浅析单片机计数器系统设计

赵嘉鑫

摘 要：单片机是一种可编程控制的芯片，其可以根据使用者编程逻辑对某个物体进行控制，起到指令传输的作用，因此单片机经常被使用到各种系统设计中，其中就包括了计数器系统。对此本文将对单片机计数器系统设计方法进行研究，主采用keil、Proleus软件进行设计，设计中所使用的单片机为AT89C51单片机。

关键词：单片机;编程;计数器系统

0.引言

计数器系统是一种常见于自动化控制系统中的子系统，其功能虽然简单，但通用性很强，是实现自动化控制逻辑的重要组成部分，如利用计数器系统对数字进行记录，其所记录的数字代表了时间，当计数器系统所记录数字达到指定值后，就会触发其他子系统功能，由此来实现控制目的。而计数器系统的计数功能就来源于单片机，可见单片机是计数器系统的基础，良好的单片机计数器系统设计能够对我们的生活、工作不断发展，对此进行研究具有一定的现实意义。

1.单片机相关理论分析

1.1单片机原理

本质上单片机是一种集成芯片，使用者可以通过编程对芯片的各个引脚进行控制，使不同引脚在不同时刻输出的不同类电平，即低电平与高电平，这样就能对单片机引脚外围电路进行控制。单片机外围电路的运作能够起到驱动作用，促使受控目标发生运动，这既为单片机运作原理。

1.2单片机编程与仿真

单片机需要在使用者做好编程工作后才能依照对应逻辑进行运作，因此做好编程工作是使用单片机的基础，同时在一些相对复杂的单片机工作中，如单片机相关系统设计，使用者并不能保障通过单次编程就能让单片机完全符合运作要求，对此就有必要在每次编程之后进行仿真测试，再根据仿真测试结果对编程进行调整，这样才能保障单片机相关系统逐渐完善，这一点在单片机计数器系统中也是一样。这一条件下，面对单片机编程与仿真需求，建议使用相关软件来开展相关工作，而这些软件中较具代表性的就是keil、Proleus软件，因此本文也将选择两者来进行单片机计数器系统设计。

2.单片机计数器系统设计

单片机计数器系统设计涉及到单片机编程、计数器电路与自动化控制逻辑，因此其设计方案大体可以分为三个步骤，分别为硬件设计、软件设计与电路设计，其中硬件设计主要负责提供基础支撑、软件设计负责实现计数功能、电路设计负责实现控制逻辑，对此下文将对各步骤设计方法进行分析，并提出系统仿真测试方案，用于检测系统可行性。

2.1硬件设计

单片机计数器系统硬件设计分为两个步骤，即最小系统设计、电路设计，各步骤具体内容如下。

（1）最小系统设计

在AT89C51单片机基础上，除单片机本身以外，其最小系统由时钟电路、复位电路。①时钟电路：借助单片机内的反相放大器XTAL1、XTAL2两端分别作为输入端、输出端，在两者之间安装振荡器，该振荡器由石英晶振、两个微调电容组成，用跨接方式安装，由此实现时钟电路设计，该电路主要负责向单片机输出时钟信号;②复位电路：采用赋值方法来实现复位电路，即在单片机内安装复位按钮与相关电路，这样当系统计数运作时单片机的相关引脚将处于低电平状态，数值随计数数字变化，而当使用者按下复位按钮，则单片机相关引脚将处于高电平状态，电路赋值为0000H。

（2）电路设计

电路设计主要是对电路运作逻辑进行构建，具体方法上首先利用Proleus软件找到AT89C51单片机，通过BUTTON功能按键展示电容CAP、电解电容CAP-ELEC、发光二极管晶体震荡管CRYSTAL、电阻RES等相关电器元件。其次将元件依照功能放置在AT89C51单片机相关引脚上，如在P1口的八个引脚上放置八个发光二极管阴极元件，这样可以对二极管灯开闭进行控制。最后将带有电子元件的单片机引脚与时钟电路、复位电路连接，借助两个电路来进行指令输出，并实现單片机自动控制逻辑。

2.2软件设计

软件设计是实现单片机计数器系统计数功能的主要步骤，本文主要采用C语言来进行编程设计。首先打开keil软件进行编辑，输入计数功能程序，并对C51源程序进行调试，由此生成HEX文件，其次针对单片机计数器系统中的主程序、子程序进行逻辑设置，即主程序逻辑为：开始→变量展示→计数器启动→停滞;子程序逻辑为：timer0→左移一位→Oxff？→重置LED或返回终端。

2.3仿真测试方案

在Proleus软件所设计的电路基础上，将电路与系统架构导入keil软件中，并在keil软件中找到hex文件，将其加载至电路内单片机处，随后开始仿真。对仿真过程进行观察，如果本系统能够在自动运作中进行左移一位运作（每左移一位就代表计数增长一位），就代表系统具备自动计数功能;如果本系统在达到计数最高位后会自动归零，就代表系统能自动复位;如果通过复位按键能够让计数随时复位，则说明系统可控。

3.仿真测试结果

根据以上（2.3仿真测试方案）中提出的三个测试方向，通过观察与记录得到了仿真结果：（1）系统在自动运行过程中会根据“秒速”频率不断左移，说明系统具备自动计数功能;（2）设置“10”为最大计数，系统在计数达到“10”之后会恢复到“0”，电路赋值为0000H，说明系统可自动复位;（3）在最大计数基础上，待单片机计数系统计数到“7”时按下了复位按钮，系统技术第一时间恢复到“0”，电路赋值为0000H，说明系统计数功能可控。由此可知，本系统计数功能良好，运作具有自动化表现，同时人工可以随时介入计数过程，系统可控性优秀。

4.结语

综上，本文对单片机计数器系统设计进行了分析，阐述了单片机相关理论、单片机计数器系统设计方案，并借助仿真测试方案验证了系统可行性。分析结果显示，文中设计方法可以成功实现单片机计数器系统，且该系统自动性、可控性良好，在实际应用中可起到准确、可控计数的作用。

参考文献

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