毕 业 设 计 论 文
摘 要
单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，
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。本实验是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以用音乐倒数的计数器。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C51作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个计数器，包括以下功能：输出时间，按下键就开始计时，并将时间显示在LCD1602显示器上。当倒计数为0时，蜂鸣器就发出音乐声响等等。该计数器系统主要由计数器模块、LCD显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。
关键词：AT89C51、键盘、LCD1602显示、蜂鸣器
目录
摘 要............................................................... I 1 项目概述和要求 ................................................... 1 1.1 单片机基础知识 .............................................. 1 1.2 单片机的发展趋势 ............................................ 1 1.3 项目设计任务与要求 .......................................... 3 2 系统设计 ......................................................... 4 2.1 框图设计 .................................................... 4 2.2部分硬件方案论述 ............................................. 4 2.3电路原理图 ................................................... 4 2.4元件清单 ..................................................... 5
2.4.1 AT89C51芯片 ............................................ 5 2.4.2 字符型LCD1602 ......................................... 6 2.4.3 按键控制模块 ............................................ 8 2.4.4 其它元件 ................................................ 8
3软件设计 .......................................................... 9 3.1 程序流程图 .................................................. 9 3.2 程序关键问题的部分代码 ..................................... 11 4 系统的仿真与调试 ................................................ 16 4.1 硬件调试 ................................................... 16 4.2 软件调试 ................................................... 16 4.3 软硬件调试 ................................................. 16 5总结 ............................................................. 17 参考文献 .......................................................... 18
信息工程学院课程设计报告
1 项目概述和要求
1.1 单片机基础知识
单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。
单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。
现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。
单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。
MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。
1.2 单片机的发展趋势
单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司
都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。
纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 一、微型单片化
现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、
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PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。
此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
二、低功耗CMOS化
MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 三、主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以89C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以89C51占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。
九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。
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1.3 项目设计任务与要求
? 设计任务：利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出一段音乐声响，通知倒计数终了，该做应当做的事。 ? 设计要求：
1. 字符型LCD(16×2)显示器，显示格式为“TIME 分分：秒秒”。 2. 用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。
3. 一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。 4. 程序执行后工作指示灯LCD闪动，表示程序开始执行，按下操作键
K1~K4动作如下：
? K1---可调整倒计数的时间1~60分钟。
? K2---设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。 ? K2---设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。 ? K2---设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。
5. 复位后LCD的画面应能显示倒计时的分钟和秒数，此时按K1键，则
在LCD上显示出设置画面。此时，若： ? 按K2键---增加倒计数的时间1分钟。 ? 按K2键---减少倒计数的时间1分钟。 ? 按K4键---设置完成。
? [扩充功能]：
? 增加时钟及闹钟功能。 ? 增加秒表计数功能。
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基于MCS51系列单片机实现键盘按键与数字动态显示计数器课程设计..
