基于单片机的秒脉冲信号源设计

湖南科技大学测控技术与仪器专业单 片 机 课 程 设 计 题 目 基于单片机的秒脉冲信号源设计姓 名 _ _ _ _ _学 号 _ _ _指导教师 _ _成 绩 _ _ _ _湖南科技大学机电工程学院二一六年十二月制i摘要随着电子技术的不断发展，单片机的应用领域更加广阔。单片机诞生 30 多年以来，其品种,功能和应用技术都得到飞速的发展，本次课程设计的目的主要是培养学生综合运用所学的知识，完成一个单片机应用系统设计。本系统采用单片机 89C51 为中心器件来设计, 系统使用性强，操作简单，扩展性强。在现有的单片机仿真机系统上掌握相关软硬件设计与调试知识，根据仿真系统，焊好硬件电路，正确进行元器件的测试与调试。正文着重给出软硬件设计的思路和各部分功能的扩展增强，以及其具体实现。关于频率和占空比的确定，对于 12M 晶振，输出频率为 1MHZ,这样定时 0.01ms 中断一次，则 TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断次数为 100 次，这样可以设定占空比可从 1-99%变化。即 10ms*100=1s 关键词：AT89C51 单片机、秒脉冲、占空比、晶振湖南科技大学本科生课程设计- 1 -目录摘要 .i目录 .- 1 -第一章 系统功能要求 .- 2 -1.1 课程设计题目 .- 2 -1.2 课程设计用材 .- 2 -第二章 设计方案论证 .- 3 -2.1 设计方案 .- 3 -第三章 系统硬件电路的设计 .- 4 -3.1 主要芯片简介 .- 4 -3.1.1AT89C52 简介 .- 4 -3.1.2 AT89C52 的引脚功能 .- 4 -3.2 STC89C52 基本电路 .- 6 -3.2.1 复位电路 .- 6 -3.2.2 晶振电路 .- 7 -第四章 系统程序的设计 .- 8 -4.1 程序设计方案 .- 8 -第五章 调试及性能分析 .- 13 -5.1 软件调试 .- 13 -5.2 仿真结果 .- 13 -5.3 性能分析 .- 14 -参考文献 .- 15 -附件 .- 16 -附件一 设计总电路图 .- 16 -附件二 秒脉冲信号源源程序 .- 17 -湖南科技大学本科生课程设计- 2 -第 1 章 系统功能要求1.1 课程设计题目设计单片机主电路、秒脉冲发生器信号源。1.2 课程设计用材电烙铁，锡丝，89C52 单片机，晶振，各种不同阻值电阻，各种型号电容，导线，杜邦线等等。湖南科技大学本科生课程设计- 3 -第二章 设计方案论证2.1 设计方案硬件选择：选择 89c52 作为单片机芯片。软件开发环境： 用 Proteus 7 Professional 软件画电路图 、Keil uVision4 软件进行程序编写。湖南科技大学本科生课程设计- 4 -第三章 系统硬件电路的设计3.1 主要芯片简介3.1.1AT89C52 简介单片机是将微处理器、一定容量的 ROM 和 RAM 以及 I/O 口、定时器等电路集成在一块芯片上，构成的单片微型计算机。AT89C52 是一个低电压，高性能的 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器 和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元 。3.1.2 AT89C52 的引脚功能AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/ 输出(I/O)端口，同时内含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口， 2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。引脚配置如图 2.1所示。图 3.1 AT89C52 引脚图VSS：接地端。VCC：电源端。P0.0-P0.7：通道 0，双向 I/O 口。第二功能是在访问外部存储器时可分时用作低 8湖南科技大学本科生课程设计- 5 -位地址线和 8 位数据线，在编程和检验时，用于数据的输入和输出。P1.0-P1.7：通道 1，双向 I/O 口，在编程和检验是，用于接收地址字节。P2.0-P2.7：通道 2，双向 I/O 口，在第二功能是在访问外部存储器时，输出高 8 位地址，在编程和检验时，用做高位地址字节和控制信号。P3.0-3.7：双向 I/O 口，每条线都有自己的功能，如表 3.1 所示。表 3.1 P3 口各位的第二功能P3 口各位 第二功能P3.0 RTD（串行口输出）P3.1 TXD（串行口输入）P3.2 （外部中断 0 输入）0INTP3.3 (外部中断 1 输入 )1P3.4 T0（定时器/计数器 0 的外部输入）P3.5 T1（定时器/计数器 1 的外部输入）P3.6 （片外数据存储器写信号）WRP3.7 （片外数据存储器读信号）DALE：地址锁存允许线，在访问外部存储器是，用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址信号。在不访问外部存储器是，ALE 也震荡频率的六分之一的固定速率输出，此时，它可用做外部时钟和外不定时。但若要访问外部存储器，则 ALE 不是连续周期脉冲，无法用做时钟信号。:片外存储器访问选择线，可以控制 89C52 使用片内 ROM 或使用片外 ROM,若EA是 =1，则允许使用片内 ROM；若是 =0，则只使用片外 ROM。EAPSEN：片外 ROM 的选通线，在访问片外 ROM 时，89C52 自动在 PSEN 线上产生一个负脉冲，作为片外 ROM 芯片的读选通信号。RST：复位线，可以使 89C52 处于复位( 即初始化) 工作状态。通常 89C51 复位有自动上电复位和人工按键复位两种。XTAL1 和 XTAL2：片内震荡电路输入线，这两个端口用来外接石英晶体和微调电容，湖南科技大学本科生课程设计- 6 -即用来连接 89C52 片内 OSC(震荡器)的定时反馈回路。AT89C52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这 个 放 大 器 与 作 为 反 馈 元 件 的 片 外 石 英 晶 体 或 陶 瓷 谐 振 器 一 起 构 成 自 激 振 荡 器 。3.2 STC89C52 基本电路3.2.1 复位电路复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始。在单片机 RST引脚引入高电平并保持 2 个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。复位电路如图 3.2 所示。开机瞬间 RST 获得高电平，随着电解电容 C3 的充电，RST 引脚的高电平将逐渐下降。若该高电平能保持足够 2 个机器周期，就可以实现复位操作。根据经典电路选择参数，选取 C3=10F，R1=10K。图 3.2 复位电路图3.2.2 晶振电路单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本次设计中，采用的是 12MHz 晶振，配上 30pF 的电容，构成谐振，这样有助于输出稳定的波形。如图 3.3 所示。 湖南科技大学本科生课程设计- 7 -图 3.3 晶振电路图在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚外接石英晶体（简称晶振），作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C1 和 C2 的作用是稳定振荡频率和快速起振。根据经典电路选择参数，本电路选用晶振 12 MHz， C1=C2=30PF。其中晶振周期（或外部时钟信号周期）为最小的时序单位。湖南科技大学本科生课程设计- 8 -第四章 系统程序的设计4.1 程序设计方案程序思路说明： 只需要 4 个按键（除复位键外） 关于频率和占空比的确定，对于 12M 晶振，输出频率为 1MHZ,这样定时中断次数设定为 100 次，中断时间为 10ms，则 TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为 10ms，这样可以设定占空比可从 1-99%变化。即 10ms*100=1s #include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar timer0_tick,ZKB=1;/timer0_tick 计数，ZKB 占空比uchar i=0,n=0,temp=0; code seven_seg10= 0xc0,0