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1、I / 21 文档可自由编辑打印摘 要工程实践教学环节是为了学生能够更好地巩固和实践所学专业知识而设置的，在本次工程实践中，我以嵌入式 C 语言课程中所学知识为基础，设计了 10000s 以内的计时器电路并进行仿真。本系统以 MCS-51 系列中的 8051 单片机为核心，基于Keil Vision 程序设计平台和 Proteus 硬件仿真平台，能够实现 10000s 以内的计时。该系统通过 12MHz 晶振控制时间，T0 计时器进行计时，并通过 6 位数码管显示屏输出进行显示。本系统的设计说明重点介绍了如下几方面的内容：1）10000s 以内的计时电路的基本功能，同时对程序及电路原理也进行了
2、简要的阐述；2）介绍了系统的总体设计、给出了系统的整体结构框图，并对其进行了功能模块划分及所采用的元器件进行了详细说明；3）对系统各功能模块的软、硬件实现进行了详细的设计说明。关键词：关键词：MCS-51 8051 单片机；计时器； 仿真II / 21 文档可自由编辑打印目录第一章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 课题简介 .21.3 设计目的 .21.4 设计任务 .21.5 章节安排说明.3第二章 10000S 计时系统简介.42.1 单片机概述 .42.2 单片机发展现状 .62.3 10000S计时系统程序简介.92.4 10000S计时系统程序代码.9第三章 系统总体设计及主
3、要器件简介 .123.1 10000S计时系统组成结构.123.2 10000S计时系统主要器件.12第四章 10000S 计时系统硬件设计.144.1 基于 8051 单片机的计时系统电路设计.144.2 计时系统工作原理 .15参考文献参考文献 .181 / 21 文档可自由编辑打印第一章 绪论1.1 课题背景目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具
4、有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒进行数字显示的计时装置,广泛用于比赛,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。单片机数字时钟是以单片机为核心，在其基础上设计出来的数字时钟。在日常生活中最常见，应用也最广泛。近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，
5、因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。在电子技术飞速发展的今天，电子产品的人性化和智能化已经非常成熟，其发展前景仍然不可估量。如今的人们需求的是一种能给自己带来方便的电子产品，当然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？单片机的引入就是一个很好的例子。单片机又称单片微型计算机，也称为微控制器，是微型计算机的一个重要分支，单片机是 20 世纪 70 年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集 CPU，RAM
6、，ROM，I/O 接口和中断系统于同一硅片上的器件。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通过计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机已在广阔的计算机应用领域中表现得淋漓尽致。因此，单片机已成为电子类工作者必须掌握的专业技术之一。单片机就是一个微型中央处理器，通过编程即能完成很多智能化的工作 ，因此它的出现给电子技术智能化和微型化起到了很大的推动作用。2 / 21 文档可自由编辑打印1.2 课题简介在电子产品中，时间的控制与显示是必不可少的，在人们日常生活中，到处都离不开时间，因此通过单片机进行计时在生活中得到了普遍应
7、用。本次设计以嵌入式 C 语言课程中所学知识为基础，设计了 10000s 以内的计时器电路并进行仿真。本系统以 MCS-51 系列中的 8051 单片机为核心，基于 Keil Vision 程序设计平台和 Proteus 硬件仿真平台，能够实现 10000s 以内的计时。该系统通过 12MHz 晶振控制时间，T0 计时器进行计时，并通过 6 位 LED 显示屏输出进行显示。设计中注重对单片机工作原理以及定时器计时原理，中断控制及 LED 显示原理的理解，以便今后自己在单片机领域的学习和开发打下基础，提高自己的动手能力和设计能力，培养创新能力，丰富自己的理论知识，做到理论和实践相结合。本次设计的
8、重要意义还在于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储方式和控制方式作更深层次的了解。此次设计更进一步了解基本电路的设计流程，提高自己的设计理念，丰富自己的理论知识，巩固所学知识，使自己的动手动脑能力有更进一步提高，为自己今后的学习和工作打好基础，为自己的专业技能打好基础。1.3 设计目的通过本次工程实践，运用嵌入式 C 语言课程所学知识及查阅相关资料，完成 10000s以内计时器程序及电路的设计，达到理论知识与实践更好结合、提高综合运用所学知识和设计能力的目的。通过本次设计训练，可以使我们在基本思路和基本方法上对基于 MCS-51 单片机的嵌入式
9、系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。1.4 设计任务在本次工程实践中，主要完成如下方面的设计任务：1）简要综述单片机技术发展的国内外现状及在定时器及中断控制方面的应用情况；2）掌握 MCS-51 系列某种产品（例如 8051）的最小电路及外围扩展电路的设计方法；3）了解单片机定时器及中断控制的功能及工作过程；4）完成主要功能模块的硬件电路设计及必要的参数确定；5）用一种计算机绘图软件完成原理电路的绘制；6）完成系统设计说明书（页数不低于 10 页） 。3 / 21 文档可自由编辑打印1.5 章节安排说明整个设计总共分为四个章节，第一章是前言部分，主要介绍了设计单片机 100
10、00s 以内计时系统的意义、目的及主要内容；第二章简要介绍了单片机发展的国内外现状、温度巡检系统在工业上的几种具体应用，并对计时器计时原理进行了简要的说明。第三章是系统的总体设计阶段，这一部分主要介绍了系统的整体功能，绘制出系统的整体结构框图。另外按照各部分实现的功能不同，将整个系统分成了三个功能块，并对每一个功能块所采用的元器件进行了详细介绍。第四章是系统详细设计阶段，对每一个功能块的芯片图进行了详细的说明，对每一个引脚的接线都进行了详细的设计，此外还编写了主要功能模块的基本程序，详尽阐述了各模块的工作过程。4 / 21 文档可自由编辑打印第二章 10000s 计时系统简介2.1 单片机概述
11、单片机全称单片微型计算机，又称为微控制器或嵌入式控制器。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常内还有 CPU、ROM、RAM、并行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。2.1.1 单片机简介单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O 口），可
12、能还包括定时计数器，串行通信（SCI），显示驱动电路（LCD 或 LED 驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及 A/D 转换器等电路集成到一块单块音芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。不同的单片机有着不同的硬件特征和软件特征，即它们的技术特征均不尽相同，硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术特征包
13、括功能特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方式，数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的环境包括指令的兼容及可移植性，支持软件（包含可支持开发应用程序的软件资源）及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越
14、广泛。5 / 21 文档可自由编辑打印2.1.2 单片机的特点单片机与通用微机相比，在结构，指令设置上均用独到之处，其主要特点如下：单片机的存储器 ROM 和 RAM 是严格区分的，ROM 称为程序存储器，只存放程序，固定常数以及数据表格，RAM 则为数据存储器，用作工作区以及存放用户数据，这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中，有较大的程序存储空间，把开发成功的程序固化在ROM 中，而把少量的随机数据存放在 RAM 中，这样小容量的数据存储器能以高速 RAM 形成集成在单片机内，以加速单片机的执行速度，但单片机内的 RAM 是作为数据存储器用，而不是当作高速缓冲存储器（CACHE）使用。
15、采用面向控制的指令系统，为满足控制的需要，单片机有更强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。单片机的 I/O 引脚通常是多功能的，由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决实际引脚和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。单片机的外部扩展能力强，在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展（如扩展 ROM，RAM，I/O 接口，定时器/计数器，中断系统等），与许多通用的微机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。2.1.3 单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智
16、能化管理及过程控制领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计、示波器、各种分析仪）。2.在工业控制中的应用：用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理、电梯的智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。6 / 21
17、 文档可自由编辑打印3.在家用电器中的应用：可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用：现代的单片机普遍具备通信接口，可以方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制。 5.单片机在医用设备领域中的应用：单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼叫机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 总之，单片机技术使用范围广，在各种仪器仪表生产单位、石油、化工，纺织、
18、机械的加工等各个行业中都有广泛的应用。2.2 单片机发展现状计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨 型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。单片机在出现时，Intel 公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做到的。在本文，介绍单片机的最新技术进步，包括数字单片机的工艺及技术，模糊单片机的工艺及技术，单片机的可靠性技术，以及以单片机为核心的嵌入式系统。数字单片机
19、的技术发展数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。下面分别就这四个方面说明单片机的技术进步状况：1、 内部结构的进步单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D 转换器，D /A 转换器，串行通信接口，Watchdog 电路，LCD 控制器等。有 的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块 CAN。例如，Infineon 公司的 C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM
20、，81C90；Motorola 公司的68HC08AZ 系列等。特别是在单片机 C167CS-32FM 中，内部还含有 2 个 CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制，系统较为复杂时，构成一个控 制网络十分有用。为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的7 / 21 文档可自由编辑打印单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽 调制控制电路，这些单片机有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、MB89860 系列；Motorola 公司的 MC68HC08MR16、MR24 等。在这些单片机中，脉宽调制电路有 6 个通道输出，可产生三相脉宽调制
21、交流电压，并内部含死区控制等功能。特 别引人注目的是：现在有的单片机已采用所谓的三核（TrCore）结构。这是一种建立在系统级芯片（System on a chip）概念上的结构。这种单片机由三个核组成：一个是微控制器和 DSP 核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成电路（ASIC）。这种 单片机的最大特点在于把 DSP 和微控制器同时做在一个片上。虽然从结构定义上讲，DSP 是单片机的一种类型，但其作用主要反映在高速计算和特殊处理如快速 傅立叶变换等上面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有 Infineon 公司的
22、 TC10GP；Hitachi 公司的 SH7410，SH7612 等。这些单片机都是高档单片机，MCU 都是 32 位的，而 DSP 采用16 或 32 位结构，工作 频率一般在 60MHz 以上。2、 功耗、封装及电源电压的进步现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设 置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。Philips 公司的单片机P87LPC762 是一个很典型的例子，在空闲 时，其功耗为 1.5 mA，而在节电方式中，其功耗只有 0.5mA。而在功耗上最令人惊叹的是 TI 公司的单片机 MSP430 系列，它是一个 16位的系列，有超低功
23、耗工作方式。它的低功耗方式有 LPM1、LPM3、LPM4 三种。当电源为3V 时，如果工作于 LMP1 方式，即使外围电路处于活动，由于 CPU 不活动，振荡器处于14MHz，这时功耗只有 50?A。在 LPM3 时，振荡器处于 32kHz，这时功耗只有 1.3?A。在 LPM4 时，CPU、外围及振荡器 32kHz 都不活动，则功耗只有 0.1?A。现 在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。在这种形势 中，Microchip 公司推出的 8 引脚的单片机特别引人注目。这是 PIC12CXXX 系列。它含有 0.5
24、2K 程序存储器，25128 字节数据存储 器，6 个 I/O 端口以及一个定时器，有的还含 4 道 A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在 3.35.5V 的条件下工作。而一些厂家，则生产出可以在2.26V 的条件下工作的单片机。这些单片机有 Fujitsu 公司的 MB8919189195，MB89121125A，MB89130 系列等，应该说该公司的 F2MC-8L 系列单片机绝大多数都满足 2.26V 的工 作电压条件。而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作电压也是低达 2.2
25、V 的。8 / 21 文档可自由编辑打印3、 工艺上的进步现在的单片机基本上采用 CMOS 技术，但已经大多数采用了 0.6?m 以上的光刻工艺，有个别的公司，如 Motorola 公司则已采用 0.35?m 甚至是 0.25?m 技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性以单片机为核心的嵌入式系统单 片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和 Internet 连接已是一种趋 势。但是，Internet 一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就
26、成了杀鸡用 牛刀了。要实现嵌入式设备和 Int ernet 连接，就需要把传统的 Internet 理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制 的门锁，能切实可行地和 Internet 连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和 Internet相连，并通过标准网络 浏览器进行过程控制。目前，为了把单片机为核心的嵌入式系统和 Internet 相连，已有多家公司在进行这方面的较多研究。这方面较为典型的有 emWare公司和 TASKING 公司。EmWare 公司提出嵌入式系统入网的方案-EMIT 技术。这个技
27、术包括三个主要部分：即 emMicro， emGateway 和网络浏览器。其中，emMicro 是嵌入设备中的一个只占内存容量 1K 字节的极小的网络服务器； emGateway 作为一个功能较强的用户或服务器，它用于实现对多个嵌入式设备的管理，还有标准的 Internet 通信接入以及网络浏览器的支持。网络浏览器使用 emObjicts 进行显示和嵌入式设备之间的数据传输。如果嵌入式设备的资源足够，则 emMicro 和 emGateway 可以同时装入嵌入式设备中，实现 Inter net 的直接接入。否则，将要求 emGateway 和网络浏览器相互配合。EmWare 的EMIT 软件
28、技术使用标准的 Internet 协议对 8 位和 16 位嵌入式设备进行管理，但比传统上的开销小得多。目前，单片机应用中提出了一个新的问题：这就是如何使 8 位、16 位单片机控制的产品，也即嵌入式产品或设备能实现和互联网互连？TASKING 公司目前正在为解决这个问题提供了途径。该公司已把 emWare 的 EMIT 软件包和有关的软件配套集成，形成一个集成开发环境，向用户提供开发方便。嵌入 互联网联盟 ETI（embed the Internet Consortium）正在紧密合作，共同开发嵌入式 Internet 的解决方案。在不久将会有成果公布。4、可靠性的进步9 / 21 文档可自
29、由编辑打印在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术。2.3 10000s 计时系统程序简介本次课程设计的 100000s 以内的计时系统通过 Keil 程序设计平台，以 AT89C51 为核心，采用 C 语言进行编程设计，实现在 6 只数码管上完成 099 999.9s 的计时显示。本程序通过定时器 0 中断方式 1 实现定时器中断计时，通过外部中断子程序实现外部按钮的响应。程序的开始调用 reg51.h 和 intrins.h 库函数，定义各类变量，并设置 p0.7
30、 和平。0 口初始状态为 1。随后编写一个延时子程序。主程序中通过 if 语句判断开关是否按下，若开关按下则开始计时，定时器开始工作。通过循环左移指令实现数字在 LED 显示屏上依次显示，实现计时器显示功能。在定时器 0 中断方式 1 子程序中设置定时器初值，即在定时器达到一次计时周期时重新装入初值。在外部中断子程序中响应按钮的动作，实现计时器的暂停与继续计时。2.4 10000s 计时系统程序代码#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/段码uchar codeDSY_CODE=0 x3f,0 x
31、06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;/6 只数码管上显示的数字uchar Digits_of_6DSY=0,0,0,0,0,0;uchar Count;sbit Dot=P07;sbit K1=P10;/延时void DelayMS(uint ms)10 / 21 文档可自由编辑打印uchar t;while(ms-) for(t=0;t120;t+);/主程序void main()if(K1=0)uchar i,j;P0=0 x00;P2=0 xff;Count=0;TMOD=0 x01;IE=0 x83;IP=0 x01;
32、/设置优先级，INT0 高于 T0IT0=1; /INT0 中断触发方式为下降沿触发TR0=1; /启动 T0TH0=(65536-50000)/256; /50ms 定时TL0=(65536-50000)%256;while(K1=0)j=0 x7f;/显示 Digits_of_6DSY5Digits_of_6DSY0的内容for(i=5;i!=-1;i-)j=_crol_(j,1);P2=j;P0=DSY_CODEDigits_of_6DSYi;if(i=1) Dot=1; /加小数点11 / 21 文档可自由编辑打印DelayMS(2);else P0=0 x00;P2=0 xff;Co
33、unt=0;/T0 中断函数void Timer0() interrupt 1uchar i;TH0=(65536-50000)/256; /恢复初值TL0=(65536-50000)%256;if(+Count!=2) return;Count=0;Digits_of_6DSY0+; /0.1s 位累加for(i=0;i=5;i+) /进位处理if(Digits_of_6DSYi=10)Digits_of_6DSYi=0;if(i!=5) Digits_of_6DSYi+1+; /如果 04 位则分别向高一位进位else break; /若某低位没有进位，循环提前结束void K2_int(
34、) interrupt 012 / 21 文档可自由编辑打印TR0=TR0;13 / 21 文档可自由编辑打印第三章 系统总体设计及主要器件简介3.1 10000s 计时系统组成结构根据前一章中对 10000s 以内计时系统的简介可知，该计时器系统主要有三部分组成：1）8051 单片机基本电路部分； 2）8051 单片机外部按钮及开关部分；3）LED 显示部分；相应框图如图 3.1 所示。3.2 10000s 计时系统主要器件本次课程设计的 10000s 以内计时器系统所应用的主要器件有 AT89C51 单片机芯片，12MHz 晶体振荡器，6 位共阴极 7 段数码管显示屏，两个排阻，一个按钮，
35、一个开关。AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051
36、 是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。8051 单片机基本电路LED 显示屏显示计时情况外部开关按钮图 3-1 计时器系统结构框图14 / 21 文档可自由编辑打印石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等） ，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚 上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；而在封装内部添加 IC 组成振荡电路的晶体元件称为晶体振
37、荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。7 段数码管显示 10 进制数，6 位显示 10000s 以内的计时情况。排阻提供压降，驱动数码管发光。开关控制计时器开闭，按钮控制暂停或继续计时。15 / 21 文档可自由编辑打印第四章 10000s 计时系统硬件设计4.1 基于 8051 单片机的计时系统电路设计在 10000s 计时系统中，采用 8051 芯片作为系统核心，其时钟电路和复位电路是8051 的最基本电路。通过 Proteus 硬件仿真平台，根据课题要求设计系统电路图，并对编写的程序进行仿真，使系统电力能够实现 10000s 以内的计时。该系统通过 12MHz
38、晶振控制时间，T0 计时器进行计时，并通过 6 位数码管显示屏输出进行显示。该系统电路原理图如下图所示：图 4-1 计时器系统电路原理图16 / 21 文档可自由编辑打印4.2 计时系统工作原理 将生成的 16 进制文件导入仿真软件，按下开始键进行仿真。按下 K1 开关，系统开始工作，定时器开始计时，并将秒数显示在数码管屏幕上。K1 开关接在单片机 P1.0 口，程序检测 P1.0 口状态，当开关闭合之后，P1.0 口为低电平，定时器开启，开始进行计时，如下图：图 4-2 按下 K1 键 在计时器处于工作状态时，按一下暂停按钮，计时器暂停计时，屏幕显示停留在按下按钮时的秒数。暂停按钮接在单片机
39、 P3.2 口，该引脚为单片机外部中断 0 的响应引脚，程序中开外部中断，并设置为下跳沿引起中断，当暂停按钮按下时，程序跳入中断子程序执行，对定时器中断状态进行取反，实现计时器的暂停与继续计时，如下图：17 / 21 文档可自由编辑打印图 4-3 按下暂停键 将 K1 开关断开，计时器停止计时，显示屏关闭。18 / 21 文档可自由编辑打印结语在本次工程实践中，我以嵌入式 C 语言课程中所学知识为基础，设计了 10000s 以内的计时器电路并进行仿真。本系统以 MCS-51 系列中的 8051 单片机为核心，基于 Keil Vision 程序设计平台和 Proteus 硬件仿真平台，能够实现
40、10000s 以内的计时。该系统通过 12MHz 晶振控制时间，T0 计时器进行计时，并通过 6 位数码管显示屏输出进行显示。在系统设计中，不断地改进程序，编译调试，生成 16 进制文件。通过 Proteus 硬件仿真平台进行硬件电路设计，并将编译生成的 HEX 文件导入进行仿真调试，实现 10000s 以内计时系统功能。通过本次课程设计，对所学嵌入式 C 语言知识进行了复习，并通过动手设计实践，对单片机 C 语言编程与硬件电路仿真有了更深层次的了解，收获丰富。19 / 21 文档可自由编辑打印参考文献参考文献1 梅丽凤 等单片机原理及接口技术M清华大学出版社，2007.82 胡辉 等单片机应用系统设计与训练M中国水利水电出版社，2004.9 3 李叶紫 等MCS-51 单片机应用教程M清华大学出版社，2004,34 王福瑞 等单片机微机测控系统设计大全M北京航空航天大学出版社，1999.35 李伯成基于 MCS-51 单片机的嵌入式系统设计M电子工业出版社，2004.7 6 栾亚群 等基于 AT89C52 单片机的微机检测与显式设计J现代电子技术，2008，31(15)：2325