秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、電氣信息學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)09電氣班學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名 扌旨導(dǎo)教師 易先軍評(píng) 分 2012 年 6 月 12 日至 6 月 19 日課程設(shè)計(jì)量化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)分值評(píng)分要素得分方案設(shè)計(jì)20方案選擇合理，分析、設(shè)計(jì)正確，原理清楚， 電路、程序流程圖清晰，結(jié)構(gòu)合理，程序簡(jiǎn) 潔、止確。設(shè)計(jì)報(bào)告20報(bào)告結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯嚴(yán)密，論述層次清晰， 語(yǔ)言流暢，表達(dá)準(zhǔn)確，重點(diǎn)突出，報(bào)告完全 符合規(guī)范化要求，用計(jì)算機(jī)打印成文。調(diào)試與結(jié)果20過(guò)程清晰，調(diào)試方案設(shè)計(jì)合理，測(cè)試點(diǎn)選擇適當(dāng)，程序編寫正確，調(diào)試步驟清楚。電路及程序運(yùn)行結(jié)果正確，達(dá)到預(yù)期效果。工作態(tài)度20工作量飽滿程度，題目難度；工

2、作態(tài)度，按時(shí)元成設(shè)計(jì)任務(wù)，是否獨(dú)立元成等。答辯成績(jī)20思路清晰；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn) 正確；分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)；回答問(wèn)題 有理論根據(jù)，基本概念清楚?？傇u(píng)成績(jī)指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ):精品答辯記錄1、例舉設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決方法（至少兩例）答：（1）問(wèn)題說(shuō)明：解決方法：（2）問(wèn)題說(shuō)明：解決方法：2、教師現(xiàn)場(chǎng)提的問(wèn)題記錄在此（不少于 2 個(gè)問(wèn)題）。答：感謝下載載摘要近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入。本文闡述了基于單 片機(jī)的數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)是計(jì)時(shí)精度達(dá)到 0.01s ，解決了傳統(tǒng)的由于計(jì) 時(shí)精度不夠造成的誤差和不公平性，是各種體育競(jìng)賽的必備設(shè)備之一。本

3、設(shè)計(jì)的數(shù)字電子秒表系統(tǒng)采用 8051 單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器定時(shí) 和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、 LED 數(shù)碼管以及外部中斷電路來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件 有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)五位LED顯示，顯示時(shí)間為099.9秒，計(jì)時(shí)精度為 0. 1 秒。關(guān)鍵字 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字電子秒表；仿真AbstractWith the rapid developmentof scienceand technologyin recent years,SCMapplications are constant-depth manner.In this paper,based on singlech

4、ipdesign of digital electronicstopwatch.The main characteristics of thisdesign timing accuracy of 0. 1s, to solve the traditional result of a lack accuracy due to timing errors and unfair, and is a variety of sports competitions, one of the essential equipment. In addition the hardware part of the s

5、et View button on the stopwatch can be the last time to save time for user queries.The design of the multi-function stopwatch system uses STC89C52 microcontroller as the central device, and use its timer counter timing and the count principles, combined with display circuit, LED digital tube, as wel

6、l as the external interrupt circuit to design a timer. The software and hardware together organically, allowing the system to achieve two LED display shows the time from 0 to 99. 9 seconds, Timing accuracy of 0. 1 seconds.Keyword ：LED display ； High-precision stopwatch ；8051目錄摘 要 IABSTRACT II1 設(shè)計(jì)任務(wù)

7、12 設(shè)計(jì)方案 22.1 任務(wù)分析 22.2 方案設(shè)計(jì) 23 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 43.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 43.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 53.3 顯示電路設(shè)計(jì) 53.4 嗡鳴電路設(shè)計(jì) 63.5 按鍵控制電路設(shè)計(jì) 74 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 74.1 0.1S 定時(shí)和 1S 定時(shí) 74.2 定時(shí)程序流程 84.3 秒表系統(tǒng) T0 流程圖 84.4 定時(shí)器 1 及中斷響應(yīng) 95 仿真與性能分析 101、系統(tǒng)仿真過(guò)程 102 仿真結(jié)果與分析 106 心得體會(huì) 12參考文獻(xiàn) 14附錄 1 程序清單 151設(shè)計(jì)任務(wù)1. 實(shí)物參見(jiàn)下圖，設(shè)計(jì)一個(gè)精度為 0.1s的秒表系統(tǒng)。2. 設(shè)計(jì)，啟動(dòng)按鈕、暫停按鈕及清零按鈕。3設(shè)計(jì)每到一

8、秒鐘有聲音提醒功能，可通過(guò)按鈕打開(kāi)及關(guān)閉該提醒音。2設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析這個(gè)課程設(shè)計(jì)是通過(guò)設(shè)計(jì)三個(gè)開(kāi)關(guān)通過(guò)單片機(jī)控制液晶顯像管的數(shù)字顯示，從而做 到每0.1秒顯示個(gè)數(shù)字，而達(dá)到秒表的功能。使用三個(gè)按鍵停止，開(kāi)始，清零，其中“開(kāi)始”按鍵當(dāng)開(kāi)關(guān)由上向下?lián)軙r(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)若再撥“暫?！卑存I則數(shù)碼管暫停；“清零”按鍵當(dāng)開(kāi)關(guān)由上向下?lián)軙r(shí)數(shù)碼管清零，此時(shí)若再撥“開(kāi)始”按鍵則又可重新開(kāi)始計(jì)時(shí)，使用定時(shí)器中斷。2.2方案設(shè)計(jì)1硬件方案根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖2.1所示。開(kāi)單液關(guān)片、晶1/機(jī)P顯圖2.1系統(tǒng)的硬件原理框圖精品單片機(jī)可選用AT89C51 ,它與8051系列單片機(jī)全兼容，但其內(nèi)部

9、帶有4KB的FLAS H ROM，設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需外接程序存儲(chǔ)器，為設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)極大的方便。同時(shí)使用液晶顯 示屏使得接線簡(jiǎn)單明了，非常易于分析。定時(shí)器中斷產(chǎn)生為50ms的時(shí)間。2. 軟件方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求，程序框圖如圖2.2所示。主函數(shù)上電程序開(kāi)始初始化LCD1602設(shè)置T0，T1顯示數(shù)按鍵掃描開(kāi)停清零聲音提示圖2.2主程序流程圖感謝下載載精品感謝下載載軟件由C語(yǔ)言完成，軟件設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)功能模塊： 主程序：完成程序中斷，清零。計(jì)時(shí)程序模塊：為定時(shí)器的中斷服務(wù)子程序，完成0.1秒顯示程序模塊：是顯示最下 0.1s的時(shí)間。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)C?141C1apIY?C?T XTAL-

10、J22P Cap22PU?XTALtKTAL2圖3.1單片機(jī)時(shí)鐘電路如圖3.1所示，采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式，在 XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩 器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自擊震蕩。其發(fā)出的時(shí)鐘脈沖直接送入片內(nèi)定時(shí)控制部件。3.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖3.2所示，采用上電+按鈕電平復(fù)位方式，當(dāng)按下按鈕時(shí)，RST管腳高電平觸發(fā)。歐。3.3顯示電路設(shè)計(jì)如圖3.4所示，是液晶顯示電路的接線方法，P2.0到P2.7接DO到D7，VDD接高電平，VEE接下拉電阻，VSS接地，RS接P1.7，RW接地，E接 P1.6。這樣連接使得LCD能顯示小 數(shù)點(diǎn)后一位的數(shù)字。U1235534亍Z：TXtALJXT

11、ALZR.rlHO OfllM PO詢餉 P4.2iD2 FO SjWM KU心凸冋 ro s/c-6 po e/At-sPSENP2Q陰 F2 1 丿 PZ.AAtC ps.a/AtiALE33FZ7W 審PS A 時(shí)P3 VTtFT 2P3.2-INPFl-七n.4Fl-5F.5iT1PHISRj.BiUftP1.7P3涼LLU 1-.TEF 尸圖3.3液晶顯示電路3.4嗡鳴電路設(shè)計(jì)3.4嗡鳴電路圖當(dāng)計(jì)時(shí)到達(dá)一秒時(shí)，P1.0段給出一個(gè)脈沖，使得形成通路，從而使嗡鳴電路開(kāi)始工作3.5按鍵控制電路設(shè)計(jì)startstartstopstopPSENPSEMALEEtclerllocler3.5按鍵

12、輸入電路圖pi.nn? P1.1/T2EX Pl.2P1.3 .埠 PI 5Fl Qpi.nmP1.1ZT2EXPl.5PV3PI 5Fl 5如圖3.5所示，開(kāi)關(guān)控制由三個(gè)連接到單片機(jī)的控制按鈕組成。通過(guò)軟件編程，按下start開(kāi)關(guān)開(kāi)始計(jì)時(shí)工作，顯示的最小精度為0.1秒，在按start按鈕，系統(tǒng)暫停，按下stop系統(tǒng)停止運(yùn)行，按下clear按鍵，顯示屏上的數(shù)字清零。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.10.1S定時(shí)和1S定時(shí)以在系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的0.1s和1s定時(shí)。采用89C51內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，工作在 方式1，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為：z 2（216-計(jì)數(shù)初值）X晶振周期x12或扛（2-6-計(jì)數(shù)初值）X機(jī)器

13、周期其最大定時(shí)時(shí)間為131ms，離0.ls還差很遠(yuǎn)。因此把秒計(jì)時(shí)用硬件和軟件計(jì)數(shù)相結(jié) 合的方法實(shí)現(xiàn)。即把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為 50ms，這樣計(jì)數(shù)溢出2次就可得到0.1S 在中 斷中計(jì)數(shù)，進(jìn)入一次加1，達(dá)到2次，便是0.1s.用定時(shí)器T1計(jì)數(shù)，初值與T0一致，計(jì)數(shù)20次，便是1s.4.2定時(shí)程序流程（1）T0定時(shí)主程序流程定時(shí)主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器，計(jì)數(shù)器的初始化編程，然 后通過(guò)反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法，等待 0.1s定時(shí)中斷的到來(lái)。（2）T1定時(shí)器主程序沒(méi)經(jīng)過(guò)1s產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。4.3秒表系統(tǒng)T0流程圖系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)軟件中，使用了一個(gè)定時(shí)器（T0）資源產(chǎn)生秒信

14、號(hào)。系統(tǒng)在上電或復(fù)位后進(jìn)入系統(tǒng)初始化。圖4.3定時(shí)器0中斷處理流程圖4.4定時(shí)器1及中斷響應(yīng)開(kāi)關(guān)口關(guān)T1-圖4.2定時(shí)器0中斷處理流程圖5仿真與性能分析1、系統(tǒng)仿真過(guò)程! ? 1rTW7 1F*6V10(Lr *STI1_VcearU33331*S1S 7坦A-2-3PZPZ3M1PNjWP3VE(P11.THP3Z1T7TH沖卻ITTP*TD fsjynP3.6iFK f3.7rtF圖 5.1 xxxx 圖2仿真結(jié)果與分析當(dāng)點(diǎn)擊仿真按鈕，lcd1602顯示0000.0。按下“ start ”鍵,，lcd1602顯示開(kāi)始計(jì)時(shí)，精確到0.1s。并每1s伴隨響聲按下“ stop ”鍵，lcd160

15、2顯示數(shù)值停止計(jì)數(shù)。響聲也停止。按下“ clear ”鍵，lcd1602顯示數(shù)值唄清零。Lsrp rri!、”wclear丄:XrJLP? JQrJO3：R-rREFI M.J J J J J益WRF3I | PiafirrPSUMnanFiaHIF-R8.nI9.2lalr1|_1嶋暑062t.es! ：r圖5.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果6 心得體會(huì)做了兩周的課程設(shè)計(jì)，讓人感受頗深，有關(guān)于單片機(jī)知識(shí)的，但更多是團(tuán)隊(duì)和合 作。我們小組一共 3 個(gè)人，人多，分工就顯得很重要，在我們的集體的討論之下，我得到 了設(shè)計(jì)硬件電路和總體調(diào)試的任務(wù)，當(dāng)時(shí)讓我感到很有壓力。因?yàn)槲覀兤綍r(shí)接觸的都是純 粹理論的東西，做實(shí)驗(yàn)

16、也是霧里看花，對(duì)硬件的認(rèn)識(shí)是很缺乏的。通過(guò) 7 天的努力，我們小組終于完成了單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)。我覺(jué)得作為一名自動(dòng)化專 業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)是很有意義的。更重要的是如何把自己平時(shí)所學(xué)的東西應(yīng)用 到實(shí)際中。雖然自己對(duì)于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒(méi)有很好的掌握，覺(jué)得 很難，也沒(méi)有很有效的辦法通過(guò)自身去理解，但是靠著這一個(gè)多禮拜的 “學(xué)習(xí) ”，在小組同 學(xué)的幫助和講解下，漸漸對(duì)這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開(kāi)始主動(dòng)學(xué)習(xí)并逐步從基 礎(chǔ)慢慢開(kāi)始弄懂它。我認(rèn)為這個(gè)收獲應(yīng)該說(shuō)是相當(dāng)大的。一開(kāi)始我們從參考書上找來(lái)了課題，但是畢竟是參考書，做到后來(lái)發(fā)現(xiàn)很多程序都是 不完整的，這讓我們傷透了腦筋。

17、看著別的小組都弄得有模有樣了，可是我們連一個(gè)課題 都還沒(méi)有定好。好不容易又找到了課題，可是結(jié)果還是很不盡人意。程序接線什么的都弄 好了，調(diào)試也沒(méi)有問(wèn)題，可是就是無(wú)法達(dá)到預(yù)期想要的結(jié)果。眼看 2 個(gè)禮拜就快結(jié)束了， 別的小組都準(zhǔn)備要答辯了。 無(wú)奈下我們不得不第三次改了課題。 參考書畢竟只是一個(gè)參考， 設(shè)計(jì)這種東西最后還是要靠自己動(dòng)腦筋。然后我們大家一起齊心協(xié)力，從平時(shí)做的實(shí)驗(yàn)、 老師上課的舉例、書本上的知識(shí)以及老師的輔導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助下終于完成了。應(yīng)該說(shuō) 這是通過(guò)我們小組成員的共同努力和動(dòng)腦完成的，雖然內(nèi)容并不是很復(fù)雜，但是我們覺(jué)得 設(shè)計(jì)的過(guò)程相當(dāng)重要，學(xué)到了很多，收獲了很多。我覺(jué)得課程設(shè)計(jì)反

18、映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會(huì)的一個(gè)過(guò)程。小組人員的配合、相處，以及自身的動(dòng)腦和努力，都是以后工作中需要的。所以我認(rèn)為這次的課程設(shè)計(jì)意義很深，和其他 4 位同學(xué)的共同學(xué)習(xí)、配合、努力的過(guò) 程也很愉快，另外還要感謝老師的耐心輔導(dǎo)。很感謝學(xué)校和老師給我們安排了這次課程設(shè)計(jì)，讓我真正感受到的是合作的重要，許多時(shí)候都是組員的討論，老師的指導(dǎo)中的一句半句啟發(fā)了我，就出現(xiàn)的讓人欣喜的結(jié)果； 理論知識(shí)同樣很重要，有些問(wèn)題都是由于基礎(chǔ)知識(shí)掌握不好才出現(xiàn)的。參考文獻(xiàn)1 鄭毛祥單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)人民郵電出版社，2006.6 : 21-422 李鄧化，彭書華，許曉

19、飛.智能檢測(cè)技術(shù)及儀表.科學(xué)出版社，2007 : 194-2013 戴佳單片機(jī)C51語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)電子工業(yè)出版社，2006.7:168-1694 朱民雄計(jì)算機(jī)語(yǔ)言技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社，2002.1:103-105李鴻單片機(jī)原理及應(yīng)用湖南大學(xué)出版社 2004:8:72-73 劉建清單片機(jī)技術(shù)國(guó)防工業(yè)出版社，2006.8: 104-1057 楊寧，胡學(xué)軍單片機(jī)與控制技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社，2005-03:306-3228 馬忠梅等.單片機(jī) C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社，1997:201-2119 Kai E, Sawata S, Lkebukuro K et al. De

20、tection of PCR product in soluti on using surfaceplasmon resonance .Analytical Chemistry, 1999.7.1 :796800附錄 1 程序清單#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=0123456789;/ 定義數(shù)組uint u=0,v,w,x,y,z;sbit Icde n=PM6;lcd1602的位定義sbit Icdrs=P1A7;sbit beep=P1A0；/ 蜂鳴器的位定義sbit

21、 key_start=P1A1; /位定義開(kāi)始按鈕sbit key_stop=P1A2;/ 位定義停止按鈕sbit key_clear=P1A3; /位定義清零按鈕void delay(uint);/ 聲明延時(shí)函數(shù)void init();/ 申明lcd1602 的初始化函數(shù)void write_com(uchar);/ 寫指令void write_data(uchar);/ 寫數(shù)據(jù)void key_scan();/ 申明按鍵掃描函數(shù)主函數(shù) *void main()精品beep=0;/ 防止上電瞬間 P1.0 口默認(rèn)高電平，蜂鳴器接通發(fā)聲init();/ 初始化 lcd1602TMOD=0X11

22、;/T0 ，方式 1;T1, 方式 1TH0=0X3C;/T0 ，T1 均裝初值 50msTL0=0XB0;TH1=0X3C;TL1=0XB0;EA=1;/ 開(kāi)總中斷ET0=1;/ 開(kāi)定時(shí)器 0/ TR0=1;/ 啟動(dòng)定時(shí)器 1ET1=1;/ 開(kāi)定時(shí)器 1while(1)key_scan(); / 按鍵掃描是否有按鍵按下write_com(0x80);/ 定位在 lcd1602 上的顯示位置write_data(tablev);/ 寫千位delay(5);write_data(tablew);/ 寫百位delay(5);write_data(tablex);/ 寫十位delay(5);感謝下載

23、載write_data(tabley); / 寫個(gè)位delay(5);write_data(.); / 寫小數(shù)點(diǎn)delay(5);write_data(tablez); / 寫十分位delay(5);write_data(s);/*/void delay(uint ms) /ms 延時(shí)函數(shù)uchar i;while(ms-)for(i=0;i123;i+);void write_com(uchar com) /lcd1602 寫指令函數(shù) P2=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar dat) /lcd1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)lcdrs=1;P2=dat;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;/lcd1602 初始化函數(shù)void init()lcden=