（1）加強(qiáng)對單片機(jī)和C語言的認(rèn)識，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各部分
的工作原理、設(shè)計(jì)過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識。
（2）用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計(jì)能夠真正使用。
（3）把理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。
（4）提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力。
（5）提高實(shí)踐動手能力。
（1）用七只發(fā)光二極模擬工業(yè)控制中的7道工序，高電平點(diǎn)亮，每道工序用定時器進(jìn)行工序間的順序轉(zhuǎn)換。
（2）與此同時運(yùn)用動態(tài)掃描和定時器1在數(shù)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(shù)。
設(shè)計(jì)主要流程：
圖1-1 課程設(shè)計(jì)總流
2.控制系統(tǒng)原理分析
本次實(shí)習(xí)的中斷功能就是基于89C51單片機(jī)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，首先來簡單認(rèn)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(qū)動，以顯示電平狀態(tài)。高電平為“1”狀態(tài)，點(diǎn)亮發(fā)光二極管。對于74HC245，實(shí)物圖如下
圖2-3 74HC24實(shí)物圖
圖2-4 74LS245結(jié)構(gòu)圖
引腳定義：
第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)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”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“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(dǎo)通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)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(jié)構(gòu)圖
八段數(shù)碼管顯示電路由8155的PB0、PB1經(jīng)74LS164“串轉(zhuǎn)并”后輸出得到。6位位碼由8155 的PA0口輸出，經(jīng)uA2003反向驅(qū)動后，選擇相應(yīng)顯示位。74LS164是串行輸入并行輸出轉(zhuǎn)換電路，串行輸入的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)位地址輸出數(shù)據(jù)，然后向時鐘位地址輸出一高一低兩個電平就可以將數(shù)據(jù)位置到74LS164中，并且實(shí)現(xiàn)移位。向顯示位選通地址輸出高電平就可以點(diǎn)亮相應(yīng)的顯示位。
圖2-6 74LS164引腳結(jié)構(gòu)圖
引腳信息：
符號 | 引腳 | 說明 |
DSA | 1 | 數(shù)據(jù)輸入 |
DSB | 2 | 數(shù)據(jù)輸入 |
Q0~Q3 | 3~6 | 輸出 |
GND | 7 | 地 (0 V) |
CP | 8 | 時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)） |
/M/R | 9 | 中央復(fù)位輸入（低電平有效） |
Q4~Q7 | 10~13 | 輸出 |
VCC | 14 | 正電源 |
功能概述：
74LS164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)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(fù)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(qiáng)制所有的輸出為低電平。
字段碼:
圖2-7 數(shù)碼管數(shù)字代碼表
P1口的P1.0~P1.6接七只發(fā)光二極管，P1.7接報(bào)警器，P3.4接開工啟動開關(guān)，P3.2接外部故障輸入模擬開關(guān)。
主程序流程圖：當(dāng)程序啟動，開啟中斷，并使P1、P3口初始化，當(dāng)給start開始信號即P3.4得電時，運(yùn)行主程序中使發(fā)光二極管得電的程序，從L0至L7，按順序每次只點(diǎn)亮一只二極管，并延時一段時間，然后點(diǎn)亮下一只二極管，當(dāng)?shù)谄咧欢䴓O管得電延時完成后，程序跳轉(zhuǎn)到工序1開始的地方，按此規(guī)律從工序1到工序7依次循環(huán)進(jìn)行下去。
中斷服務(wù)子程序：當(dāng)外部故障輸入模擬開關(guān)即P3.3得電時，運(yùn)行中斷子程序，先使P1=0x00即關(guān)閉輸出保護(hù)現(xiàn)場，speak=1使報(bào)警器報(bào)警。然后判斷故障情況，如果故障清除，則恢復(fù)現(xiàn)場跳出中斷子程序回到主程序；如果故障沒有清除，則報(bào)警器繼續(xù)報(bào)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(yīng)報(bào)警開關(guān)，用P1.7對應(yīng)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(guān)
sbit test = P1^0; /*定義變量，報(bào)警P1.7；啟動P3.4；外部故障開關(guān)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(bào)警程序，循環(huán)報(bào)警*/
void main() 主函數(shù)
{
IE=0x84;
IP=0x04;
PSW=0x00; /*輔助繼電器賦值，允許外部中斷；優(yōu)先級別最高*/
while(1) 循環(huán)
{
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(yīng)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(jìn)行更改，來達(dá)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(guān)，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(biāo)志位為1時，允許INT0中斷；EA = 1;表示中斷總控制開關(guān)，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(jìn)入延時函數(shù)調(diào)用。其中while (cnt-- !=0)表示從1000往下減1。
顯示設(shè)計(jì)程序是在八段數(shù)碼顯示設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)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(shù)據(jù)時，保持固定不變。
點(diǎn)開軟件，進(jìn)入程序編譯系統(tǒng)。點(diǎn)擊菜單欄“項(xiàng)目”，選擇下拉框里面的“新項(xiàng)目”。如下圖4-1所示。
圖 4-1 新建項(xiàng)目
新建項(xiàng)目是要選擇“Atmel”下拉框中的“AT89C51”然后點(diǎn)擊確定。如下圖
圖4-2 目標(biāo)選擇設(shè)備
新建項(xiàng)目之后，需要點(diǎn)擊“新建一個文件”在項(xiàng)目目錄下新建程序編譯文件。
之后點(diǎn)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(yīng)。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(xiàn)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(biāo)文
編寫完程序添加到組之后開始調(diào)試，首先檢查程序是否有錯誤，單擊“編譯當(dāng)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(biāo)文件”；如果編譯過程中出現(xiàn)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(biāo)文件之后需要先設(shè)置好通訊借口，計(jì)算機(jī)需要與硬件設(shè)備向通訊，需要設(shè)置合理的通訊方式。本調(diào)試中使用（U）：Keil Monitor-51 driver,保護(hù)接口選擇Com3，波特率選用38400，其他默認(rèn)。
通訊方式選擇后啟動調(diào)試，單擊菜單欄中“啟動/停止調(diào)試（D）”開始調(diào)試。然后可選擇運(yùn)行到指定位置來檢驗(yàn)程序是否能正常運(yùn)行。一直檢查無誤后，可直接點(diǎn)擊“運(yùn)行”觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(guān)撥在上面，K2撥在上面。
（3）用連續(xù)方式從起始地址0580H開始運(yùn)行程序（輸入0580后按EXEC鍵），此時應(yīng)在等待開工狀態(tài)。
（4）K1撥至下面（顯低電平），各道工序應(yīng)正常運(yùn)行。
（5）K2撥至下面（低電平），應(yīng)有聲音報(bào)警（人為設(shè)置故障）。
（6）K2撥至上面（高電平），即排除故障，程序應(yīng)從剛才報(bào)警的那道工序繼續(xù)執(zhí)行。
實(shí)驗(yàn)中延時的時間的計(jì)算為DELAY1t=20*125*200*12*2/12000000=1S; 分別代表的含義為：20、125、200是循環(huán)的次數(shù)相乘，12代表一個指令周期為12個機(jī)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(jī)器周期。
在實(shí)驗(yàn)中可以觀察到VL1～VL7依次按照1～７秒間隔循環(huán)亮起。在故障出現(xiàn)時能夠保護(hù)現(xiàn)場，待故障消除后從現(xiàn)場又開始循環(huán)。
數(shù)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(shù)。
通過本設(shè)計(jì)，我們大家對單片機(jī)的工作原理以及運(yùn)用要求有了更進(jìn)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(shè)計(jì)的控制要求有兩個，一個是用七只發(fā)光二極管模擬工業(yè)控制中的7道工序，高電平點(diǎn)亮，每道工序用定時器進(jìn)行工序間的順序轉(zhuǎn)換。另一個是在第一個的基礎(chǔ)上運(yùn)用動態(tài)掃描和定時器1在數(shù)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(shù)。我們首先收集了大量的資料，查找有關(guān)集成芯片和器件的文獻(xiàn)，只有對各種元器件有了充分的了解之后我們在實(shí)際的操作才會更快。
在完成第一個發(fā)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(shè)置的燈的閃光時間太短，就是說燈是按照要求在點(diǎn)亮，但是由于點(diǎn)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(shè)計(jì)的每一個細(xì)節(jié)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(rèn)真對待每一個細(xì)節(jié)，不能得過且過，不求甚解。
在編程方面一直是我的弱項(xiàng)，好多程序我都搞不明白，這個時候我都會盡量去問同學(xué)，在課程設(shè)計(jì)的過程中，同學(xué)之間的相互幫助是相當(dāng)重要的，有時自己的一個坎半天都過不去，但是說不定同學(xué)的一個點(diǎn)撥，我們就通了。所以，我們要學(xué)會團(tuán)結(jié)協(xié)作，這樣，才會事半功倍。這次的設(shè)計(jì)教會我們的不止是專業(yè)知識，在生活道理上也教會了很多，讓我們終生受益。
單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)格式評分標(biāo)準(zhǔn)裝訂首頁.docx
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