單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告秒表設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)課題：秒表設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：電子*班學(xué)生姓名：*學(xué)號(hào)：*指教教師：* 設(shè)計(jì)時(shí)間：2011年5月306月19日目錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求.3（1）設(shè)計(jì)任務(wù).3(2)設(shè)計(jì)要求.3二、 設(shè)計(jì)方案與論證.3三、 單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算.4（1）時(shí)鐘電路.4（2）按鈕電路.4（3）顯示電路.5（4）單片機(jī).5四、 原理圖及器件清單.6( 1 )總原理圖.6（2）PCB圖.7（3）Proteus仿真圖.7（4）元器件清單.8五、 安裝與調(diào)試.8（1）安裝.8（2）調(diào)試.8六、 性能測試和分析.9七、 結(jié)論和心得.9八、 參考文獻(xiàn).9秒表設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求（1）設(shè)計(jì)任務(wù)用AT89C51

2、設(shè)計(jì)一個(gè)3位的LED數(shù)碼作為“秒表”。（2）設(shè)計(jì)要求顯示時(shí)間為0.0-99.9秒，每0.1秒自動(dòng)加1，另外設(shè)計(jì)一個(gè)“開始”鍵、一個(gè)“復(fù)位”鍵和一個(gè)“停止”鍵。秒表可單獨(dú)分別計(jì)時(shí)，且最多可計(jì)5次。二、方案設(shè)計(jì)與論證本設(shè)計(jì)分為時(shí)鐘電路、按鈕電路、顯示電路和單片機(jī)四大部分，這些模塊中單片機(jī)占主控地位。其模塊電路如圖2-1所示。時(shí)鐘電路常用的有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，但因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中只需要一片單片機(jī)，所以采用內(nèi)部時(shí)鐘方式比較簡單。按鈕電路中的“復(fù)位”按鈕是按鍵手動(dòng)復(fù)位，它有電平和脈沖兩種方式，比較電路的復(fù)雜程度，本設(shè)計(jì)選擇了按鈕電平復(fù)位電路，其他幾個(gè)按鈕則是通過單片機(jī)判斷高低電平的不同來控制按鈕。顯

3、示電路所用的數(shù)碼管有共陰和共陽之分，不管使用何種數(shù)碼管，P0口作為I/O使用時(shí)都是需要上拉電阻才能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。另外，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的4個(gè)并行I/O口的輸出電流一般是1mA,短路電流為4mA左右，而數(shù)碼管的最少驅(qū)動(dòng)電流也需要10mA，因而不管在使用共陰數(shù)碼管時(shí)，單片機(jī)輸出口也必須使用上拉電阻提高輸出電流，才能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。為了使電路簡單化，本設(shè)計(jì)選用共陽數(shù)碼管。 但根據(jù)顯示方式的不同選擇，我們可以有幾種方案：方案一：使用靜態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式下的數(shù)碼管的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的斷碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的斷碼為止。因而此設(shè)計(jì)中使用的顯示位數(shù)使用了三個(gè)8位并行I/0口。如果另外

4、想擴(kuò)展單片機(jī)功能，則能使用的輸出管腳很是有限。方案二：使用動(dòng)態(tài)顯示方式。這個(gè)顯示方式是將所有顯示位的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而各位的共陰或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。這種顯示方式，簡化了硬件電路，特別在多位數(shù)碼管顯示時(shí)尤為突出。本小組嘗試了各種方案，在此報(bào)告中以靜態(tài)顯示方式為例說明。（動(dòng)態(tài)顯示方式省略）單片機(jī)AT89C51顯示電路按鈕電路時(shí)鐘電路 圖2-1三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算注：/單元電路設(shè)計(jì)中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的數(shù)字即為單片機(jī)的管腳/（1）時(shí)鐘電路 圖3-1 時(shí)鐘電路如圖3-1所示，時(shí)鐘電路的晶振頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也

5、就越快。晶振頻率根據(jù)設(shè)計(jì)需要設(shè)為12MHz，又根據(jù)諧振性質(zhì)，電路中的電容C1、C2選擇為30pF左右。該電容的的大少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。（2）按鈕電路 圖3-2a 圖3-2bA、復(fù)位按鈕根據(jù)計(jì)算容抗的公式以及并聯(lián)電阻變小的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)S13斷開時(shí)，C3的容抗大，管腳9處的電位U9為電阻R3上的壓降，因而U9為低電平，復(fù)位鍵無效。當(dāng)S13按下時(shí)，R2與C3的并聯(lián)阻抗變小，R3上的壓降增大，U9為高電平，復(fù)位鍵有效，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。本設(shè)計(jì)中C3取值22uF，電阻R2取值100歐姆，R3取值1K歐姆。具體電路如圖3-2a所示。B、開始，停止、翻頁按鈕 電路如圖3

6、-2b所示（3）顯示電路P1口控制顯示的是十位，p0口控制顯示的是個(gè)位，P2口控制顯示的是十分位。不同的數(shù)碼管顯示方式，對(duì)應(yīng)的最適合的共陰或者共陽級(jí)的數(shù)碼管也不同。靜態(tài)顯示的適宜選共陽的數(shù)碼管，動(dòng)態(tài)顯示的適宜選共陰的數(shù)碼管。如果動(dòng)態(tài)顯示方式下選擇共陽的數(shù)碼管，位選端直接用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)則數(shù)碼管的亮度不夠，因而應(yīng)該在位選端使用上拉電阻以提高數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流，但因?yàn)轱@示那個(gè)的數(shù)據(jù)段選的數(shù)目不同，故而需要用電阻對(duì)各段進(jìn)行限流，以保證顯示的每個(gè)數(shù)據(jù)亮度相同。相同情況下，靜態(tài)顯示的數(shù)碼管的亮度要比動(dòng)態(tài)的亮。（4）單片機(jī)單片機(jī)的程序可用匯編語言也可用C語言，為了提高使用匯編語言的能力，本設(shè)計(jì)特用了匯編語言了編

7、寫程序主程序流程圖如下所示，具體程序見電子檔。主程序流程圖：程序開始程序初始化P1.7=？0開各中斷P3.3=？0計(jì)五次？翻頁調(diào)用顯示子程序關(guān)定時(shí)器復(fù)位四、總原理圖及元器件清單(1)總原理圖（2）PCB圖（3）Proteus仿真圖（4）元器件清單1) AT89C51的引腳圖和數(shù)碼管5101BS的引腳圖 圖4-3a AT89C51引腳圖 圖4-3b 5101引腳圖2）元器件總清單元件名稱數(shù)量備注元件名稱數(shù)量備注5101B3塊AT89C511塊按鈕4個(gè)排阻1個(gè)8個(gè)引腳撥動(dòng)開關(guān)1個(gè)電容2個(gè)33pF發(fā)光二極管1個(gè)紅色電容1個(gè)100uF電阻2個(gè)1K晶振1個(gè)12MHz電阻1個(gè)100毆連接器con2五、安裝

8、與調(diào)試（1）安裝制板的順序依次是：畫原理圖、做封裝、在原理圖中添加元器件對(duì)應(yīng)的封裝、布PCB板、改焊盤大少、打印PCB圖、用快速制板機(jī)將PCB圖烤制到銅板上、腐蝕銅板、鉆孔、放置元器件、烙鐵焊好器件。一塊電路板就安裝完畢了。（2）調(diào)試將外部電源接至電路板上，檢驗(yàn)電路板是否完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)按鈕功能完全符合設(shè)計(jì)要求，但是數(shù)碼管的顯示中有些段碼不亮，從而顯示的數(shù)據(jù)亂碼，用萬用表檢測對(duì)應(yīng)的管腳是否有電壓，發(fā)現(xiàn)焊盤有虛焊，引腳與引腳之間有短路，排查后電路板實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。六、性能測試與分析所制電路板雖然能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中要求的功能，但是在實(shí)際使用中還是存在著許多缺陷。這塊電路板不能隨意查看記錄的

9、數(shù)據(jù)，而是必須在計(jì)完五次數(shù)據(jù)后才能依次的翻頁查看，復(fù)位后所計(jì)數(shù)據(jù)便會(huì)丟失，不能翻看歷史，所計(jì)數(shù)據(jù)組數(shù)不能滿足現(xiàn)實(shí)需要。七、結(jié)論與心得在這三周的課程設(shè)計(jì)中，不管是在軟件方面還是硬件方面我都有了更深入的學(xué)習(xí)。八、參考文獻(xiàn)（1）單片機(jī)原理及接口技術(shù) 張毅剛 彭喜元著 人民郵電出版社（2）單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) 李光飛等編著 北京航空航天大學(xué)出版社（3）51系列單片機(jī)原理、開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例 孫進(jìn)平等編著 （4）單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例 先鋒工作室編著 清華大學(xué)出版社（5）電子工程師之家 、豆丁網(wǎng) 、百度、搜狗、電子工程專輯 等等附程序如下： D EQU 60H E EQU 61H F EQU 62H G EQ

10、U 63H H EQU 64H I EQU 65H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;定時(shí)器T0的入口地址LJMP DINGSHIORG 0013H ;外部中斷1的入口地址LJMP STOP1 ORG 0030H ;主程序入口地址MAIN: MOV P0,#0C0H ;置初值MOV P2,#0C0H MOV P1,#0C0HMOV DPTR,#TABLE ;數(shù)據(jù)指針指向表頭地址SETB EA ;開中斷 SETB EX0 SETB EX1 SETB ET0SETB PX0 ;設(shè)中斷優(yōu)先級(jí)SETB PX1MOV TMOD,#01H ;工作方式為方式1;*;開始及計(jì)數(shù)程序

11、;*START: MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00HCLR P1.0 MOV TH0,#0D8H ;置計(jì)數(shù)初始值 MOV TL0,#0F0H MOV R3,#00H MOV R4,#00HMOV R7,#00H MOV B,#10 MOV SP,#30HMOV D,#60HMOV E,#61HMOV F,#62HMOV G,#63HMOV I,#65HMOV R5,#05XUNHUAN: JB P1.7,START1 ;p1.7=0是開始 LCALL DELAY10;按鍵消抖 JB P1.7,XUNHUAN JNB P1.7,$ LJMP GN1 LJMP

12、XUNHUAN START1: JB P3.0,XUNHUAN LCALL DELAY10 JB P3.0,XUNHUAN JNB P3.0,$ LCALL FANYE LJMP XUNHUAN ;* ;翻頁模塊;*FANYE: MOV A,R0 MOV R3,A MOV A,R1 MOV R4,ADEC R5 CJNE R5,#04,LOP1 MOV A,D MOV R7,ALJMP L1LOP1:CJNE R5,#03,LOP2MOV A,E MOV R7,ALJMP L1LOP2:CJNE R5,#02,LOP3MOV A,F MOV R7,ALJMP L1LOP3:CJNE R5,#0

13、1,LOP4MOV A,G MOV R7,ALJMP L1LOP4:CJNE R5,#00,FANYEMOV A,I MOV R7,ALJMP L1L1: INC R0 INC R1 INC R2 CJNE R2,#5,LOOP2 MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00H LOOP2:LCALL XIANSHI RET ;*;數(shù)碼管記錄程序;*GN1: SETB TR0 LOOP:CJNE R2,#05H,LOOP MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00H CLR EA AJMP XUNHUAN ;*;1毫秒延時(shí)子程序;*DELAY1

14、: MOV R6,#2DL1: MOV H,#248 DJNZ H,$ DJNZ R6,DL1 RET;*;10毫秒延時(shí)子程序;*DELAY10: MOV R6,#20DL2: MOV H,#248 DJNZ H,$ DJNZ R6,DL2 RET;*;外部中斷1中斷程序，停止模塊;*STOP1 : PUSH ACC PUSH PSW LCALL DELAY10;延時(shí)10毫秒消抖 JB P3.3, FAN1 JNB P3.3,$ MOV A, R3 MOV R0 , A MOV A, R4 MOV R1, ADEC R5CJNE R5, #04, LOP5 MOV A, R7 MOV D, A

15、LJMP L4LOP5: CJNE R5, #03, LOP6 MOV A, R7 MOV E, A LJMP L4LOP6: CJNE R5, #02, LOP7 MOV A, R7 MOV F, A LJMP L4LOP7: CJNE R5, #01, LOP8 MOV A, R7 MOV G, A LJMP L4LOP8: CJNE R5, #00, STOP1 MOV A, R7 MOV I,A LJMP L4 L4: INC R0 INC R1 INC R2FAN1: POP PSW POP ACC RETI;*;顯示子程序;*XIANSHI: MOV A ,R3 ;掃描十分位上的數(shù)字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P2 ,A MOV A ,R4 ;掃描個(gè)位上的數(shù)字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P0 ,A MOV A ,R7 ;掃描十位上的數(shù)字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P1 ,A RET;*;定時(shí)器T0中斷程序;*DINGSHI:PUSH ACC PUSH PSW DJNZ B,DH1 MOV B,#10 AJMP COUNTCOUNT