【正文】 1 1 緒論 單片機的概述 現(xiàn)代社會中，盡管 PC 機的應(yīng)用已經(jīng)相當普遍，但是，在控 制 領(lǐng)域日益追求小而精、輕而薄的自動化控制器、自動化儀器儀表、家電產(chǎn)品等方面 ,PC 機仍有所不相適宜的地方。而工業(yè)控制、儀器儀表、家電產(chǎn)品等市場廣闊，要求 PC 機技術(shù)與之相適應(yīng)。在這種情況下，單片機應(yīng)運而生了（也稱作微型計算機）。 微型計算機的基本機構(gòu)是由中央處理器、儲存器、和 I/O 設(shè)備構(gòu)成的。所謂的單片機是指將微型計算機 3個單元的多個分體中的主要功能用 1個集成電路芯片來實現(xiàn)，該芯片具有一個微型計算機的基本功能。這種超大規(guī)模集成 電路芯片即稱為單片微型計算機，通常簡稱單片機。 單片機具有以下特點 ： ① 受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，一般 8 位單片機的 ROM 小于 8/16K字節(jié)， RAM 小于 256 字節(jié)，但可在外部擴展，通常 ROM、 RAM 可分別擴展至64K 字節(jié)。 ② 可靠性好。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用 CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在 ROM 中不易破壞；許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。 ③ 易擴展。片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各 種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 ④ 控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中具有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、 I/O 口的邏輯操作以及位處理功能。一般說來，單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。 ⑤ 一般單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置有用戶調(diào)試好的應(yīng)用程序。但近年來也開始出現(xiàn)了在片內(nèi)固化有 BASIC 解釋程序的單片機。 電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，促進微型計算機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，單片機（單片微型計算機）的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟的各個部門和領(lǐng)域，它起到了越來 越重要的作用。 2 單片機微型計算機就是將中央處理單元、存儲器、定時 /計數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此一塊芯片就構(gòu)成了一臺計算機。它已成為工業(yè)控制領(lǐng)域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。 單片機由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機系統(tǒng)的實體與裝置，通常由運算器、控制器、存儲器、輸入接口電路和輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。其中運算器和控制器一般做在一個集成芯片上，統(tǒng)稱中央處理單元（ Central Processing Unit），簡稱 CPU，是微 機的核心部件。 CPU 配上存放程序和數(shù)據(jù)的存儲器、輸入 /輸出（ Input/Output，簡稱 I/O）接口電路以及外部設(shè)備即構(gòu)成單片機的硬件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱，人們通過它對微機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成完整的單片微型計算機系統(tǒng)，兩者相輔相成，缺一不可。 倒計時的意義和價值 倒計時運用在生活軍事工業(yè)的各個方面。生活上：如運動比賽時需要的計時。還有北京奧運會的倒計時等等。軍事上：科學家運用倒計時來控制火箭的發(fā)射，運用倒計時來接受衛(wèi)星都可以。工業(yè)上：運用倒計時來控制產(chǎn)品的保質(zhì)期，運用倒計時來控制機器的運作。假如說沒有倒計時在我們的生活之中那么會為我么的生活帶來許多的不便。如我們還要每天去計算還有好久是一個重要的日子。我們在衡量到底用時多久方面也需要計時原理。我們也不知道這個產(chǎn)品過期沒有。也不會知道機器應(yīng)該是否停止工作?？茖W家也不會知道火箭還有多久才是預(yù)期的發(fā)射，還有多久衛(wèi)星才是精確的升空。倒計時的價值是我們無法估計的，在我們的生活之中不可以缺少的一部分。在此我借畢業(yè)設(shè)計來控制簡單的倒計時，希望對我們周邊的生活有所幫助 。 3 本設(shè)計的優(yōu)缺點 優(yōu)點：通過實際的仿真 ,我發(fā)現(xiàn)本電路具有以下優(yōu)點。首先，該電路工作十分穩(wěn)定。由于本電路設(shè)計原理明確，所采用的元件合理，電路布線盡可能簡潔，美觀。同時所用材料價格便宜，設(shè)計出的控制電路在成本方面較低。當然還有體積小的優(yōu)點，方便攜帶。其次，該電路操作簡單。由于該電路設(shè)計的要求的功能不多，在該電路之中運用了一個啟動暫停按鈕，一個復(fù)位按鍵，一個電源開關(guān)。再次，該電路具有數(shù)碼顯示供能，讀取結(jié)果十分容易。 缺點：在仿真過程中我也發(fā)現(xiàn)了一些問題。如顯示的結(jié)果不是很精準，存在一點誤差。但 是這幾乎是控制電路在所難免的情況，是不能避免的。當然我將會把誤差降到最低值。同時，焊接板無任何包裝，在遇到水之后整個電路將出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，造成無法控制的局面。 4 2 方案論證與選擇 控制芯片方案論證 AT89C51單片機 是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的一款低電壓，高性能 CMOS8位單片機，片內(nèi)含 4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi) 置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，但其內(nèi)存資源較小，可能無法完成程序編寫要求。 AT89S52 單片機也 是 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的一款 低電壓 、 高性能 的 CMOS 8 位單片機 ,片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn) ,兼容標準 MCS51指令系統(tǒng) ,片內(nèi)置通用 8位中央處理 和 Flash程序存儲器單元，此單片機上手容易，操作方便且內(nèi)部資源能夠滿足本設(shè)計程序的編寫。 經(jīng)比較，本設(shè)計 選用了方案二中的 AT89S52 單片機作為控制芯片。 數(shù)碼管控制電路設(shè)計方案論證 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O端口多，如驅(qū)動 4個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 4 8＝ 32根 I/O端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51單片機可用的I/O端口才 32個），實際應(yīng)用時必須增加譯 碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個 數(shù)碼管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯 5 示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，而且功耗更低。 經(jīng)比較