1、 密级： JINGGANGSHAN UNIVERSITY本科毕业论文（设计）题目基于单片机的四位计数显示系统设计学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 09 电气本（1）班 学 号 90614011 姓 名 徐 祥 平 指导教师 吴 文 通 起讫时间 2013.012013.05 教 务 处 印 制I基于单片机的四位计数显示系统设计作者：徐祥平（井冈山大学机电工程学院，江西 吉安 343009）指导老师：吴文通摘要在工业自动化控制和常见的显示中，需要计数显示的场合非常多,目前大多采用可编程序控制器（PLC ）或单片机单独控制。用 PLC 控制，输出点数较多；用单片机控制，可靠
2、性较差；且这两种方案在安装或维修时不方便。本文根据模块化设计思想采用 STC-89C52 单片机、555 电路和 5 寸数码管，制作四位计数显示系统，计数信号由PLC 输出，电路实用可靠，性能稳定，稍作调整还可适合其它计数显示装置。具有加 1 与减 1 计数并显示和复位功能。各方面应用广泛，电路简单实用。适用于工厂中袋装等形状大小基本相同并有可能紧挨相连的产品计数显示，实用性强，推广性强。单片机的应用给广大的人民生产生活带来了便利，是各种计数显示系统的基本。关键词 单片机；计数；显示；555 电路；数码管井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文IIFour count display sys
3、tem design based on single chip microcomputerCandidate：Xiangping XuSupervisor：Wentong WuAbstract In the industrial automation control and common display, need to count according to circumstance very much, now mostly adopts the programmable controller (PLC) and single chip microcomputer control alone
4、. With PLC control, the output points more; Using single-chip microcomputer control, poor reliability; And these two kinds of solutions is not convenient during installation or maintenance. Based on modular design idea the on STC - 89 c52, 5 inch digital tube circuit and 555, making four count displ
5、ay system, counting signal is output by PLC, the circuit is practical and reliable, stable performance, with a little tweaking can also suitable for other counter display unit.Add 1 and 1 count and display, and reset functions. Widely used in all aspects, circuit is simple and practical. Apply to fa
6、ctory packaged so basically the shape size and is likely to close to connected to the product count, according to the practical strong, powerful generalization.MCU application to the peoples production and life brought the convenience, the counting display system is various basic.Keywords SCM; count
7、; display; 555 circuit; digital tube 井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文III目录中文摘要.英文摘要.目录.第一章 毕业设计任务要求与原理方框图.11.1本毕业设计目的.11.2设计任务.11.3设计要求.11.4四位计数显示系统原理图.21.5设计原理.2第二章 单片机相关知识.32.1单片机发展史.32.2单片机的应用领域.42.3单片机的发展方向.52.4单片机内部介绍及选型.52.4.2单片机内部介绍及选型.52.4.2 STC89C52单片机选型及参数.10第三章 LED 数码管的基本原理 .12第四章 四位计数显示系统硬件方面设计.144
8、.1 555单稳态触发电路.144.2 各个电路模块设计.15 4.3 输入电路设计及基本原理.194.4 输出电路设计及基本原理.204.5 系统总电路.21第五章 系统软件编程设计.235.1 单片机语言基础.235.2 C51函数.265.3 程序设计.28第六章 系统总图与仿真.32毕业设计总结与体会.34致谢.35参考文献.36井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-1-第一章 毕业设计任务要求目的与原理方框图1.1 本毕业设计目的1、通过对单片机软件和硬件方面的设计安装和调试，从而加强书本所学单片机知识，并学会使用以单片机系统为基础，软件编程为辅助来实现四位计数系统的设计，为以
9、后工作中出现的各种应用系统的设计打下基础。2、通过本毕业设计，加强自学的能力。可以拓展学生获取知识的能力，并且可以通过上网查询相关单片机设计的论文，图书馆相关书籍和文献，进行删选为自己所用。这样可以提高学生独立分析能力和理解能力，拓宽知识面。3、加强对单片机的接口电路的认识，并且应用到了数电，模电知识，还有电路的专业基础课，全方位的学习了本专业，是对学生综合能力的一个提高。4. 通过软件仿真，对 PROTUES 电路模拟软件进行全方位的学习。学会设计，画图，模拟等各个环节，真正的掌握这个软件。5. 加强的单片机编程知识的掌握，能够通过各个小的程序块链接，最后设计出完整的，统一的程序。1.2 设
10、计任务 根据技术要求和已知条件，利用 STC-89C52 单片机、555 电路和 5 寸数码管，制作四位计数显示系统。1.3 设计要求要求所设计的电路具有加1与减1计数并显示和复位功能，且电路要求简洁，利用单片机知识软件编程独立完成。利用 C51语言编程，对相关的语句指令要相当熟练，并且能够独立修改。井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-2-1.4 四位计数显示系统原理图图 1-1 四位计数系统数码显示示意图1.5 实验原理基于单片机的四位计数系统的数码显示如图 1 所示，显示部分由四块 5 寸红色数码管组成，电源为交流 220V。当减 1 计数信号有效，光字牌减 1 计数并显示；计数信
11、号有效，加 1 计数并显示；复位信号有效，光字牌清零。减 1 计数和复位控制也可根据实际情况由按钮直接输出。在实践中，经过测量，在工厂中某整袋产品通过某点时间为 0.884 秒，另考虑可能连包，PLC 输出的每个计数信号已设计保持为 0.5 秒。从而提高的该单片机系统的应用性。 1井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-3-第二章 单片机相关知识2. 1 单片机发展史单片机单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）的简称 ，1946年，世界上第一台电子数字计算机 ENIAC 在美国宾夕法尼亚大学研制成功。 单片机内部集成如下部件：中央处理器（Central Pro
12、cessing Unit，CPU）只读存储器（Read Only Memory，ROM）随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）定时器/计数器及 I/O（Input/Output）接口等部件。单片机成为最重要的可编程硬件控制单元。发展历史：1970年1974年：诞生了第一代4位的单片机。这类单片机已经具有了并行 I/O 接口，以及一些常用的 A/D 和 D/A 等资源。这在当时来说是非常强大的，通过灵活的控制能力，使其应用于电视机、收音机和电子玩具中。 1974年1978年：单片机进入8位时代。这个时期以 Intel 公司的 MCS-48系列单片机最具代表性。此时的单
13、片机内部集成了更为强大的8位 CPU 内核、多个并行 I/O 接口、同时增加了定时器/计数器以及小容量的 RAM 和 ROM 等。 1978年1983年：Intel 公司的 MCS-51系列为代表，标志着进入高档8位单片机时代。这个时期的单片机工作频率、硬件资源和 RAM/ROM 容量等都有极大的突破，创新地加入了串口通信接口以及多级中断处理系统。我们现在所广泛使用的单片机都仍以该内核为基础，因此，也常成为51系列单片机随后，单片机市场便进入百花齐放、百家争鸣时代。各个厂商不仅在增强单片机的性能，同时还推出了不同类型的单片机。 2井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-4-2.2 单片机的
14、应用领域家电产品，例如在电视、电话、冰箱、空调、洗衣机、家用防盗报警器等。在这里设备中，单片机主要用于功能控制。随身影音设备，例如 MP3、MP4、录音笔等。在这里设备中，单片机用于系统控制和功能管理。电子玩具，例如各种电动玩具、发声玩具、玩具机器人、遥控电动车、遥控航模等。在这里设备中，单片机实现了核心功能的控制和智能人机接口。机电一体化设备，例如车床、铣床、数控机床等。在这类设备中，单片机作为机电一体化设备的控制器，可以简化机械产品的结构设计，实现智能的生产和操作控制，并扩展原有设备的功能。数据通信，例如无线数传、大容量存储设备等。在这类设备中，单片机依靠串口、并口或者高速 USB 接口等
15、，实现计算机之间、计算机与外围设备之间的控制和数据传输等。测控设备，例如数据采集系统、示波器、智能仪表等。在这里设备中，依靠单片机强大控制和通信能力，实现测试、测量和控制等功能。 2.3 单片机的发展方向早期的 51 内核只有几 MHz 的运行频率，现在各个公司推出的 51 单片机产品均能够达到几十 MHz 的运行频率，例如 Atmel 公司的 AT89S 系列的单片机最大运行于 33MHz，还有其他一些公司的产品也都具有很高的速度。 2缩短指令执行周期。早期的 51 内核指令一般需要 14 个指令周期来完成，最快的单周期指令也需要 6 个时钟周期，相当于 12 个时钟振荡周期。新的增强型 5
16、1 内核大大缩短了指令的执行周期，例如 MAXIM 的高速单片机每机器周期使用一个时钟，速度是标准8051 的 33 倍。还有其他一些公司也相应提高了指令的执行时间。低功耗。单片机主要应用于各种嵌入式设备中，这类设备最大的共性便是采用电池供电，需要具有出色的功耗控制。否则，一个产品很快没电了，便毫无使用价值了。现在的井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-5-单片机功耗都在逐步下降，同时还提供了丰富的低功耗模式可供选择，大大延长了电池的使用时间。高度集成性。现在的单片机集成了越来越多的功能，例如 A/D 转换、D/A 转换、SPI接口、I2C 接口、USART 接口、USB 接口、CAN
17、接口等等。在有些设计项目中，甚至仅靠一个单片机便可以完成所有的工作，真正实现“单片”的含义。减小封装尺寸。单片机在提高强度的接口功能的同时，其封装体积也在逐步减少。这样，可以减少电路板的使用面积，使最终产品小型化。目前的手机、笔记本等的日益小型化便是很好的体现。2.4 单片机内部介绍及选型2.4.1 单片机内部结构及电路图 2-1 STC-89C52 结构图井 冈 山 大 学 学 士 学 位 论 文-6-图 2-2 P0 引脚内部电路图 2电源引脚：VCC（Pin40）：正电源引脚。正电源接4.05.0V 电压，正常工作电压为+5V。GND（Pin20）：接地引脚。时钟引脚：XTAL1（Pin19）：用作片内振荡电路的输入端。XTAL2（Pin18）：用作片内振荡电路的输出端或者外部时钟源的输入引脚。 P0端口即 P0.0P0.7，占据 Pin39Pin32共8个引脚。P0端口具有两个功能，既可以用作双向数据总线口，也可以分时复用输出低8位地址总线。
