郑州科技学院。
单片机》课程设计。
题目按键计数
学生姓名赵李丹
专业班级电气工程及其自动化2班。
学号 201247192
院 （系） 电气工程学院
指导教师杨瑞。
完成时间 2024年11 月 13 日
目录。1.绪论 1
2.单片机工作原理 1
2.1单片机的基本概念 1
2.2单片机的封装和逻辑符号 2
2.3引脚功能描述 2
3.系统硬件设计 4
3.1晶体振荡电路 4
3.2复位电路 4
3.3七段数码管 5
3.4按键部分介绍 6
4.软件系统设计 7
5.调试程序 9
6.单片机的程序**与** 9
6.1系统程序** 9
6.2**软件 10
7.硬件调试 10
8.结束语 12
参考文献： 13
附录一总电路图 14
附录二实物图 15
附录三 c语言源程 16
单片机自20世纪70年代问世以来，由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，**便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，以其极高的性能**比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。
本设计是设计一个用单片机控制的按键计数系统。该计数系统采用stc89c52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、led数码管以及按键电路来设计计数器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位led显示，显示时间为00～99，每1s自动加1，能正确地进行计时。
其中软件系统采用c语言编写程序，包括显示程序，加计数程序，中断，延时程序，并在keil中调试运行，并利用proteus作出**图**，简单且易于观察，在**中就可以观察到实际的工作状态。
单片机是单片微型计算机（monolithic microcomputer）的简称，是一种集成在一个芯片上的微型计算机系统。mcs-51系列单片机内部结构示意图如图2-1所示。单片机实际上是计算机主板、cpu、硬盘、内存的简化，与我们经常见到的计算机主要区别在于其结构、组成以及应用领域不同。
首先它把组成微型计算机的各种功能部件，包括cpu、随机存取存储器ram、只读存储器rom、基本输入/输出（i/o）接口电路、定时/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等部件都集成在一块芯片内，构成一个完整的微型计算机硬件，单片机在早期的自动化生产控制领域中应用得十分广泛，因此单片机常被称为微控制器（microcontroller unit），简称mcu。
单片机型号有很多种，不同型号又有多种封装外形，常用的at89c51/52、stc89c51/52/54/58单片机多采用dip40封装，也有dip20、dip28以及扁平封装等多种形式。图2-2（a）为双列直插式封装外形，（b）为扁平封装，（c）为51单片机的电路原理符号，其中电源正极和地两个端隐藏。40个引脚按功能分为4个部分，即电源引脚（vcc和vss）、时钟引脚（xtal1和xtal2）、控制信号引脚（rst、、和ale）以及i/o口引脚（p0~p3）。
图2-2 mcs-51系列单片机的引脚分布图。
1.电源引脚。
在单片机的dip40封装图中，其中40脚为单片机电源正极vcc引脚，20脚为单片机的接地vss引脚。在正常工作情况下，vcc接＋5v电源，为了保证本次设计单片机运行的可靠性和稳定性，电源电压误差不超过0.5v。
在移动的单片机系统中，用三节普通电池或计算机的usb接口电源供电，本次设计采用usb供电。
2.控制引脚。
9脚rst/vpd为复位/备用电源引脚，在此引脚外加两个机器周期的高电平就使单片机复位（reset）。单片机正常工作时，此引脚应为低电平。在单片机掉电期间，此引脚可接备用电源（＋5v）。
在系统工作的过程中，如果vcc低于规定的电压值，vpd就向片内ram提供电源，以保持ram内的信息不丢失。
30脚为锁存信号输出/编程引脚，在扩展了外部存储器的单片机系统中，单片机访问外部存储器时，ale用于锁存低8位的地址信号。如果系统没有扩展外部存储器，ale端输出周期性的脉冲信号，频率为时钟振荡频率的1/6，可用于单片机外部器件的时钟。对于eprom型单片机，此引脚用于输入编程脉冲。
29脚脚为输出访问片外程序存储器的读选通信号引脚。在cpu从外部程序存储器取指令期间，该信号每个机器周期两次有效。在访问片外数据存储器期间，这两次信号将不出现。
31脚用于区分片内外低4kb范围存储器空间。该引脚接高电平时，cpu访问片内程序存储器4kb的地址范围。若pc值超过4kb的地址范围，cpu将自动转向访问片外程序存储器；当此引脚接低电平时，则单片机只访问片外程序存储器，忽略片内程序存储器。
8031单片机没有片内程序存储器，此引脚必须接地。对于eprom型单片机，在编程期间，此引脚用于加较高的编程电压vpp，一般为＋12v。
3.单片机的i/o端口引脚。
单片机的i/o口是用来输入和控制输出的端口，dip40封装的51单片机共有p0、p1、p2、p3四组端口，分别与单片机内部p0、p1、p2、p3四个寄存器连接对应，每组端口有8位，因此dip40封装的51单片机共有32个i/o端口。
硬件电路有单片机最小系统，按键部分，数码管显示以及上拉电阻等部分组成。
单片机的最小系统是单片机可以运行程序的基本电路，也是一个微型的计算机系统。复杂的单片机系统电路都是以单片机最小系统为基本电路进行扩展设计。单片机的组成的最小系统见图3 -1所示，图中单片机型号采用stc8951rc，电路包括电源、振荡电路、复位电路，单片机内部有512b的ram和4kb rom以及输入输出接口等。
单片机内部的高增益的反相放大器与单片机的xtal1、xtal2引脚外接的晶体构成一个振荡电路作为cpu的时钟脉冲。xtal1为振荡电路入端，xtal2为振荡电路输出端。片内时钟发生器对振荡频率进行二分频，为控制器提供一个两相的时钟信号，产生cpu的操作时序。
电容cl和c2对频率有微调作用，晶振和电容的布局紧靠单片机芯片，以减少寄生电容以及干扰。
单片机复位能使cpu和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。在单片机的rst引脚上有高电平即可让单片机进行复位操作，完成对cpu的初始化处理。
在本次设计中，复位操作使用的手动复位，单片机系统开始运行时必须先进行复位操作，如果单片机运行期间出现故障，也需要对单片机复位，使单片机状态被初始化。
图3-1 单片机最小系统。
在本设计中用两位数码管显示当前数值的十位和个位，采用动态显示方式。一个两位一体数码管，由一个6位i/o（p1口）输出字形码控制显示某一字形，每个数码管的公共端由另外一个i/o口（p0口)输出的字位码控制，即数码管显示的字形是由单片机i/o口输出的字形码确定，而哪个数码管点亮是由单片机i/o口输出的字位码确定的。数码管有共阴极和共阳极两种，电路中采用共阳极数码管。
当p3.4脚有低电平输入是数码管开始计数，当p3.5有脉冲输入是启动定时器0进行自动计数；显示范围从00到99，原理图3-3。
上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，电阻同时起限流作用。
图3-3数码管。
本次设计采用单片机p3.4和p3.5两个端口外接两个按键来控制计数的开始和复位清零，工作时给单片机上电，按下开始按键开始计数，按下清零按键单片机数码管显示为00，等待下次按开始按键又重新计数，按键为点动式按键，按键要对角连接。
如图3-4所示。
图3-4按键电路图。
本次设计程序采用的是德国kiel software公司推出的一款51系列兼容单片机c语言程序设计软件，目前使用的版本为kiel vision4 。使用c语言的编程。
kiel集成的工程管理器使得开发的应用程序更加容易，keil平台把单片机系统软件部分作为一个工程对待，完整的程序设计过程包括选择工具集(对基于arm的工程)、创建新的工程和选择cpu、添加工作手册、创建新的源文件、在工程里加入源文件、创建文件组、设置目标硬件的工具选项、配置cpu启动**、编译工程和创建应用程序**、为prom编程创建hex 文件等。
针对单片机的程序设计，可以把keil应用分工程文件的创建、新建源文件并添加到工程中、程序编写、编译调试4个基本步骤。电路以单片机最小系统为硬件基础，把一个两位数码管接在p0口，低电平有效。程序采用中断，cpu响应中断请求后，即转到中断服务程序的入口，执行中断服务程序。
从中断服务程序的第一条指令开始到中断返回指令为止，这个过程称为中断处理或中断服务，程序的流程图如上图4-1所示。
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