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武汉职业技术学院电信学院

毕业论文

论文题目

作 者：XXX

班 级：电信07304班 学 号：999999 指导教师：XXX 论文成绩：

日 期：9999-99-99

武汉职业技术学院电信学院09届毕业论文

中文提要：该设计是基于单片机的智能控制，采用了89C2051微型单片

机来实现两位倒计时器的功能。89C2051集成了独立元件所达到的功能，把采用数字电路的逻辑思想转换成软硬件结合的设计思路。由于软件具有可编程控制性，使得设计更加灵活。目前学生适合于C语言和汇编语言来编写程序，这与单片机本身具有的兼容性是相适应的，只需要做串行口的测试。这个设计主要涵盖了逻辑功能测试、模数混合电路的设计，proteus的仿真软件，Protel 99se的PCB板制作，同时在Keil软件中编制程序，进行相应的编译和仿真，完成系统的软件设计部分。其中运用了仿真功能测试使得电路前端设计更加合理化，同时让电路的验证得以保证。最终设计的结果是能实现从999的顺序倒置递减。 论文主要分为摘要、系统概述、方案论证、模块电路解析、硬件调试、软件调试参考文献及附件部分。在制作过程中得到了老师的悉心指导，使得这次设计能够顺利的完成。

关键词：内容使用12号宋体字，段首空两格，词间空三格。

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目 录

一、系统概述 ................................ 1

1.1 绪论 .................................................................................................................................... 1

1.2设计任务 ............................................................................................................................. 1 1.3 proteus的特点及应用 ........................................................................................................ 1 1.4 keil的特点及应用 .............................................................................................................. 2 1.5单片机AT89C2051 ............................................................................................................ 2

二、PROTEUS的基本应用 ...................... 4

2.1 proteus中仿真点亮一个LED指示灯 .............................................................................. 4

三、 倒数定时器的设计 ....................... 6

3.1整体硬件结构 ..................................................................................................................... 6

3.2 硬件方案论证 .................................................................................................................... 6 3.3 硬件实现 ............................................................................................................................ 6 3.4 硬件调试 ............................................................................................................................ 8 3.5软件结构 ............................................................................................................................. 8

致谢 ........................................ 9 附录 ....................................... 10

附录一：整机电路图 ............................................................................................................. 10 附录二：元件RET报表 ....................................................................................................... 10 附录三：源程序代码 ............................................................................................................. 11

参考文献 ................................... 12

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一、系统概述

1.1 绪论

本课题是利用单片机来控制交通灯，将我们所学的单片机和软件proteus结合起来来完成我们的毕业设计，从而来检验我们大学所学的内容。Proteus ISIS 是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件，它运用Windows操作系统，可以仿真，分析各种模拟器件和集成电路。在电脑上将程序写入然后利用软件点亮电路即可。

1.2设计任务

a、上电时显示999，第一次按下SP1后就开始计数 b、第二次按SP1后，计数停止 c、第三次按SP1后，计数清零 d、第四次按下倒计时

可以适当补充一点

1.3 proteus的特点及应用

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

Proteus软件具有3大功能模块：

（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具； （2）PROSPICE混合模型SPICE仿真； （3）ARES PCB设计。

Proteus软件可以仿真51系列、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。

Protues中提供了丰富的资源：

（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

（2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以

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将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

Protues支持软件仿真：

支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。

随着科技的发展，“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可降低工程制造的风险。相信在单片机开发应用中PROTEUS也能茯得愈来愈广泛的应用。

1.4 keil的特点及应用

Keil uVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言，以及调试简单方便等特点。

Keil主要运用于企业的程序调试。在企业程序设计里（把企业商务类型的软件开发叫企业程序设计，把单片机与驱动程序这样接触底层汇编与硬件相关的程序设计叫底层程序设计），调试一般都用来跟踪变量的赋值过程，以及查看内存堆栈的内容，查看这些内容的目的在于观察变量的赋值过程与赋值情况从而达到调试的目的。由于企业程序的宿主就是开发它的计算机本身，因此企业程序设计比起底层程序设计，特别是单片机的程序设计调试来的更直观，调试也更方便。

1.5单片机AT89C2051

单片机AT89C2051的引脚如图1所示。

20个引脚功能为： VCC 电源电压 GND 接地

RST 复位输入 当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”

XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入

XTAL2 来自反向振荡放大器的输出

P1口 8位双向I/O口。引脚P1.2～P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的

图1 AT89C2051的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出

缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；

P1口引脚写入“1” 后，可用作输入。在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。

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P3口 引脚P3.0～P3.5与P3.7为7个带内部上拉的双向I/0引脚。P3.6在内部已与片内比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。

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二、PROTEUS的基本应用

2.1 proteus中仿真点亮一个LED指示灯

首先使用单片机51编写一个灯亮的程序，使用Keil uVision2同步仿真调试程序，然后在proteus中进行仿真测试，结果与Keil结果一致。AT89C51中，经常用P0端口驱动外部负载，在这里，通过Proteus用P0.0端口驱动一个LED指示灯，用Keil编程，驱动该LED指示灯亮。

这里我们直接在P0.0口接一个LED灯。其电路图1所示。

图1 Proteus驱动LED硬件电路图

程序见如下。 ORG 0000H LJMP MAIN

ORG 0030H

MAIN：MOV A,#0FFH MOV P1，A SJMP $ END

通过Protues仿真LED灯随着程序的写入被点亮，说明电路连接正确，程序输入正确，圆满完成第一阶段课题研究。为后续课题研究做铺垫。

在Keil中，对单片机的汇编文件的Debug进行设置，选择使用Proteus VSM Simulator进行调试。如图2所示。

然后，对程序进行调试，当程序运行时，由P0.0口驱动的LED指示灯点亮。

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图2 KEIL Debug 设置图

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三、 倒数定时器的设计

3.1整体硬件结构

把结构图稍微说明一下，由哪几个部分组成，如图3所示。

报警部分 单片机控制 显示部分 驱动部分 频率提供

图3 系统硬件框图

3.2 硬件方案论证

（一）控制部分

方案：选择89C2051单片机，由于74系列、40系列小规模数字芯片设计的倒计时器非常多，但有显示不直观，调整参数不灵活，计时精度低（采用RC振荡）等缺点。2051内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。2051将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，节省了成本，提高了系统的性价比。因此采用89C2051单片机作为倒计时器的核心器件。

（二）频率部分

方案：选择XTAL 6MHz晶振，晶振的品质因素Q和特性阻抗都非常高，而且接入系数很小，因此具有很高的频率稳定度。工作电压在2.6-5.5V之间，I/O口的输出电压能够提供这个无源晶振的正常振荡。

（三）驱动部分

方案：选择三极管驱动，1K的上拉电阻，限流作用使得三极管工作于放大状态，它同时起到片选某个数码管的作用，也就是开关单片机输出0和1控制数码管的亮与灭。另外三极管成本低，硬件连接方便。

3.3 硬件实现

整机由89C2051、三位led数码管、K1-K10、R、T等元器件组成。89C2051内部T1定时器完成100mS定时中断功能。为了减少硬件，由89C2051的P1口直接输出led的段码，BCD转换由软件完成。位选码由P3.0，P3.1，P3.7输出。

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键盘扫描与led位选码的脚共用，由于89C2051的灌入电流：20mA，故直接驱动蜂鸣器、PNP晶体管。Led数码管采用共阴型。

整机电路图见附录附图1。 （一）时分显示部件

二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，接入-5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。

众所周知，LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换。从LED数码管结构原理可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。各段码位与显示段的对应关系如表1所示。

表1 各段码位的对应关系

段码位 显示段 D7 dp D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D1 b D0 a 需说明的是当用数据口连接LED数码管a～dp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，??D7位与dp段连接，如表1所示，表2为用于LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码。

表2 LED显示段码

字型 0 1 2 3 4 5 6 7 8 共阴极段码 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 字型 9 A B C D E F 空白 P 共阴极段码 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 00H 73H 注： “空白”字符即没有任何显示。 7

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3.4 硬件调试

系统板上硬件连线

1．把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.7/AD7端口用8芯排线连接到三极管驱动区域中的任一个电阻端口上；要求：P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，??，P0.7/AD7对应着h。

2．把“单片机系统”区域中的P2.0/A8－P2.7/A15端口用8芯排线连接到三极管驱动区域中的任一个电阻端口上；要求：P2.0/A8对应着a，P2.1/A9对应着b，??，P2.7/A15对应着h。

3．把“单片机系统”区域中的P3.5/T1用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上。

3.5软件结构

稍微说明一下，写几句话

具体程序见附录三

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致谢

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附录

附录一：整机电路图

VCCGND1010U1PST(RXD)P3.0(TXD)P3.1XTAL2XTAL1P3.2p3.3(T0)P3.4(T1)P3.5GND1234567891020191817161514131211VCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7S2S3S4U2BELLVCC12345678DPYaabcfbgdeecdfdpgdp38Q1R9R101K1KY8J121VCCGNDPNP9989C2051Q2PNPS1C1104pF98DS11aDPY_7-SEG_DP2b3cf4d5ee6f7g8dpDPYa3gdbcdpDS21aDPY_7-SEG_DP2b3cf4d5ee6f7g8dp10R1R2R3R4R5R6R7R8C21K1K1K1K1K1K1K1K100uFDPYa3DS3DPY_7-SEG_DPbcdpgd 附录二：元件RET报表

[C1 RAD0.1 104pF] [C2 RB.2/.4 100uF]

[DS1 SMG DPY_7-SEG_DP] [DS2 SMG DPY_7-SEG_DP] [DS3 SMG DPY_7-SEG_DP] [J1 SIP2]

[Q1 TO-92A PNP] [Q2 TO-92A PNP] [R1 AXIAL0.4 1K] [R2 AXIAL0.4 1K] [R3 AXIAL0.4 1K] [R4 AXIAL0.4 1K] [R5 AXIAL0.4 1K] [R6 AXIAL0.4 1K] [R7 AXIAL0.4 1K] [R8 AXIAL0.4 1K] [R9 AXIAL0.4 1K]

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[R10 AXIAL0.4 1K] [S1 RAD0.3] [S2 RAD0.3] [S3 RAD0.3] [S4 RAD0.3]

[U1 DIP20 89C2051] [U2 SIP2 BELL] [Y XTAL1]

附录三：源程序代码

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参考文献

[1] 余发山.王福忠等.《单片机原理及应用技术》.中国矿业大学出版社.2003.

[2] 何立民.《单片机应用技术选》.北京航空航天大学出版社.1995. [3] 吴金戍.沈庆阳.《8051单片机实践与应用》.清华大学出版社.2004. [4] 何立民.《MCS-51系列单片机应用系统设计》.北京航空航天大学出版社.

[5] 孙和平.《单片机原理及其接口技术》.冶金工业出版社.2003. [6] 严天峰.《89C51单片机I/O口模拟串行通信实现方法》.周立功单片机网.

[7] 谢自美.《电子线路设计·实验·测试》.华中科技大学出版社.2005. [8] 周润景.张丽娜.《基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真》.北京航空航天大学出版社.2006.

[9] 周润景.《PROTEUS在MSC-51&ARM7系统中的应用百例》.电子工业出版社.2006.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/11l6.html