沈阳理工大学课程设计I课 程 设 计 任 务 书学 院信息科学与工程专 业测控技术与仪器学生姓名李晗学 号设计题目百位（开关）计数器内容及要求：keil c 程序设计是测控技术与仪器专业的专业基础课。本设计是对该课程综合应用能力的检验，在鼓励学生熟悉基本原理的前提下，注重与实际应用相联系，提出自己的方案，完善设计。1、熟悉单片机及被控对象的工作原理；2、提出可行设计方案；3、根据方案设计硬件电路、绘制电路原理图；4、软件编程并调试；5、系统调试；5、完成课程设计报告。进度安排：第 18 周（2012 年 12 月 29 日-2013 年 1 月 7 日）：布置设计任务，查资料，完成总体方案设计，系统硬件电路设计，系统软件编写并调试，验收答辩。指导教师（签字）2012 年 11 月 24 日学院院长（签字）2012 年 11 月 24 日沈阳理工大学课程设计II摘 要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本课程设计报告主要介绍了一个基于 89C51 单片机的开关计数的设计，详细描述了利用开关计数系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统实现计数和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点。关键词关键词：单片机 89C51;开关;开关计数器。沈阳理工大学课程设计III目录1.设计背景 .4 1.1 课题背景 .4 1.2 设计内容 .5 2系统总体设计 .5 3.硬件系统介绍 .5 3.1 80C51 单片机的介绍 .5 3.1.1 80C51 单片机主要特性.7 3.1.2 80C51 单片机管脚图.7 3.1.3 80C51 单片机的中断系统.10 4硬件电路设计 .11 4.1 开关计数电路硬件设计 .11 4.1.1 晶振电路.11 4.1.2 显示器.12 4.1.3 操作电路.12 4.1.4 总电路图.13 5.主要元器件 .13 6软件编程 .13 7调试 .17 8设计总结 .17 9.参考文献 .18沈阳理工大学课程设计4引言引言计数是一种最简单的基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量，计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制中对指令的地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算中做乘法，除法运算时记下加法，减法的次数。计数器可以用来显示产品的工作状态，计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频，定时，产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等，但是并无法显示计算结果，一般是通过外接 LED 或 LCD 才能显示，随着科学技术的不断提高，计数器的计数范围也越来越大。计数器的产生意义重大，在人类文明的进步过程中是不可缺少的。1.设计背景1.1 课题背景随着计数器技术的不断发展与进步，计数器的种类越来越多，应用的范围越来越广，随之而来的竞争也越来越激烈。过硬的技术也成为众多生产厂商竞争的焦点之一。厂商为了在竞争中处于不败之地，从而不断地改进技术，增加产品的种类。现计数器的种类以增加到：电磁计数器、电子计数器、机械计数器（拉动机械计数器、转动机械计数器、按动机械计数器、测长机械计数器） 、液晶计数器等。计数器的应用范围也遍布印刷、纺织、印染、针织、电缆、电讯、军工、轻工、机械、开关、断路器、矿山、实行多班制的纺织行业的织布机、织带机、制线、制带、造纸、制革、薄膜、高压开关电器产品、试验设备，印刷设备、短路器、医疗、纺织、机械、仓库和码头的货运、行人及车辆过往的数量计数、冶金、食品、国防、包装、配料、石油、化工、发电、机床、仪表、自动化控制等行业。沈阳理工大学课程设计51.2 设计内容1.利用开关的闭合和断开进行计数（计数范围：0-99） ，将计数值准确显示出来2.用光电管用来检测是否有物体经过，数码管显示光电管检测到物体的数量，数值可设置，本设计设定为 09999，上电显示初始值 0000，计数上限为 9999。用显示屏准确记录数值的变化。2系统总体设计 根据设计内容，开关计数器系统可以分为手动对信号输入端的输入，数码管显示和清零模块。具体模块有主电源模块，手动操作模块，计数值显示，晶振模块。系统总体设计框图如图所示开关计数系统框图3.硬件系统介绍3.1 80C51 单片机的介绍80C51 单片机最初是由 Intel 公司开发设计的，但后来 Intel 公司把 51 核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上出现了各式各样的但均以 51 为内核的单片机，倒是 Intel 公司自己的单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容 51 指令、并在 51 的基础上扩展一些功能而内部结构是与 51 一致的。80C51 有 40 个引脚，4 个 8 位并行 I/O 口，1 个全双工异步串行口，同时内含 5 个中断源，2 个优先级，2 个 16 位定时/计数器。80C51 的存储器系统由 4K 的程序存储89C51主控制器数值显示手动操作主电源晶振电路沈阳理工大学课程设计6器(掩膜 ROM)，和 128B 的数据存储器(RAM)组成。【3】80C51 单片机的基本组成框图见图 3-1。【3】时钟电路ROM/EPROM/Flash 4KBRAM128B SFR 21个定时个/计数器2CPU总线控制中断系统 5个中断源 2个优先级串行口 全双工1个4个并行口XTAL2XTAL1RST EAALEPSENP0P1P2P3VssVcc图 3-1 80C51 单片机结构由图 3-1 可见，8051 单片机主要由以下几部分组成：cpu 系统8 位 cpu，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。存储器系统4K 字节的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可外扩至 64KB）；128 字节的数据存储器（RAM，可再外扩 64KB）；特殊功能寄存器 SFR。I/O 口和其他功能单元4 个并行 I/O 口；2 个 16 位定时计数器；1 个全双工异步串行口；沈阳理工大学课程设计7中断系统（5 个中断源，2 个优先级）。3.1.1 80C51 单片机主要特性1. 一个 8 位的微处理器(CPU)。2. 片内数据存储器 RAM(128B)，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89 系列单片机最多提供 1K 的 RAM。3. 片内程序存储器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带 ROM/EPROM，如 8031，8032，80C31 等。目前单片机的发展趋势是将 RAM 和 ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的 89 系列单片机分别集成了 16K、32K、64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。4. 四个 8 位并行 IO 接口 P0P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。5. 两个定时器计数器，每个定时器计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的 52 系列单片机都会提供 3 个 16 位定时器/计数器。6. 五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只 5 个中断源，例如SST89E58RD 就有 9 个中断源。7. 一个全双工 UART(通用异步接收发送器)的串行 IO 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。8. 片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为 12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达 40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。3.1.2 80C51 单片机管脚图沈阳理工大学课程设计8图 3-2 80C51 单片机管脚图部分引脚说明：时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2：XTAL2(18 脚)：接外部晶体和微调电容的一端；在 8051 片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。要检查 8051/8031 的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脉冲信号输出。XTAL1(19 脚)：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。控制信号引脚 RST,ALE,PSEN 和 EA：RST/VPD(9 脚)：RST 是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源 Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将5V 电源自动两个机器周期(24 个时钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。RST 引脚的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，为 RAM 提供备用电源，以保证存储在 RAM 中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。沈阳理工大学课程设计9ALE/PROG(30 脚)：地址锁存允许信号端。当