畢業(yè)設計（論文）-基于AT89C51單片機的秒表設計.doc

浙江工商職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計題目秒表設計姓名*學號*專業(yè)班級*系別機電工程學院指導教師*年*月*日浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計1秒表設計摘要：單片機控制秒表是集于單片機技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為一體的機電一體化高科技產(chǎn)品，具有功耗低，安全性高，使用方便等優(yōu)點。本次設計內(nèi)容為以AT89C51單片機為核心的秒表，它采用鍵盤輸入，單片機技術(shù)控制。設計內(nèi)容以硬件電路設計，軟件設計和PCB板制作三部分來設計。利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理，用集成電路芯片、LED數(shù)碼管以及按鍵來設計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使他擁有正確的計時、暫停、清零、并同時可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實生活中應用廣泛。關(guān)鍵詞：秒表；89C51；定時器；計數(shù)器浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計2目錄摘要11緒論32設計方案論證32.1設計要求32.2方案論證33系統(tǒng)硬件電路設計43.1電路設計43.1.1晶振電路53.1.2復位電路63.1.3核心控制元件的確定與介紹63.1.4數(shù)碼管簡介73.1.5鍵盤輸入部分83.1.6芯片擦除84系統(tǒng)程序的設計84.1主程序84.2顯示子程序94.3定時器T0中斷服務程序105調(diào)試125.1硬件調(diào)試125.2軟件調(diào)試125.3軟硬件聯(lián)調(diào)125.4性能分析126系統(tǒng)調(diào)試127結(jié)束語13謝辭13參考文獻13附表A元器件清單14附錄B程序15附錄C實物圖19附錄DPCB圖20附錄E原理圖21浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計31緒論最早的計時工具為水漏和沙漏，時間以時辰計，雖然中國在唐朝最早發(fā)明了機械鐘表，但是并沒有產(chǎn)生更精確的計時量度。秒表的發(fā)明是西方科技進步的結(jié)果更是里程碑的意義。由于有了秒表，才有了瞬時速度的概念，才能夠誕生物理學。由于要求的提高,能精確定時對于AT89C51在實際應用有著重要的意義.但是傳統(tǒng)的軟件定時方式由于時鐘周期考慮不全容易引起累積誤差,而采用定時器中斷方式定時由于中斷響應周期不確定性而產(chǎn)生的誤差更具有非固定性的特點.文中從合理考慮各種指令執(zhí)行周期、巧妙設置計數(shù)器初值、巧妙利用計數(shù)器溢出值、適時開關(guān)中斷的角度出發(fā)給出了4種糾正各種誤差方法。單片機把我們帶入了智能化的電子領域，許多繁瑣的系統(tǒng)若由單片機進行設計，便能做到電路更簡單、功能更齊全的良好效果。若把經(jīng)典的電子系統(tǒng)當作一個僵死的電子系統(tǒng)，那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個具有“生命”的電子系統(tǒng)。而隨著技術(shù)的進步，單片機與串口通信的結(jié)合更多地應用到各個電子系統(tǒng)中已成一種趨勢。本設計就集于單片機來設計秒表。，通過串口通信動態(tài)傳輸數(shù)據(jù)，使秒表有了更多更完善的功能。單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予了秒表“身軀”，而單片機的應用程序賦予了其新的“生命”，使其在秒表面前具有電路簡單、成本低、運行可靠等特色。所以這次的畢業(yè)設計對我們來說應該是很好的鍛煉機會，這一課題讓我對秒表的制作過程有了更深的了解。在硬件或軟件方面更加熟悉其中的步驟和捷徑,并且開發(fā)了自己的動手能力和對軟件組織的思維方式。2設計方案論證2.1設計要求：1)秒表最大計時值為98.9999秒。2)六位數(shù)碼管顯示，分辨率為0.0001秒。3)通過單片機的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)原理，設計簡單的計時器系統(tǒng)擁有正確的計時、暫停、清零功能。4)操作控制鍵三個。2.2方案論證：方案1：可以用分立元件來做，成本高、反而來的復雜些。方案2：可以用單片機來做，只要一塊心片編寫程序就可以。利用單片機來的簡單。為了實現(xiàn)LED顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法。由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口復雜一些。顯示只有6位，且系統(tǒng)沒有其他復雜的處理任務，所以決定采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED的顯示。單片機用AT89C51系列。硬件系統(tǒng)的總體構(gòu)成框架如圖2.1所示。浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計4圖2-1硬件系統(tǒng)的總體設計框架3系統(tǒng)硬件電路設計31系統(tǒng)硬件電路設計秒表的硬件電路如圖3.1所示，采用AT89C51單片機，最小化應用設計；采用共陰七段LED顯示器，P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，P2.0-P2.5口作列掃描輸出，P1.1；P1.2口接三個按鈕開關(guān)，用以功能設置。為了提供共陰LED數(shù)碼管的驅(qū)動電壓，用74HC541作電源驅(qū)動輸出。采用12MHZ晶振，有利于提高秒表計時的準確性。圖3-1硬件顯示電路AT89C51P0單片機控制器P2P0ppp2六位LED顯示器列驅(qū)動浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計5圖3-2硬件控制電路3.1.1晶振電路單片機工作的時間基準是由時鐘電路提供的。在單片機的XTAL1和XTAL2兩個管腳，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路。電路中，電容器C1和C2對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取（3010）pF。石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。如圖3-3：圖3-3電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。浙江工商職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院畢業(yè)設計63.1.2復位電路復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。如圖3-4所示：圖3-43.1.3核心控制元件的確定與介紹以89C51為CPU,設計方案的析，設計這樣一個簡單的應用系統(tǒng)，可選擇帶有EPROM的單片機，應用程序直接存儲在片內(nèi)，不用在外部擴展程序存儲器，電路可以簡化。ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C系列單片機。采用MSC-51系列的單片機相比有兩大優(yōu)勢：（1）片內(nèi)程序存儲器采用閃速存儲器，使程序得寫入方