【正文】 1 工程技術(shù)學(xué)院 課程設(shè)計 題 目 ： 用單片機 AT89C51 設(shè)計一個 2 位的 LED 數(shù)碼顯示作為“秒表” 專 業(yè) ： 電氣工程及其自動化 年 級 ： 2021 級 學(xué) 號： 20211447 20211414 20211444 姓 名 ： 付忠林 梁宗林 李 座 指導(dǎo)教師 ： 楊 彥 鑫 日 期 ： 2021 年 12 月 12日 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 2 目 錄 一、 設(shè)計題目和要求???????????????????????? 3 二、 設(shè)計目的?????????????????????????? 4 三、 設(shè)計內(nèi)容?????????????????????????? 5 四、 課程設(shè)計心得體會?????????????????????? 21 五、 參考文獻?????????????????????????? 22 六、 課程設(shè)計指導(dǎo)教師評審標(biāo)準及成績評定?????????????? 23 七、 附件????????????????????????????? 24 3 一、設(shè)計題目和要求： 題目三：秒表 應(yīng)用 AT89C51 的定時器設(shè)計一個 2位的 LED 數(shù)碼顯示作為“秒表”：顯示時間為 00～99s，每秒自動加 1，設(shè)計一個“開始”鍵，按下“開始”鍵秒表開始計時。設(shè)計一個“復(fù)位”鍵 ，按下“復(fù)位” 鍵后，秒表從 0 開始計時。 任務(wù)安排：李座負責(zé)繪制電路原理圖；梁宗林負責(zé)收集資料及電子版整理；付忠林負責(zé)程序和仿真。 4 二、設(shè)計目的： AT89C51 單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理； ； ，掌握模塊化程序設(shè)計方法； PROTEUS 仿真軟件的使用方法； LED 數(shù)碼管原理及使用方法。 、外部中斷的設(shè)置和編程原理。 ，對程序進行編輯，校驗。 /計數(shù)器定時和計數(shù)原理，設(shè)計簡單的計時器系統(tǒng)，擁有正確的計時、暫停、清零、復(fù)位功能，并同時可以用數(shù)碼管顯示。 5 三、設(shè)計內(nèi)容： 了解 8051 芯片的的工作原理和工作方式 ，使用該芯片對 LED 數(shù)碼管進行顯示控制，實現(xiàn)用單片機的端口控制數(shù)碼管，顯示分、秒，并能用按鈕實現(xiàn)秒表起動、停止、清零功能，精確到 1 秒。 AT89C51 單片機的主要工作特性： 內(nèi)含 4KB 的 FLASH 存儲 器，擦寫次數(shù) 1000 次； 內(nèi)含 28 字節(jié)的 RAM； 具有 32 根可編程 I/O 線； 具有 2 個 16 位可編程定時器； 具有 6 個中斷源、 5個中斷矢量、 2 級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 具有 1 個全雙工的可編程串行通信接口； 具有一個數(shù)據(jù)指針 DPTR。 兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； 具有可編程的 3 級程序鎖定定位； AT89C51 的工作電源電壓為 5（ 1177。 ） V 且典型值為 5V,最高工作頻率為 24MHz. AT89C51 各部分的組成及功能： 6 1. 中央處理器 （ CPU）是單片機的核心，完成運算和操作控制，主要包括運算器和控制器兩部分。 （ 1） 運算器 運算器主要用來實現(xiàn)算術(shù)、邏輯運算和位操作。其中包括算術(shù)和邏輯運算單元 ALU、 振蕩器和時鐘電路 數(shù)據(jù)存儲器 128 字節(jié) 程序存儲器 14KB CPU 兩個 16 位定時器 計數(shù)器 中斷 控制 總線擴展控制器 并行可編程 I/O 口 可編程 串行口 內(nèi)部總線 外部中斷 擴展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD B 寄存器 ACCC 暫存器 2 暫存器 1 PSW ALU 片內(nèi) ROM 地址寄存器 PC增量器 程序計數(shù)器 PC 指令寄存器 指令譯碼器 定時及 控制 邏輯 振蕩器 XTAL1 XTAL2 PSEN ALE EA RST 7 ACC、 B寄存器、程序狀態(tài)字 PSW 和兩個暫存器等。 (1) ALU 是運算電路的核心，實質(zhì)上是 一個全加器，完成基本的算術(shù)和邏輯運算。算術(shù)運算包括加、減、乘、除、增量、減量、 BCD 碼運算；邏輯運算包括“與”、“或”、“異或”、左移位、右移位和半字節(jié)交換，以及位操作中的位置位、位復(fù)位等。 暫存器 1和暫存器 2是 ALU的兩個輸入，用于暫存參與運算的數(shù)據(jù)。 ALU 的輸出也是兩個：一個是累加器，數(shù)據(jù)經(jīng)運算后，其結(jié)果又通過內(nèi)部總線返回到累加器；另一個是程序狀態(tài)字 PSW，用于存儲運算和操作結(jié)果的狀態(tài)。 累加器是 CPU使用最頻繁的一個寄存器。 ACC 既是 ALU 處理數(shù)據(jù)的來源，又是 ALU 運算結(jié)果的存放單元。單片機與片外 RAM 或 I/O 擴展口進行數(shù)據(jù)交換必須通過 ACC來進行。 B 寄存器在乘法和除法指令中作為 ALU 的輸入之一，另一個輸入來自 ACC。運算結(jié)果存于 AB 寄存器中。 （ 2） 控制器 控制器是識別指令并根據(jù)指令性質(zhì)協(xié)調(diào)計算機內(nèi)各組成單元進行工作的部件，主要包括程序計數(shù)器 PC、 PC增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等，其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。 AT89C51 單片機中， PC是一個 16位的計數(shù)器，可對 64KB程序存儲器進行尋址。復(fù)位時 PC的內(nèi)容是 0000H. (3)存儲器 單片 機內(nèi)部的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 AT89C51 單片機的程序存儲器采用4KB的快速擦寫存儲器 Flash Memory,編程和擦除完全是電器實現(xiàn)。 （ 4）外圍接口電路 AT89C51 單片機的外圍接口電路主要包括： 4個可編程并行 I/O 口 ,1個可編程串行口，2個 16位的可編程定時器以及中斷系統(tǒng)等。 AT89C51 的工作原理： AT89C51 的封裝形式有 PDIP,TQFP,PLCC 等，現(xiàn)以 PDIP 為例。 （ 1） I/O 口線 P0口 8 位、漏極開路的雙向 I/O 口。 當(dāng)使用片外存儲器及外擴 I/O 口時， P0 口作為低字節(jié)地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時， P0口可用于接收指令代碼字節(jié)；程序校驗時，可輸出指令字節(jié)。 P0口也可做通用 I/O 口使用，但需加上拉電阻。作為普通輸入時，應(yīng)輸出鎖存器配置 1。 P0 口可驅(qū)動 8個 TTL 負載。 P1口 8 位、準雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P1 口是為用戶準備的 I/O 雙向口。在編程和校驗時，可用作輸入低 8位地址。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1。 P1 口可驅(qū)動 4個 TTL負載。 P2 8 位、準雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當(dāng)使用外存儲器或外擴 I/O 口時， P2 口輸出高 8 位地址。在編程和校驗時， P2 口接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 P3 8 位、準雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3 口可作為普通 I/O 口。用作輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1。在編程 /校驗時， P3口接收某些控 制信號。它可驅(qū)動 4個 TTL負載。 （ 2）控制信號線 RST 復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 腳施加兩個機