基于MCS-51单片机的多功能定时器设计.doc

目 录 第1章 绪 论 1 1.1 课题背景 1 1.2 课题来源 2 1.3 本章小结 2 第2章 MCS-51单片机的结构 3 2.1 控制器 3 2.1.1 程序计数器PC（Program Counter） 3 2.1.2 指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 4 2.2 存储器的结构 4 2.3 并行I/O口 6 2.4 时钟电路与时序 7 2.5 单片机的工作方式 7 2.6 单片机的性能特点 10 2.7 单片机的应用领域 10 2.8 本章小结 11 第3章 电路的硬件设计 12 3.1 复位电路 12 3.2 时钟电路 13 3.3 按键电路 13 3.4 相关控制电路 14 3.4.1 加热电路 14 3.4.2 控制打铃电路 15 3.4.3 时间表显示电路 16 3.5 数码管显示电路 16 3.6 电源电路设计 17 3.7 本章小结 17 第4章 电路的软件设计 18 4.1 软件程序内容 18 4.2 软件流程图 18 4.3 定时程序设计 22 4.3.1实时时钟实现的基本方法 22 4.3.2 实时时钟程序设计步骤 23 4.4 MCS-51的中断 23 4.5 程序说明 26 4.6 本章小结 27 第5章 电路仿真 28 5.1 仿真结果 28 5.2 仿真中出现的问题及解决办法 28 5.3 本章小结 28 第6章 结论与展望 29 6.1 结论 29 6.2 单片机的发展趋势 29 参考文献 31 附 录 32 致 谢 41  第1章 绪 论 1.1 课题背景 单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。 按照内部数据通道的宽度，单片机可分为4位、8位、16位及32位等。单片机的中央处理器（CPU）和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种地址访问方式、多种跳转、乘除法运算、状态监测、中断处理等，增强了实时性。 单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿（Princeton）结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。 单片微型计算机自从问世以来，作为微型计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高，处理功能强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉等优点，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成就。 本文讨论的单片机多功能定时器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程的计时定时系统，具有体积小，可靠性高，功能强等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。 20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如ATMEL、PHILIPS、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机。这些兼容机与8051的系统结构（主要是指令系统）相同，采用CMOS工艺，因而，常用80C51系列来称呼所有具有8051指令系统的单片机，它们对8051单片机一般都作了一些扩充，更有特点。其功能和市场竞争力更强，不该把它们直接称呼为MCS-51系列单片机，因为MCS只是Intel公司专用的单片机系列型号。MCS-51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型、片内闪烁存储器型。 1.2 课题来源 在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，这种产品功能强，是前者的换代之物。随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小