簡易秒表的制作完結(jié)

1、 課 題 設(shè) 計 論 文課題名稱: 簡易秒表的制作 班級： P14電氣2班 姓名： 潘娟 康盼紅 學號： 201403170131 201403170130 指導(dǎo)教師： 李紅艷 2015年 12月 28 日一、設(shè)計任務(wù)與設(shè)計要求 1、設(shè)計任務(wù)用8051單片機設(shè)計4位LED數(shù)碼管顯示“分值”和“秒值”。 2、設(shè)計要求用8051單片機，采用動態(tài)掃描的方式，用4位LED數(shù)碼管顯示秒值，晶振 采用6赫茲。具體要求如下： a.從右向左顯示秒值的個位、十位，分值的各位和十位，個位能向十位進位。 b.上電后首先顯示00.00，表示從00.00秒開始計時，當時間顯示到59.59時， 4位顯示都清零從頭開始。

2、c.以三個獨立式按鍵實現(xiàn)復(fù)位、啟動、停止。 二、設(shè)計方案 本設(shè)計分為時鐘電路、復(fù)位電路、顯示電路和單片機四大部分，這些模塊中單片機占主控地位。時鐘電路常用的有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，但因為本設(shè)計中只需要一片單片機，所以采用內(nèi)部時鐘方式。復(fù)位電路中的“復(fù)位”按鈕是按鍵手動復(fù)位，它有電平和脈沖兩，種方式，本設(shè)計選擇了按鍵電平復(fù)位電路，顯示電路所用的數(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使用時都是需要上拉電阻才能驅(qū)動數(shù)碼管。另外，因為單片機的4個并行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)動電流也需要10mA，因而不管在使用共陰數(shù)碼管時，單片機

3、輸出口也必須使用上拉電阻提高輸出電流，才能驅(qū)動數(shù)碼管。為了使電路簡單化，本設(shè)計選用共陽數(shù)碼管。使用動態(tài)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，形成各位的分時選通。 根據(jù)硬件設(shè)計，由單片機的p2口控制位碼輸出，p0口控制段碼輸出。動態(tài)顯示程序中，在單片機內(nèi)部RAM中設(shè)置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，再將段碼通過8051的p0口輸出：位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產(chǎn)生，再通過p2口輸出。 整體程序主要分為3部分：主程序、顯示子程序、和定時器中斷程序。主程序主要是初始化部分

4、和不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序部分。 動態(tài)顯示子程序完成4位LED的輪流位掃描，它被主程序不斷調(diào)用，以保證穩(wěn)定可靠的顯示。顯示時間的刷新由定時器中斷產(chǎn)生，定時器每秒50ms中斷一次，當中斷20次后（即1s后），對時間單元（秒計數(shù)單元、分計數(shù)單元）進行更新，然后通過拆字子程序?qū)r間單元里面的十六進制數(shù)拆開為兩個BCD碼，并送到顯示緩沖區(qū)。返回主程序后顯示緩沖區(qū)的待顯示數(shù)據(jù)被刷新一次，數(shù)碼管相應(yīng)的顯示數(shù)值也就隨之發(fā)生變化。通過鍵盤掃描方式取得KE0、KE1、KE2的鍵值，用鍵盤的中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)秒表的啟動、停止、復(fù)位。三、主要硬件電路設(shè)計 1、單元電路設(shè)計 （1）時鐘電路 注：/單元電路設(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)標號

5、的數(shù)字即為單片機的管腳/ 時鐘電路如圖所示，時鐘電路的晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機的運行速度也就越快。晶振頻率根據(jù)設(shè)計需要設(shè)為6MHz，又根據(jù)諧振性質(zhì)，電路中的電容C1、C2選擇為30pF左右。該電容的的大小會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）復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖所示，單片機復(fù)位條件是，必須使RSTVPD或RST引腳9加上持續(xù)2個機器周期的高電平。在本次設(shè)計中時鐘頻率為6MHz,每個機器周期為2us，則需要4us以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復(fù)位。（a）為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與V

6、CC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。只要保證RST為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復(fù)位。 （b）為按鍵復(fù)位電路，該電路除了具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位只需按圖中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。（3）顯示電路4位LED顯示的位碼由單片機的P2口輸出，段碼由P0口輸出，P2口線與LED之間接有500歐母限流電阻；LED為共陽極數(shù)碼管，顯示方式為動態(tài)顯示方式；3個按鍵可以采用獨立式鍵盤，其中兩個按鍵分別連接到外部中斷INT0、INT1，第3個按鍵連接到定時器1的T1端口，以中斷方式實現(xiàn)鍵盤的掃描。動態(tài)顯示程序中，在單片機內(nèi)部R

7、AM中設(shè)置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，再將段碼痛過8051的P0口輸出；位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產(chǎn)生，再通過P2口輸出。 2、電路元件介紹 51單片機的引腳圖 8051微控制器屬于MCS-51系列，自1980年開始由inter公司設(shè)計以來，由于其完善的指令集，在嵌入系統(tǒng)中占有很大的市場。其資源包括8K的程序存儲器，1K的數(shù)據(jù)存儲器，兩個16bit的計數(shù)控制器和四組八位的通用IO口。CPU結(jié)構(gòu): 8051內(nèi)部CPU是一個字長為二進制8位的中央處理單元，也就是他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。8051內(nèi)部CPU也是由運算器、控制器和專用寄存

8、器組三部分電路組成。存儲器：標準8501單片機在物理上有4個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。IO輸入、輸出端口：1、 P0.0P0.7 P0口位雙向口線（在引腳的3932號端子）。 2 、P1.0P1.7 P1口8位雙向口線（在引腳的18號端子）。 3 、P2.0P2.7 P2口8位雙向口線（在引腳的2128號端子）。 4、 P3.0P3.7 P3口8位雙向口線（在引腳的1017號端子） 其中單片機的P3口有第二功能：8051單片機P0、P1、P2、P3口介紹：P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平

9、。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，P0口被分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL邏輯門電路。對端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電

10、平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個TTL 邏輯門電路。對P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流。RST復(fù)位端：當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復(fù)位。數(shù)碼管數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管構(gòu)成數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極二種結(jié)構(gòu)。共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常接高電平，其他管腳接段驅(qū)動電源輸出端。當某段驅(qū)動電源的輸出

11、端為低電平時，該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。 共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常接低電平，其他管腳接段驅(qū)動電源輸出端當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。 元件清單元件名稱數(shù)量備注元件名稱數(shù)量備注數(shù)碼管4塊80c511塊按鈕3個電容2個33pF電阻2個電容1個100uF晶振1個6MHz四、主要軟件電路設(shè)計 1、資源分配表 名稱地址分配用途初始化值MSEC20H定時器50ms計數(shù)單元14HSECOND21H秒計數(shù)單元00HMIN22H分計數(shù)單元00H30H35H顯示緩沖區(qū)30H：秒的個位 31H秒的十位32H：分的個位 33H分的十位00H40H以上 堆棧區(qū)

12、2、程序流程圖顯示子程序流程圖主程序流程圖開始定時器中斷初始化秒單元初始化顯示緩沖區(qū)初始化子程序入口保護現(xiàn)場顯示初始化查表取字型碼段碼送p0口位碼送p2口延時顯示位碼右移顯示緩沖區(qū)下一位四位顯示完？保護現(xiàn)場返回啟動定時器調(diào)用顯示子程序定時器中斷子程序1s到嗎？調(diào)用拆字子程序60分到嗎？恢復(fù)現(xiàn)場調(diào)用拆字子程序調(diào)用拆字子程序置定時器初始值保護現(xiàn)場中斷入口調(diào)用拆字子程序60s到嗎？秒清0調(diào)用拆字子程序分單元加1調(diào)用拆字子程序分單元清0返回置50ms計數(shù)初始值秒加1 源程序設(shè)計如下： MSEC EQU 20H SECOND EQU 21H MIN EQU 22H ORG 0000H AJMP MAIN

13、 ORG 0003H AJMP KE1 ORG 000BH AJMP CONT ORG 0013HAJMP KE0 ORG 001BH AJMP KE2MAIN: MOV TMOD, #61H MOV TH0, #9EH MOV TL0, #58H MOV TH1, #0FFH MOV TL1, #0FFH MOV SECOND, #00H MOV MIN, #00H MOV MSEC, #14H MOV SP, #3FH MOV 30H, #00H MOV 31H, #00H MOV 32H, #00H MOV 33H, #00H MOV IE, #8FH SETB TR1START: LC

14、ALL DISP SJMP START DISP: MOV R0, #30H MOV R7, #00H MOV R2, #04H MOV R3, #08H MOV A, R0 MOV P2， #0FFHDISP1: MOV DPTR, #TAB MOVC A, A+DPTR MOV P0, A MOV A, R3 MOV P2, A DJNZ R7, $ DJNZ R7, $ RR A MOV R3, A INC R0 MOV A, R0 DJNZ R2, DISP1 RETTAB: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H DB 92H, 82H, 0F8H, 80H,

15、90H CONT: PUSH ACC MOV TH0, #9EH MOV TL0, #58H DJNZ MSEC, RN MOV MSEC, #14H INC SECOND MOV A, SECOND MOV R1, #31H LCALL BINBCD MOV A, SECOND CJNE A, #60, RN MOV A, #00H MOV SECOND, A MOV R1, #31H LCALL BINBCD MOV A, MIN CJNE A, #60, RN MOV A, #00H MOV MIN, A MOV R1, #33H LCALL BINBCDRN: POP ACC RETI

16、BINBCD: MOV B, #10H DIV AB MOV R1, A DEC R1 MOV A, B MOV R1, A KE0: SETB TR0 RETIKE1: CLR TR0 RETIKE2: MOV SEC, #00H MOV 30H, #00H MOV 31H, #00H MOV 32H, #00H MOV 33H #00H RETI END 五、 設(shè)計總結(jié)首先，通過這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，在很大程度上提高了自己的獨立思考能力和單片機的專業(yè)知識，也深刻了解寫一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過這樣的一次訓練，相信在接下來的日子我們都會了，而且會做得更好。寫完這篇設(shè)計報告，我思考了很多關(guān)于單片機的設(shè)計問題。首先是一個能夠?qū)嶋H用于生產(chǎn)的設(shè)計的完成，單