【正文】 .............................. 32 五、 其他子程序設計 ........................................................................................................ 33 第三節(jié) 系統(tǒng)調試 ....................................................................................................................... 34 一、 系統(tǒng)調試工具 Keil uVision3.................................................................................... 34 二、 調試的主要方法 ........................................................................................................ 34 結 論 ............................................................................................................................................. 38 致 謝 ............................................................................................................................................. 39 參考文獻 ............................................................................................................................................ 40 附 錄 ............................................................................................................................................. 41 一、英文原文 ............................................................................................................................. 41 二、英文翻譯 ............................................................................................................................. 51 三、源程序 ................................................................................................................................. 61 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 1 前 言 51系列單片機屬于總線型單片機，具有硬件架構完整、功能強大、技術成熟、通用性強、可外部擴展、配套芯片齊全、集成開發(fā)環(huán)境好、實用子程序豐富以及價格低廉等一系列優(yōu)點，無論是實際工程應用，還是學習單片機原理及其應用技術， 51系列單片機都是理想的選擇。對于倒計時器中的 LED 數(shù)碼顯示器來說，我為了簡化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即采用 Keil uVision3 軟件程序進行譯碼。 本論文針對倒計時系統(tǒng)的設計的需求，介紹了 MCS51 單片機的部分基本原理，如 51單片機的接口功能、中斷、定時器等等。 在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用。 編 號： 審定成績： 重慶郵電大學 畢業(yè)設計（論文） 設計題目：基于 51 單片機的 9999 秒倒計時器設計 學 院 名 稱 ： 通信與信息工程學院 學 生 姓 名 ： X 正偉 專 業(yè) ： 電子信息工程 班 級 ： 0120XXX 學 號 ： 060201XX 指 導 教 師 ： 劉 XX 答辯組 負責人 ： 填表時間： 2021 年 6 月 重慶郵電大學教務處重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動著傳統(tǒng)控制檢測日新月異的更新。 由于 單片機具有 體積小、易于產(chǎn)品化、面向控制、 集成度高、功能強、可靠性高、價格低等特點，其在工業(yè)控制、機電一體化、智能儀表、通信等諸多領域中得到了廣泛的應用。但是僅 單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。倒計時系統(tǒng)需要用到鎖存器、矩陣鍵盤、 LED 數(shù)碼顯示器等主要模塊，通過不同的模塊之間相互作用，完成倒計時的初步硬件結構。 本次設計采用 C 語言編程，通過倒計時子程序模 塊、矩陣鍵盤掃描模塊、中斷等子程序的正確調用，完成了可以隨時設置初值的基于 51 單片機控制的 9999 秒倒計時系統(tǒng)。 在社會生活和生產(chǎn)的各個領域中，凡是有自動控制要求的地方都會和單片機扯上關系。 盡管 現(xiàn)在單片機在社會上的應用已經(jīng)很普遍了，但仍有許多可以 用單片機控制而尚未實現(xiàn)的項目。本 次設計采用的是總線型結構的單片機，總線型結構的單片機可以減少不 同 之間信息傳送線的條數(shù)，從而使信息傳送規(guī)格整齊，提高了整機的可靠性。另外，還可根據(jù)不同的需要增加存儲器的容量或增添外部設備，也可以根據(jù)不同的需要組成各種專用的單片機，例如專用教學機等。但是，單片機應用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟效益上，更重要的意義還在于：單片機的應用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng) “ 軟化 ” 技術，稱之為微控制技術。隨著單片機應用的推廣普及，微控制技術必將不斷發(fā)展、日益完 善和更加充實。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 第一章 倒計時系統(tǒng)簡介 第一節(jié) 功能說明 一、 設計要求 ① 以 MCS51 系統(tǒng)單片機為核心器件，組成一個 9999 秒 以內任意秒數(shù) 的倒計時系統(tǒng)，即 初值 為 9999 秒 以內任意秒數(shù) ，以一秒的速度進 行倒計時。 ③ 此倒計時設計 能夠通過矩陣鍵盤對倒計時 器 設定 任何不大于 9999 秒 的 初值， 同時設置 有 開始 鍵 、復位鍵 ，以達到可以重新設置初值的目的 。 中 央 處 理 模 塊S S T 8 9 E 5 1 6 R D矩 陣 鍵 盤L E D 數(shù) 碼 顯 示 器鎖 存 器D M 7 4 L S 5 7 3 N鎖 存 器S N 7 4 L S 2 4 4 N 圖 倒計時器的硬件模塊 本系統(tǒng) 首先通過 中 中央處理模塊（ SST89E516RD）對整個系統(tǒng)的狀態(tài)進行判斷 （如定時器、中斷等） ，它的輸入輸出口是 雙向接口， 所以要通過鎖存器來賦給不同的硬件 接口 不同的值 。如果是 KC 鍵被按下，則進入初值設置階段，等待初值設置 ；如果鍵盤掃描判斷到 KF 鍵按下，則表示開始倒計時。 由于數(shù)碼管的段選、位選和 4*4 的矩陣鍵盤的輸入輸出都是接到 ~ 口，所以需要鎖存器來鎖存不同時刻不同模塊需要的 ~ 的值。同理，鎖存器 SN74LS244N 的功能也是一樣的，判斷矩陣鍵盤的輸出值從而判斷按下的鍵，實現(xiàn)鍵盤掃描原理的功能。通過倒計時系統(tǒng)的要求，逐步寫出 C 語言程序。 剛 上電時， LED 數(shù)碼 顯示器 顯示 系統(tǒng)默認初值 9999， 并 立即進行 倒計時。 當初值設置完成后， 再按下 KF 鍵 開始 進行倒計時。 第二節(jié) 開發(fā)作用和意義 現(xiàn)在單片機的應用在我們的生活中隨處可見，這體現(xiàn)了它的重要性與實用性。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。本次設計的倒計時器就是采用的微控制計數(shù)的方法實現(xiàn)的。本次設計的 9999秒倒計時器是在計時器的基礎上設計的，以倒計時器為基礎，還可以設計更多對日常生活密切相關的設備，諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，都是以計時器為基礎的。 本設計不但節(jié)約成本，而且功能齊全，不但能實現(xiàn)倒計時器的功能，而且還能實現(xiàn)其他多種功能， 如倒計時秒表、定時器等等。若作為一個部件生產(chǎn)產(chǎn)品，有很大的挖掘價值，也非常有吸引力。第一節(jié)首先介紹了本系統(tǒng)的設計要求，也可以說是設計目的。第二節(jié)介紹了本次設計的 作用和系統(tǒng)的開發(fā)意義。雖然單 片機只是一個芯片， 但從組成和功能上看，它已具有了計算機系統(tǒng)的屬性 [11]。在國際上， ―微控制器 ‖的叫法似乎更通用一 些，而在我國則比較習慣與 “ 單片機 ” 這一名稱。 單片機根據(jù)控制應用的需要分為通用單片機和專用單片機。 一、 單片機基礎 單片機與單片機系統(tǒng) 單片機通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面 集成的是一些 作為基本組成部分的運算器電路、控制器電路、存儲器、中斷系統(tǒng)、 定時器 /計數(shù)器以及輸入 /輸出口電路 等。此外，在實際的控制應用中，常常需要擴展外圍電 路和外圍芯片。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 通常所說的單片機系統(tǒng)都是為實現(xiàn)某一控制應用需要由用戶設計的，是一個圍繞單片機芯片而組建的計算機應用系統(tǒng)。 單片機的 由來 與發(fā)展 (1)、 單片機的產(chǎn)生 電子計算機的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、 集成電路到大（超 大）規(guī)模集成電路共四個階段，即常 說的第一代、第二代、 第三和第四代計算機。從 1971 年微型計算機問世以來，由于實際應用的需要， 微型計算機向著兩個不同的方向發(fā)展： 一個是向高速度，大容量，高性能的高檔微機方向發(fā)展；而另一個則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉價的單片機方向發(fā)展。 (2)、 單片機的發(fā)展 單片機出現(xiàn)的歷史并不長，它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷四個階段： 第一階段（ 1971～ 1974 年） 1971 年 11 月， Intel 公司推出 4 位微處理器 Intel 4004，并配有 RAM,ROM 和移位寄存器等芯片，構成第一臺 MCS4 微型計算機。這些微處理器雖說還不是單片機，但從此拉開了研制單片機的序幕 [2]。 第三階段（ 1978～ 1983 年）：高性能單片機階段 以 Intel 公司 MCS51 系列為代表，與此同時， Motorola 公司推出 680 Zilog 公司推出 Z Rokwell 公司推出 650 6502 等。 第四階段（ 1983 年～）： 8 位單片機鞏固發(fā)展及 16 位單片機推出階段 在此階段，一方面發(fā)展 16 位單片機及專用單片機，另一方面不斷完善高檔 8 位單片機，重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 改善其結構，以滿足不同的用戶需要。但其位數(shù)不一定會繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了 32 位單片機，但使用的并不多。此外，專用化也是單片機的一個發(fā)展方向，針對單一用途的專用單片機將會越來越多。大致可分為如下幾個范疇： 在智能儀器儀表的應用 單片機具有體積小、功耗低、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中 ，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度 等 物理量的測量。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。通過單片機控制的智能化家用電器將給我們帶來更大的舒適和方便，進一步改善我們的生活質量，把我們的生活變的更加豐富多彩。例如工廠流 水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)等。 在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電 對講機等。軍事裝備方面 科技強軍、國防現(xiàn)代化離不開計算機，在現(xiàn)代化的飛機、軍艦、坦克、大炮、導彈火箭和雷達等各種軍用裝備上，都有單片機深入其中。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領域都有著十 分廣泛的用途。