉冲来转换的 BCD码，以及开始测速时的初始状态。其硬件电路连 接是单片机P0.0P0.7接数码管的由AG的8各管 脚，P2.4P2.7接数码管的控制端，采用共阴极连接的 方法连接图如图42所示。=14.2按键电路设计对按键电路的设计可以山2种方式：一种方式是直接按键设计，这种设计电路适 用于按键较少的控制；另一种方式是矩阵式键盘的设计，它适用于对控制按键较 多的电路控制。本课题总共设计按键有3个启动、停止、复位。山于课题调试采 用的LK-51单片

8、机键盘采用的是矩阵式键盘，为方便电路的调试，因此我所采 用矩阵键盘作为控制按键。接法如图43所示。图43按键电路第5章软件设计方案根据设讣要求和设计思路，进行模块设讣。8279的初始化程序模块，泄时计数程序模块，数制转换模块，显示模块，转速测量模块。转速的显示我们采用了动态扫描的工作方式，LED数码显示管采用4联工 阴极显示器，该器件内部已将4个数码显示器的同名字段端并接在一起，从上到 下4个数码管的公共阴极分别由一个引脚引出，L1L4表示。P1 口为字型口， P2 口为字位口，每个口都经过集电极开路形式的驱动器74LS47驱动。图5-1显示当前转速程序流程图5.2十进制转换为二进制程序框图赋

9、初值图5-2 二进制程序框图由于给定的转速上限值是以十进制的形式存在于44H47H单元中，而比较程序所需要的是二进制数，故把二进制数 转换成十进制数。转换后十进制数存入在R3R4中53脉冲个数的求取千位的求取是这样的，该数值先减去1000,这时标志位加1,如果差值还大于 1000,则返回继续作差,直到差值小于1000为止,这时往下执行，山于在上述过程 中多加了一个1,所以这时标志位还应当再减去一个1.白位及个位的求取按照同 样的道理进行，这样所记标志位即我们计数器的读数.图5-35.4键盘电路数字转速表的键盘操作应具有3个功能，即：启动、停止、复位。确定矩阵式键 盘上那个按键被按下通常采用的是

10、行扫描法,其过程如图54所示。图54键盘扫描流程图第6章系统调试6.1软件模拟仿真试验所涉及的2个软件keil和proteus,以下是仿真步骤。程序调试部分keil:先新建一个工程，并保存在所建工程弹岀的对话框中选 择AT89C52处理器。新建一个文档以编辑程序，将所设计的程序输入到新建文 档中，并保存文档.asm（汇编源文件）。将所保存的文档添加到工程中去，再进行 工程配置，点击Project菜单下的Options for Target，在弹出的对话框中设品振为 12MH乙 将Create HEX File打上勾，再编译文件。仿真部分proteus:运行proteus的ISIS后进入仿真界面

11、将所需元件选择好， 根据原理图画出仿真图，待仿真图换好后双击AT89C52写入由keil所产生的程 序，按开始进行仿真。6.2硬件调试硬件调试的步骤如下：接通电源和数据线，通过软件将在keil中生成的HEX 文件下载到单片机板子上，先对板子关电当显示请上电时按下单片机上的电源开 关按钮上电下载程序到单片机中，通过按键和LED的显示进行调试。当程序下载完之后，按下电源开关，LED上显示初始状态，按下启动键显 示接收数据的状态，按下停止键后显示当前所记录的数据，按下复位键则显示初 始状态。第7章总结与体会课程设讣是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻 炼实践能力的重要环节，

12、是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程随着科学 技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在 生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发 技术是十分重要的。回顾起此次单片机课程设讣，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从 理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多 很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本 上所没有学到过的知识。通过这次课程设讣使我懂得了理论与实际相结合是很重 要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论，才能真正为社会服

13、务，从而提高自己的实际动手能力和独立 思考的能力。在设讣的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟笫一次做 的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处, 对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管PNP管 脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机汇编语言掌握得不好 通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次的课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在李 老师的辛勤指导下，终于迎刃而解。同事，在李老师的身上我学得到很多实用的 知识，在此我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表 示衷心的感谢。第8章参考文献1、 刘国荣单片微型计算机技术机械工业出版社,19962、 张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.国防工业出版社，19933、 房小翠.编单片机实用系统设计技术.国防工业出版社，19994、 何立民.编单片机应用系统设计.北航出版社，20055、曹琳琳编单片机原理及接口技术国防科技大学出版社，2000