（1）加強對單片機和C語言的認識，充分掌握和理解設計各部分

的工作原理、設計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項知識。

（2）用單片機模擬實現具體應用，使個人設計能夠真正使用。

（3）把理論知識與實踐相結合，充分發揮個人能力，并在實踐中鍛煉。

（4）提高利用已學知識分析和解決問題的能力。

（5）提高實踐動手能力。

（1）用七只發光二極模擬工業控制中的7道工序，高電平點亮，每道工序用定時器進行工序間的順序轉換。

（2）與此同時運用動態掃描和定時器1在數碼管上顯示出從765432開始以1/10秒的速度遞減至765398，并保持顯示此數。

設計主要流程：

圖1-1 課程設計總流

2.控制系統原理分析

本次實習的中斷功能就是基于89C51單片機的基礎上實現的，首先來簡單認識一下，它的引腳如圖2-1所示：

圖2-1 89C51引腳示意圖

LED顯示電路:

           

                           圖2-2 LCD顯示電路

LCD顯示電路，由U33的74HC245驅動，以顯示電平狀態。高電平為“1”狀態，點亮發光二極管。對于74HC245，實物圖如下

圖2-3 74HC24實物圖

                        圖2-4 74LS245結構圖

引腳定義：

第1腳DIR，為輸入輸出端口轉換用，DIR=“1”高電平時信號由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時信號由“B”端輸入“A”端輸出。

第2~9腳“A”信號輸入輸出端，A0=B0，A7=B7，A0與B0是一組，如果DIR=“1”OE=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”OE=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。

第11~18腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。

第19腳OE，若該腳為“1”A/B端的信號將不導通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關的作用。

第10腳GND，電源地。

第20腳VCC，電源正極。

                            圖2-5 顯示電路結構圖

八段數碼管顯示電路由8155的PB0、PB1經74LS164“串轉并”后輸出得到。6位位碼由8155 的PA0口輸出，經uA2003反向驅動后，選擇相應顯示位。74LS164是串行輸入并行輸出轉換電路，串行輸入的數據位由8155的PB0控制，時鐘位由8155的PB1控制輸出。

寫程序時，只要向數據位地址輸出數據，然后向時鐘位地址輸出一高一低兩個電平就可以將數據位置到74LS164中，并且實現移位。向顯示位選通地址輸出高電平就可以點亮相應的顯示位。

  

                    圖2-6 74LS164引腳結構圖

  引腳信息：            

功能概述：

74LS164是8位邊沿觸發式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘 (CP)每次由低變高時，數據右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數據輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。

字段碼:

圖2-7 數碼管數字代碼表

    P1口的P1.0~P1.6接七只發光二極管，P1.7接報警器，P3.4接開工啟動開關，P3.2接外部故障輸入模擬開關。

   主程序流程圖：當程序啟動，開啟中斷，并使P1、P3口初始化，當給start開始信號即P3.4得電時，運行主程序中使發光二極管得電的程序，從L0至L7，按順序每次只點亮一只二極管，并延時一段時間，然后點亮下一只二極管，當第七只二極管得電延時完成后，程序跳轉到工序1開始的地方，按此規律從工序1到工序7依次循環進行下去。

   中斷服務子程序：當外部故障輸入模擬開關即P3.3得電時，運行中斷子程序，先使P1=0x00即關閉輸出保護現場，speak=1使報警器報警。然后判斷故障情況，如果故障清除，則恢復現場跳出中斷子程序回到主程序；如果故障沒有清除，則報警器繼續報警直至故障清除。

#include "reg51.h"

#define WORD unsigned int

#define BYTE unsigned char

sbit Speak=P1^7;          P1.7對應報警開關，用P1.7對應的得電信號來改變是否故障

sbit Start              =              P3^4;         定義P3口的P3.4為啟動開關

sbit test              =              P1^0;        /*定義變量，報警P1.7；啟動P3.4；外部故障開關P3.3*/

void delay(WORD time)

{

              WORD i;

              for(i=0;i<=time;i++);

}                          /*延時中斷程序*/

void ErroBl (void) interrupt 2 using 1

{

        P1=0X00;                           

                            {

                                          Speak=1;

                                          delay(200);

                                          Speak=0;

                                          delay(100);

                            }

}                         /*外部故障中斷報警程序，循環報警*/

void main()              主函數

{

              IE=0x84;

              IP=0x04;

    PSW=0x00;            /*輔助繼電器賦值，允許外部中斷；優先級別最高*/

              while(1)             循環

        {

        if(Start==1)         /*啟動信號*/

              {        P1=0X01;     /*工序一*/給P1口賦值為00000001，即工序1對應的燈得電，燈亮。

           delay(6000); /*工序一延時*/采用延時程序，是得電信號延時，即燈亮延時6000后滅。

               其他燈的亮滅只是對賦值進行更改，來達到讓7個燈互相交替亮滅。

程序分析說明：

    P3.4為開工啟動開關，高電平啟動。在主程序中P1 = 0xff表示高電平有效啟動；IT0 = 0;表示Enable EX0，外部中斷INT0低電平有效；EX0 = 1;表示中斷標志位為1時，允許INT0中斷；EA = 1;表示中斷總控制開關，為1時CPU允許中斷；在while語句中，P1 = 0xfe;表示從右第一個燈亮；Delay(1000);表示延時1S；往后以此類推。但是在Delay(1000);表示進入延時函數調用。其中while (cnt-- !=0)表示從1000往下減1。

顯示設計程序是在八段數碼顯示設計程序的基礎上加以修改得到的。按要求高三位是固定不變的，只需要變化低三位。在低三位遞減到指定數據時，保持固定不變。

    點開軟件，進入程序編譯系統。點擊菜單欄“項目”，選擇下拉框里面的“新項目”。如下圖4-1所示。                        

圖 4-1 新建項目

   新建項目是要選擇“Atmel”下拉框中的“AT89C51”然后點擊確定。如下圖

                           圖4-2 目標選擇設備

    新建項目之后，需要點擊“新建一個文件”在項目目錄下新建程序編譯文件。

之后點擊保存，需要注意的是保存時文檔名稱后面要加“.c”。如下圖。                              

圖4-3 新建程序編譯文件

文件建好之后，就可以開始編寫程序了。編寫程序時注意減少不必要的編寫錯誤，注意語句后面的分號是否需要；每個程序段的前大括號和后大括號相對應。這樣在編譯過程中能減少很多工作。

添加文件到組，編寫程序完成后。右鍵單擊源代碼組1。選擇添加文件到組“源代碼組1”，出現如圖所示對話框，選擇剛建立的編譯程序文件到源代碼組1，完成添加。

圖 4-4 編譯重建目標文

編寫完程序添加到組之后開始調試，首先檢查程序是否有錯誤，單擊“編譯當前文件”，如果輸出窗口中顯示沒有錯誤，那么接著單擊“重建所有目標文件”；如果編譯過程中出現錯誤，那么需要按照輸出窗口中提示的錯誤改正之后再重建文件。

重建目標文件之后需要先設置好通訊借口，計算機需要與硬件設備向通訊，需要設置合理的通訊方式。本調試中使用（U）：Keil Monitor-51 driver,保護接口選擇Com3，波特率選用38400，其他默認。

通訊方式選擇后啟動調試，單擊菜單欄中“啟動/停止調試（D）”開始調試。然后可選擇運行到指定位置來檢驗程序是否能正常運行。一直檢查無誤后，可直接點擊“運行”觀察實驗現象。

（1）P3.4連K1，P3.3連K2，P1.0—P1.6分別連到L1—L7，P1.7連SIN（電子音響輸入端）。

（2）K1開關撥在上面，K2撥在上面。

（3）用連續方式從起始地址0580H開始運行程序（輸入0580后按EXEC鍵），此時應在等待開工狀態。

（4）K1撥至下面（顯低電平），各道工序應正常運行。

（5）K2撥至下面（低電平），應有聲音報警（人為設置故障）。

（6）K2撥至上面（高電平），即排除故障，程序應從剛才報警的那道工序繼續執行。

實驗中延時的時間的計算為DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S; 分別代表的含義為：20、125、200是循環的次數相乘，12代表一個指令周期為12個機器周期，2代表該指令周期為雙指令周期，12000000表示晶振的頻率，也是機器周期。

在實驗中可以觀察到VL1～VL7依次按照1～７秒間隔循環亮起。在故障出現時能夠保護現場，待故障消除后從現場又開始循環。

數碼管上顯示出從765432開始以1/10秒的速度遞減至765398，并保持顯示此數。

通過本設計，我們大家對單片機的工作原理以及運用要求有了更進一步的了解，對我們的動手能力，編程能力都有很大的幫助。這次課程設計的控制要求有兩個，一個是用七只發光二極管模擬工業控制中的7道工序，高電平點亮，每道工序用定時器進行工序間的順序轉換。另一個是在第一個的基礎上運用動態掃描和定時器1在數碼管上顯示出從765432開始以1/10秒的速度遞減至765398，并保持顯示此數。我們首先收集了大量的資料，查找有關集成芯片和器件的文獻，只有對各種元器件有了充分的了解之后我們在實際的操作才會更快。

在完成第一個發光二極管的控制要求時，程序全部正確在走，硬件連接也全部正確，但是燈卻一直是全亮的，搞不懂怎么回事。把老師請來了才知道，是我們設置的燈的閃光時間太短，就是說燈是按照要求在點亮，但是由于點亮的速度太快，肉眼分辨不出它是否熄滅過，看起來就像一直在亮。可見如果不對整個設計的每一個細節都了解的清清楚楚的話，哪怕你做對了，你都搞不懂這是怎么回事。這告訴我們，以后無論在工作還是在生活中，都要認真對待每一個細節，不能得過且過，不求甚解。

在編程方面一直是我的弱項，好多程序我都搞不明白，這個時候我都會盡量去問同學，在課程設計的過程中，同學之間的相互幫助是相當重要的，有時自己的一個坎半天都過不去，但是說不定同學的一個點撥，我們就通了。所以，我們要學會團結協作，這樣，才會事半功倍。這次的設計教會我們的不止是專業知識，在生活道理上也教會了很多，讓我們終生受益。

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2019-6-13 09:25 上傳

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單片機課程設計