基于单片机倒计时系统毕业论文

基于单片机倒计时系统毕业论文内容摘要：

使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时， P2 口送出高 8位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器时， P2 口线上的内容在整个访问期间不改变。 P3 口： P3 是一个带内部上拉电阻 的 8 位双向 I/O 口， P3 的输出缓冲级可驱动 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写 “1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 做输入口使用时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。 P3 口 除了作为一般的 I/O 口线，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示： 表 P3 口的第二功能 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断 0） INT1（外中断 1） T0 （定时 /计数器 0） T1 （定时 /计数器 1） WR （外部数据存储器写选通） RD （外部数据存储器读选通） RST ：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个周期以上高电平将使单片机复位。 ALE／ PROG ：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低八位字节。 即使不访问外部存储器， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 PSEN ：程序存储允 许输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C51由外部程序存储器取指令时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部存储器，这两次有效的 PSEN 信号不出现。 EA/VPP ：外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 15 15 － FFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是 :如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 VCC 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 XTAL1 ：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2 ：振荡器反相放大器的输出端。 机器周期和指令周期 (1) 时钟周期 时钟周期 T 又称为振荡周期，由单片机片内振荡电路 OSC 产生，常定义为时钟脉冲频率的倒数，是时序中最小的时间单位。 本设计中单片机时钟频率为12MHz，则它的时钟周期 T 应为 1/12us。 因为，时钟周期的时间尺度不是绝对的，而是一个随时钟脉冲频率而变化的参量。 (2) 机器周期 机器周期定义为实现特定功能所需要的时间，通常由若干时钟周期 T 构成。 MCS51 的机器周期没有采用上述方案，它的机器周期时间是固定不变的，均由12 个 时钟 周期 T 组成。 (3) 指令周期 指令周期是时序中最大的时间单位，定义为执行一条指令所需要的时间。 由于机器执行不同指令所需要的时间不同，因此不同指令所包含的机器周期也不相同。 通常，包含一个机器周期的指令称为单周期指令，包含两个机器周期的指令称为双周期指令，等等。 指令的运算速度和指令所包含的机器周期数有关，机器周期数越少的指令执行速度越快。 MCS51 单片机通常可以分为单周期指令、双周期指令和四周期指令等三种。 四周期指令只有乘法和除法指令两条，其余均为单周期和双周期指令[3]。 LCD 简介 LCD 显示器的基本结构和特点 液晶 （ Liquid Crystal） 为一半透明之物质 [6]，同时兼具有固体的结晶次序性九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 16 16 与液体的流动性，也被称为中间相物质，由于液晶具有规则分子排列的特性，当受到电场等外部刺激时，液晶分子排列会产生变化而具有光电效应之特性（ Electro Optic Effect） ，利用此特性可应用在显示用元件上。 一般液晶显示器使用的液晶材料，并非单一的液晶分子，原因是单一液晶材料无法达到 LCD 在低电压驱动、高速化之要求，故使用时必需混和 10 种～ 20种不同的 液晶材料，才可在热安定性、光安定性等特性上达到显示器的要求。 此外， LCD 面板制造商也会考虑显示器种类、用途、使用地区之温度等因素，选择适当的配方。 液晶材料是液晶显示器结构中上下玻璃板间的半透明介电材料，功能类似光电开关，其原理是利用上下电极通电后，电场产生变化使得液晶分子因介电方向性与导电异方向性而出现旋光性，光线因液晶长轴与短轴折射率不同而产生不同之穿透度，再配合配向膜与偏光板之作用，即可产生光线 ONOFF 之变化。 液晶显示器的特点： (1) 低压微功耗 ， 工作电压 35V，每平方厘米液晶显示屏工作电 流只有几个 uA。 因此液晶显示器件成为电池供电的电子设备的首选显示器件； (2) 平板型结构 ， 液晶显示器的基本结构是由两片玻璃组成的很薄的盒子 ， 这种结构的优点 ： 一是使用方便 ,二是工艺适于大批量生产 ， 目前的液晶生产线大都采用集成化生产工艺； (3) 寿命长 ， 器件本身几乎没有什么劣化问题 ； (4) 被动显示，环境光线越强，显示内容越清晰，人眼所感受的外部信息90%以上是外部物体对光的反射，而不是物体本身发光，所以被动显示更适合人的视觉习惯，不会引起疲劳， 这在大信息量、高密度显示、长时间观看时尤为重要； (5) 显示信息量大，易于彩色化， 液晶彩色化非常容易，方法也很多； (6) 无电磁辐射； 液晶显示器具有体积小、外形薄、重量轻、耗能少、工作电压低、无辐射，特别是视域宽、显示信息量大等优点。 随着测控技术的日益发展，液晶显示器已被广泛应用于各种仪器仪表、电子显示装置等场合，成为测量结果显示和人机对话的重要工具。 液晶显示器按其功能可分为 3类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。 前 2种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果。 九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 17 17 本章小结 单片机的发展过程大致可分为三个阶段，分别是 SCM 阶段、 MCU 阶段与SOC 阶段。 现在，单片机已经广泛应用于 仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及工业控制等领域。 AT89C51 是 MCS51 系列单片机的典型产品，常见的 AT89C51 芯片上，集成了一个小型计算机的各个组成部分 ， 它有 4K 字节的可重擦写 Flash 闪速存储器 和 32 个可编程 I/O 口线。 MCS51 的机器周期时间是固定不变的，均由 12 个机器周期 T 组成。 指令的运算速度和指令所包含的机器周期数有 关，机器周期数越少的指令执行速度越快。 液晶显示器的基本结构是由两片玻璃组成的很薄的盒子 ， 具有体积小、外形薄、重量轻、耗能少、工作电压低、无辐射 等优点。 LCD1602 是 16*2 的 8 位液晶 显示器， 它 采用标准的 16 脚接口 ，内部 已经存储了 160 个不同的点阵字符图形。 它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 1602 液晶显示模块可以和单片机 AT89C51 直接接口， 然后又分别介绍了硬件设计中的键盘模块、起振模块和蜂鸣器模块。 中断机制 硬件中断和软件中断 硬件中断是通过外部的硬件产生的，所以也常常把硬件中断称为外部中断 [9]。 硬件中断又分为两类：一类叫非屏蔽中断，另一类叫可屏蔽中断。 非屏蔽中断是通过 CPU 的 NMI（ nonmaskable interrupt）引脚进入的，它不受中断允许标志 IF的屏蔽，并且在整个系统中只能有一个非屏蔽中断。 可屏蔽中断是通过 CPU 的INTR（ interrupt）引脚进入的，并且只有当中断允许标志 IF 为 1 时，可屏蔽中断才能进入，如果中断允许标志 IF 为 0，则可屏蔽中断受到禁止。 软件中断是 CPU 根据软件中的某条指令或者软件对标志寄存 器中的某个标志设置而产生的。 从软件中断的产生过程来说，完全和硬件电路无关。 MCS51系列中， 8051 子系列有 5 个中断源， 8052 子系列有 6 个中断源，它们是外部中断 0 和 定时器 0 和 1 中断、串行和定时器 2 中断（定时器 2 中断只有 89S52/8032才有）。 这个中 断源矢量、系统设定如表 所示 [8]。 九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 18 18 表 中断 源及功能 定时器 /计时器 定时器 /计时器的结构 单片机中与定时器有关的特殊功能寄存器有： TMOD,TCON， TH0， TL0，TH1 和 TL1。 TMOD 是模式控制寄存器，其中两位控制两个定时器 ／计数器的工作方式； TH0， TL0， TH1， TL1 是时间常数寄存器，用来存放定时或计数的初值； TCON 是控制寄存器，它控制定时器／计数器的启动和关闭 [10]。 中断源 中断矢量 说明 外 部 中 断 0 INT0 0003H 从 引脚的外部中断请求 定时器 0 溢出中断 000BH 定时器 0 溢出使 TFO 位置，发出中断申请 外 部 中 断 1 1INT 0013H 从 引脚上的外部中断申请 定时器 1 溢出中断 001BH 定时器 1 溢出使 TF1 位置，发出中断申请 串行口中断 0023H 一帧发送或接收完成后使发送或接收中断标志 TI RI 置位 定时器 2 中断 002BH 定时器 2 溢出使 TF2 位置，发出中断申请 九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 19 19 定时器 /计数器的计数信号 定时器／计数器有定时和计数两种功能，其内部实质上是加法计数器。 当定时器／计数器设置为定时工作方式时，该加法计数器对片内机器周期脉冲计数，计数的输入信号是内部时钟脉冲，即每过一个机器周期，计数器加 1，直到溢出。 因每个机器周期等于 12 个振荡周期，所以计数速率为振荡频率的 1／ 12。 由于定时器从初值开始加 1 计数 直到溢出所需的时间是固定的，所以称为定时方式。 显然定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。 定时器／计数器设置为计数工作方式时，通过引脚 T0（ ）和 T1（ ）对外部信号脉冲计数，在每个机器周期的 S5P2 期间采样引脚的输入电平。 若前一个机器周期采样值为 “1”，下一个机器周期采样值为 “0”，内部加法计数器的值加 1。 程序结构类型 汇编语言的基本结构 汇编语言是和机器密切相关的 [11]，是面向机器的语言。 其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。 但是不同的 CPU，其汇编语言可能有所差 异，所以不易移植。 C 语言是一种结构化的高级语言 ， 其优点是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。 缺点是占用资源较多，执行效率没有汇编高。 该系统软件全部采用汇编语言编写，汇编语言有三种基本结构：顺序结构、选择结构、和循环结构。 1. 顺序结构 它是一种最基本的、最简单的编程结构。 在这种结构中，程序由低地址向高地址顺序执行指令程序。 2. 分支结构 分支程序结构可以分为两种形式，如图 所示。 九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 20 20 图 分支程序结构 它们分别相当于高级语言中的 IFTHENELSE 语句和 CASE 语句，根 据不同条件做不同的处理。 在分支结构中，程序首先对一个条件语句进行测试。 当条件为真时，执行一个方向的程序，当条件为假时，执行另一个方向的程序。 T 代表条件，当 T 条件成立是，执行 A 操作，否则执行 B 操作。 本次设计中多次用到分支程序结构。 例如在进行键盘判别时分支程序则必不可少。 如下一段程序则是键盘判别的一部分 KEY0: JB ,KEY1。 判断 是否按下，若没按下则跳转到 KEY。 若按下则顺序执行下一句 VP4: JB ,VLP4。 判断 P2， 7 是否按下，若没按下则跳转到 VLP4。 若按下则顺序执行下一句 „„ CJNE A,00,KEY0。 比较寄存器 A 的值是否等于 0，不等时跳转。 到 KEY0，若相等则顺序执行 MOV HOUR,23 MOV A,HOUR „„ VLP3: JNB ,VLP4。 判断 是否按下 KEY1: JB ,KEY2 VP5: JB ,VLP5 „„ 九江职业技术学院电器学院电子工程系毕业论文 21。