桂林电子科技大学微机综合设计
设
计
报
告
指导老师：吴兆华
学生：fdb
学号：1000150310
目录
一、设计题目 (2)
二、设计内容与要求 (2)
三、设计目的和意义 (2)
四、设计任务分析 (2)
五、系统硬件电路 (3)
5.1 电路原理图绘制 (7)
5.1.1 电路图绘制要点 (7)
5.1.2 硬件电路制作 (8)
5.2 硬件电路说明 (8)
5.2.1 单片机基本知识 (8)
5.2.2 AT89S51单片机介绍 (11)
5.2.3最小系统控制部分 (14)
5.2.4 数码管显示电路部分 (17)
六、软件设计 (20)
6.1程序流程图 (20)
6.2程序源代码 (22)
八、调试过程 (27)
8.1 硬件调试 (27)
8.1.1 静态调试 (27)
8.1.2 动态调试 (27)
8.2 软件调试 (29)
8.3 调试收获与改进意见 (29)
九、设计总结 (30)
十、参考文献 (31)
一、设计题目
用8031单片机控制可测方波1~100Hz，并显示每分钟计数的脉冲。
二、设计内容与要求
设计方波脉冲控制显示系统，用51单片机控制输出方波输出，频率范围为1~100Hz，并用数码管显示每分钟计数的脉冲数和当前频率，用两个按键分别控制频率的增减，同时用一个复位键，可以快速回到起始状态。
三、设计目的和意义
1、通过方波脉冲控制系统的设计，将单片机原理课上所学的知识融会贯通、加深理解。培养独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力，熟悉单片机应用系统的软硬件调试方法和系统的设计开发过程，为今后的工作实践活动夯实基础。
2、通过方波脉冲计数控制系统的设计，掌握51系列单片机的内部定时/计数器的功能和使用方法；掌握单片机外部中断的应用和程序的编程方法；掌握数码管的使用和编程方法。通过设计方案分析、选择和设计，设计并搭制硬件电路，编写控制程序等一系列工作，掌握单片机应用的基本方法，更重要的是学会一种科学的解决问题的逻辑思维，和完成任务的方法。
3、培养一个解决困难问题的积极心态，为今后在工作上奠定坚实的基础。
四、设计任务分析
设计题目要求用单片机控制可测方波脉冲1~100Hz，并显示每分钟计数的脉冲数。由要求可知道，任务包括方波的产生和方波脉冲数的显示两个部分。方波由单片机内部定时器来产生，通过改变其定时初值来改变方波的频率，在硬件电路中可利用按键来控制频率的增减。方波的波形利用示波器来观察。
由此，可有几个方案来实现题目的要求。
方案一：51单片机最小系统，外接上一个数码管显示电路用以显示每分钟的脉冲数。数码管的断码选择端直接与单片机的P0口连接，位码选择端与P2口连接。利用改变定时初值的方式来改变方波频率。这个方案的优点是硬件电路简单，节省元器件，程序编写容易。但是缺点也明显，只用一个数码管，无法显示当前的脉冲频率，而且无法用硬件实现频率的+1，-1的变化。虽然实现了题目的基本功能，但是功能简单有限，也就达不到课程设计的目的了。以下是方案一的电路图：
图1 方案一原理图
方案二：51单片机最小系统，加上两个数码管显示电路，分别显示脉冲数和频率。此外，每个数码管用74HC573数据锁存器来驱动，增加两个按键用来控制频率的增减。这个方案的优点是能利用数码管显示当前的频率和脉冲数，并且能用按键控制频率的大小。数码管利用数据锁存器驱动，驱动能力更强，还可以支持I/O口扩展。缺点是，数码管电路布线比较困难，跳线多。
综合分析以后，我们决定用方案二，虽然方案二难度相比方案一而言难度加大了，但是功能实现得很彻底。当然，面对PCB布局布线的困难，我们只能采用双面板的形式。我们也相信，这个对我们而言将更具挑战性。下面就对方案二进行详细分析。
五、系统硬件电路
硬件电路主要包括51单片机最小系统（晶振电路和复位电路）、数码管显示电路。原理图如下。
图1 51单片机最小系统原理图
图2 51单片机最小系统PCB图
图3 数码管显示电路原理图
图4 数码管显示电路PCB图
图5 元器件清单
5.1 电路原理图绘制
5.1.1 电路图绘制要点
绘制电路原理图要熟悉运用绘制软件（Protel 99 SE或者Altium Designer软件），绘制的最终目的是得到美观、清晰的图。因而在绘制前根据需要，对绘图环境参数设计；绘制时正确元件载入（特别是元器件的封装形式一定要选着正确）与编辑；元件载入后正确连线，调整得到美观的原理图
电路图绘制注意事项：
1、元器件之间连线用Wire命令而不是用Line命令，虽然从表面上看，两者都是直线，只是颜色稍有些不同，但用Wire命令放置的导线是具有电气特性的，而用Line命令放置的直线是不具有电气意义的，两者具有根本区别的。
2、注意理解说明文字（Annotation）和网络标号（Net Label）的区别：说明文字是没有电气特性的，只是纯粹的文字解释，而网络标号是有电气特性的，它可以把电路图具有相同网络标号的电气连线是连在一起的，即在两个以上没有相互连接的网络中，把应该连接在一起的电气连接点定义成相同的网络标号，可以使它们在电气含义上属于真正的同一网络。
3、导线的端点与元件引脚的端点相连，而不是把导线和元件的引脚重叠，最常见的错误是当导线与元件引脚重叠时，这时软件会自动在元件引脚的端点加一节点，这时再把节点删除掉，认为就这样就正确了，实际上如果只是为了得到一张原理图，这样做并没有什么不妥，但却不能得到正确的网络表。
4、导线与导线之间不要有重叠。
5、不要在同一地方放两个以上相同的元件（如两个电源地符号重叠在一起）。
6、在放置电源地符号时，电源地符号的显示类型（Style）为Power Ground，这时Power Port 的属性对话框中网络标号（Net）的内容默认是不显示的，因此有些初学者在放置电源地符号时，没有留意网络标号的内容，致使有网络标号（Net）的内容网络标号为“GND”，有些网络标号的内容却为“VCC”，如果纯粹只为得到一张原理图，这样做是没有问题的，但是若利用自动布线来设计PCB板时，却会造成电源和地短路，从而使整块PCB板报废。正确的做法是在放置电源地符号符号，把Power Port的属性对话框中网络标号（Net）的内容全部设置为GND。
7、在绘制电路原理图时，通常总线、总线分支线和网络标号是一起存在的，要注意总线和总线分支线不具有电气特性的，而网络标号是具有电气特性的，因此在放置总线时不能用加粗了的导线来替代，也不能用导线来替代总线分支线，总线分支线和元件引脚之间不能直接连在一起，而应通过导线接在一起，网络标号应放在导线上，不能放在元件引脚上，不能用说明文字（Annotation）来替代网络标号（Net Label）。
8、元器件封必需要有合适的封装方式。没封装会影响后面生产PCB原理图。封装形式不正确，后面生产PCB原理图时，期间的形式可能跟元器件的真实外形尺寸不相似。
