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1、 单片机原理与应用 课程设计报告院 系： 电气信息工程学院 班 级： 08测控2班 学 号： 姓 名： 合 作 者： 指导教师： 2011年09月25日目录序言 2一 设计内容与技术指标 31.1设计内容 31.2技术指标 3二工作原理及设计方案2.1工作原理 42.2系统设计方案 42.2.1电路原理图 52.2.2硬件焊接图 52.2.3软件流程图 72.2.4程序清单 8三系统调试及结果分析 143.1硬件调试 143.2软件调试 143.3结果分析 14四. 注意事项 14五. 心得体会 15六参考文献16基于89C51单片机脉冲宽度的测量设计序言：近年来随着科技的飞速发展,单片机的应
2、用正在不断地走向深入同时带动传统控制检测日新月益更新。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，单片机的应用已深入国民经济和日常生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理等。本次课程设计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。主要任务是通过解决一些实际问题，巩固和加深课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。加深对单片机软件硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研
3、工作打下一定的基础。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计脉冲宽度测量器，系统实用性强、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，根据所选择题目，焊接好硬件电路，正确进行元器件的测试与调试，并在计算机上编写汇编程序调试运行，并实现参考选题中要求的设计。一设计内容与技术指标1.1设计内容利用单片机及4位LED数码管做成四位脉宽显示 ，在一个脉宽期间对内部周期进行计数，得到的一个高电平脉冲内的计数值显示在四位数码管上，并达到相应的技术指标要求。 1.2技术指标（1） 输入脉冲幅度：0-5V（2） 脉宽测量范围：0.1-50ms （3） 测量精度：1%（4）
4、 显示方式：四位数字显示二工作原理及设计方案2.1工作原理 把脉冲信号从P3.2脚引入，T0设为定时器方式工作，并工作在门控方式（GATE=1）。在待测信号高电平期间，T0对内部周期脉冲进行计数（周期为1us）。在待测脉冲高电平结束时，其下降沿向P3.2发中断，在外部中断0的中断服务程序中，读取TH0、TL0的计数值，该值就是待测脉冲的脉宽（单位us）。随后，清零TH0和TL0，以便下一个脉宽的测量。7407列驱动4位数码管显示振荡电路89C51单片机控制器 信号源复位电路图1 系统原理框图2.2系统设计方案2.2.1电路原理图图2电路原理图2.2.2硬件焊接图图3 硬件焊接图采用动态扫描法实
5、现LED数码管显示。共阴7段LED显示器显示原理：引脚数字显示.P0.7gP0.6fP0.5aP0.4bP0.3eP0.2dP0.1cP0.0h数码显示0011111107EH10001001012H2101111000BCH3101101100B6H4110100100D2H5111001100E6H6111011100EEH70011001032H8111111100FEH9111101100F6H该电路采用AT89C51单片机最小化应用，采用共阴7段LED数码管显示器，P3.2口引入脉冲信号，P2.0至p2.3口作为列扫描输出，P0口输出段码数据，采用12Mhz晶振，可提高计数的精确度。
6、10f电容作用：上电复位；7407作用：同相缓冲器，驱动数码管；12M晶振和两个电容组成晶体振荡器。2.2.3软件设计流程图主程序流程图如图4所示，外部中断0服务程序流程图如5所示。初始化将测量值转换为十进制数拆为非压缩BCD数调用显示子程序 图4主程序流图 读取TH0、TL0中的计数值并存放在周期单元中 清零TH0、TL0计数器 返回图5 外中断0服务程序流程图2.2.4程序清单 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP SOLVE ;外部中断低电平触发处理 ORG 0033HMAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#09H ;计数器T0工作在方式1，
7、门控信号为1 MOV TL0,#00H ;计数器TO清零 MOV IE,#81H ;开放定时器中断和总中断和外部中断0 MOV TCON,#11H MOV R5,#05H ;T0当外部中断输入为高时计数,外部中断0为边沿触发方式,下降沿有效LOOP:ACALL BCD ;十六位二进制转十进制 ACALL UBCD ;压缩BCD码，转非压缩BCD码LOOP1: ACALL DISP ;显示程序 ACALL POST DJNZ R5,LOOP1 MOV R5,08H AJMP LOOP ;循环处理显示计数器T0采集得数 SOLVE: MOV 41H,TH0 MOV 40H,TL0 ;将计数器T0中
8、的数转移到40H，41H中 MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H;重新将定时器T0清零 RETIBCD: CLR A; 将41H，42H中的数值转换成BCD码分别按高低存储在34H35H36H中 MOV 38H,41H MOV 37H,40H MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV R7,#10HLOOP2: CLR C MOV A,37H RLC A MOV 37H,A MOV A,38H RLC A MOV 38H,A MOV A,36H ADDC A,36H DA A MOV 36H,A MOV A,35H ADDC A,35H DA A MOV
9、 35H,A MOV A,34H ADDC A,34H DA A MOV 34H,A DJNZ R7,LOOP2 RET UBCD: MOV A,34H CJNE A,#00H,CHOOSE ;第5位数值是否为0,为0则按4位有效值处理,不为0按5位有效值处理 MOV R1,#35H ;当有4位有效效值时,取后4位显示,小数点加在第1位 MOV R0,#36H MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 30H,A MOV A,R0 SWAP A MOV 31H,A MOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 32H,A MOV A,R1 SWAP A ADD A,#0AH ;加小
10、数点显示 MOV 33H,A RET CHOOSE:MOV R1,#34H ;有5位有效值时取前4位显示,小数点加在第2位 MOV R0,#35H MOV A,#00H XCHD A,R0 MOV 31H,A MOV A,R0 SWAP A ADD A,#0AH ;加小数点显示 MOV 32H,A MOV A,#00H XCHD A,R1 MOV 33H,A MOV A,R1 SWAP A ANL 36H,#0F0H MOV A,36H SWAP A MOV 30H,A RETDISP: MOV DPTR,#TAB ;显示第一位 MOV A,33H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A
11、 MOV A,#0F7H ;位选信号一 MOV P2,A ACALL POST MOV DPTR,#TAB ;显示第二位 MOV A,32H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FBH ;位选信号二 MOV P2,A ACALL POST MOV DPTR,#TAB ;显示第三位 MOV A,31H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FDH ;位选信号三 MOV P2,A ACALL POST MOV DPTR,#TAB ;显示第四位 MOV A,30H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,#0FEH ;位选信号四 M
12、OV P2,A ACALL POST RET POST: MOV R7,#15H ;延时程序POST1: MOV R6,#50H DJNZ R6,$ DJNZ R7,POST1 RET TAB: DB 6FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH,07H, 7FH, 6FH DB 0BFH, 86H,0DBH,0CFH, 0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH END 三.系统调试及结果分析31 硬件调试硬件电路板中器件连接好后，先用万用表测试电路中有无虚焊短接之处，测试无误后，将板子通电，进行静态调试。取好两跟短的导线，一根导线的其中一端接地，另一端接
13、P2.3P2.0口中的一个口，若数码管亮，再用另一根导线，其中异端接地，另一端与P0.0P0.7依次接触，看数码管各段的亮灭情况，从而判断每个数码管各段的好坏及电路的是否正确。3.2 软件调试在LCA51编译器下进行汇编程序的编写，以子程序为单位调试，一段一段的编译与访真，最后结合电路板，进行整机联调。3.3结果分析因为从设计程序分析，LED显示器动态到秒的频率约为几百赫兹，实际使用观察时完全没有闪烁，由于计时中断程序中加了中断延时误差处理，所以，实际设计时精度非常的高。四. 注意事项 1.焊接之前，应事先画好硬件原理图，细化到每一根接线，以及芯片内部的各个引脚，合理布局好元器件。这样才能使硬
14、件电路板布线美观。焊接时要注意防止虚焊的产生，在两个较近的焊点之间要注意不要短接。 2.焊接时要注意焊接工艺，由于是通用板，质量不是太高，如果不注意，上面的小铜片很容易损坏，容易导致虚焊。焊完后，要用万用表检测，以免出现虚焊漏焊，短接等现象。检查无误后再通电检测。焊接完一部分后，最好先观察一下该部分的波形是否正确，若有错误，可以方便修改。 3.板子及仿真机接电源时，要注意正负极，以免损坏板子或仿真机。 4.仿真机一旦与计算机进行连接之后，就不要经常再拔下，以确保正常通信。 5.编写程序时，要注意各指令的合理应用。若程序过长，可以先编写子程序，再将其进行组合。以免出现不必要的错误和困扰。 6.在
15、插拔器件以及接线过程中，为避免仪器损坏应该在断电的前提下操作。五.心得体会通过几天的课程设计，我对单片机原理与应用技术等知识都有了一定的了解。这次课程设计中，我们采用层次化的设计方法来实现了这个电路。在程序编写结束后，我们还对该程序进行了调试，能按预期的效果进行脉宽测试功能，并设计了动态显示被测信号脉宽的硬件电路。课程设计对学生而言是其对所学课程内容掌握情况的一次自我验证，从而有着极其重要的意义。通过课程设计，能提高学生对所学知识的综合应用能力，能全面检查并掌握所学内容，在这次的课程设计中，收获知识的同时，我们还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中。我们通过查找资料，请教老师，以及不懈的努力，不
16、仅培养了独立思考、动手操作的能力，而且大大加强了团队合作以及设计能力。更重要的是，我们学会了一些学习的方法，而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。这次课程设计虽然结束了，相信以后我们会以更加积极的态度对待我们的学习、对待我们的生活。我们的激情永远不会结束，相反，我们会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己，只有在了解充分认识到自己的不足，我们才会更加珍惜拥有的，更加努力的去完善它。今后在剩余不到一年的大学生活里，我会尽力充实自己，为日后走上工作岗位打下坚实的基础。要面对千千万万的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。六参考文献：1.单片机应用程序开发指南尹勇等科学出版社20052.单片机实验与实践教程夏继强北京航空航天大学出版社20013.单片微型机原理、应用与实验张友德等复旦大学出版社2006
