單片機(jī)多功能秒表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書2020 1717 2020 1818 學(xué)年學(xué)年 第第 一一 學(xué)期學(xué)期第第 1717 周周 1818 周周 注：1、此表一組一表二份，課程設(shè)計(jì)小組組長一份；任課教師授課時(shí)自帶一份備查。2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后與“課程設(shè)計(jì)小結(jié)” 、 “學(xué)生成績(jī)單”一并交院教務(wù)存檔。題目題目基于 51 單片機(jī)控制的多功能秒表系統(tǒng)內(nèi)容及要求內(nèi)容及要求1.設(shè)計(jì)制作一個(gè)秒表系統(tǒng)，可用多位數(shù)碼管顯示時(shí)間。2.可用開關(guān)控制并用多位數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)間。3.可以進(jìn)行計(jì)時(shí)并能清零重新計(jì)時(shí)。進(jìn)度安排進(jìn)度安排 1.布置任務(wù)、方案論證 1 天 2.硬件制作、程序編寫、仿真調(diào)試 3 天 3.檢查、整

2、理、寫設(shè)計(jì)報(bào)告、小結(jié) 2 天 4.答辯 1 天 學(xué)生姓名： 許樂 郭利鉑指導(dǎo)時(shí)間： 12 月 23 日 12 月 29 日指導(dǎo)地點(diǎn)： F 樓 403 室任務(wù)下達(dá)2017 年 12 月 23 日任務(wù)完成2017 年 12 月 29 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師蔣沅系（部）主任王長坤精選文檔2摘摘要要本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的多功能秒表系統(tǒng)。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)著傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異的更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)，以

3、及針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)象的軟件結(jié)合，加以完善。秒表的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)的由于人為因素造成的誤差和不公平性。本設(shè)計(jì)的多功能秒表系統(tǒng)采用AT89C51 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、電源電路、 LED 數(shù)碼管以及按鍵電路來設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且結(jié)合相應(yīng)的顯示驅(qū)動(dòng)程序，使數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間，暫停和中斷。我們?cè)O(shè)計(jì)的秒表可以同時(shí)記錄八個(gè)相對(duì)獨(dú)立的時(shí)間，通過上翻下翻來查看這八個(gè)不同的計(jì)時(shí)值，可謂功能強(qiáng)大。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，計(jì)數(shù)程序，中斷，延時(shí)程序，按鍵消抖程序等，硬件系統(tǒng)利用 PROTE

4、US 強(qiáng)大的功能來實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單且易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，多功能秒表小組成員：許樂，郭利鉑小組分工： 小組成員：討論并確定秒表要實(shí)現(xiàn)哪些功能 許樂：硬件電路的設(shè)計(jì)仿真，查閱資料 郭利鉑：編寫程序，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 精選文檔3目錄 1.概述.41.1 設(shè)計(jì)目的.41.2 設(shè)計(jì)要求.41.3 設(shè)計(jì)意義.42系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì).42.1 系統(tǒng)總體方案.42.2 硬件設(shè)計(jì).52.2.189C51 單片機(jī).52.2.2 晶體振蕩電路.62.2.3 復(fù)位電路.72.2.5 顯示電路.82.2.6 系統(tǒng)電路圖.93.軟件設(shè)計(jì).93.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn).93.2 設(shè)計(jì)思路.103

5、.2.1 程序流程圖.103.2.2 程序.104.PROTEUS 軟件仿真.134.1 仿真.134.2 仿真結(jié)果描述.144.3 結(jié)論及進(jìn)一步設(shè)想.155.元器件清單 166.課程設(shè)計(jì)體會(huì).167.參考文獻(xiàn) .18 1.概概述述 1.1設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的 設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(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)碼管以及按鍵來設(shè)計(jì)秒表。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，精選文檔4使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)具有開始 /暫停，記錄，上翻下翻，清零等功能。1.2設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求（1）共四位LED 顯示，顯示時(shí)間為00:0059.99（2）共五個(gè)按鍵，分別是

6、開始 /暫停，記錄，上翻，下翻，清零鍵 ;（3）能同時(shí)記錄多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的時(shí)間并分別顯示 ;（4）翻頁按鈕查看多個(gè)不同的計(jì)時(shí)值 ;1.3設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)意意義義（1）通過本次課程設(shè)計(jì)可以使我們進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。（2）通過利用AT89C51 單片機(jī)，理解單片機(jī)在自動(dòng)化儀表中的作用以及掌握單片機(jī)的編程方法。（3）通過設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際應(yīng)用輸入及顯示模擬系統(tǒng)，掌握單片機(jī)仿真軟件PROTEUS 的使用方法。 （4）該實(shí)驗(yàn)通過單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)原理 ,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)器系統(tǒng) ,擁有正確的計(jì)時(shí)、暫停、清零、功能 ,并能同時(shí)記錄多個(gè)相對(duì)獨(dú)立

7、的時(shí)間利用翻頁按鈕查看多個(gè)不同的計(jì)時(shí)值 ,該種秒表在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛 ,具有現(xiàn)實(shí)意義。 2系系統(tǒng)統(tǒng)總總體體方方案案及及硬硬件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2.1系系統(tǒng)統(tǒng)總總體體方方案案本系統(tǒng)采用AT89C51 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)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示，計(jì)數(shù)，中斷，延時(shí)，按鍵消抖程序等，并在編程軟件中調(diào)試運(yùn)行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS 強(qiáng)大的功能來實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單且易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。 精選文檔5 單單 片片 機(jī)機(jī) 外外圍

8、圍 電電路路 電電路路 電電源源 電電路路 電電路路 顯顯示示電電路路 鍵鍵盤盤電電路路 圖1 系統(tǒng)電路原理2.2硬硬件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)2.2.189C51 單單片片機(jī)機(jī)MCS-51 系列單片機(jī)是8 位單片機(jī)產(chǎn)品，89C51 是其中的典型代表，基本模塊包括以下幾個(gè)部分：（1）CPU：89C51 的CPU 是8 位的，另外89C51 內(nèi)部有1 個(gè)位處理器（2）R0M:4KB 的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，存放開發(fā)調(diào)試完成的應(yīng)用程序（3）RAM:256B 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，容量小，但作用大（4）I/O 口：P0-P3，共4 個(gè)口32 條雙向且可位尋址的I/O 口線（5）中斷系統(tǒng)：共5 個(gè)中斷源，3 個(gè)內(nèi)部中斷，2

9、個(gè)外部中斷（6）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2 個(gè)16 位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（7）通用串行口：全雙工通用異步接收器 /發(fā)送器（8）振蕩器：89C51 的外接晶振與內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器為CPU 提供時(shí)鐘信號(hào)（9）總線控制：89C51 對(duì)外提供若干控制總線，便于系統(tǒng)擴(kuò)展 89C51 的引腳圖如下:精選文檔689C51 單片機(jī)引腳圖2.2.2 晶晶體體振振蕩蕩電電路路 89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。引線 XTAL1 和XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出， 兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。這里，我們選用51 單片機(jī)12MHZ 的內(nèi)部振蕩方式，電容器C1，C2

10、起穩(wěn)定振蕩頻率，并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用， C1 和C2 可在20-100PF 之間取值,這里取33PF。精選文檔72.2.3 復(fù)復(fù)位位電電路路采用上電加按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電加按鍵復(fù)位的操作。 2.2.4 按鍵電路在按鍵電路中，我們可以在 I/O 口上直接接按鍵，或者通過 I/O 口設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省 I/O 口，但編程有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個(gè)小系統(tǒng)，有足夠的 I/O 口可以使用，為了

11、使程序簡(jiǎn)化，我們采用按鍵電路，用部分 P1 口做開關(guān)，P1.0 開始/暫停，P1.1 記錄，P1.2 上翻，P1.3 下翻，P1.4 清零。對(duì)于按鍵的設(shè)計(jì)，采用了防抖動(dòng)的程序設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的性能得到進(jìn)一步的提升。當(dāng)按鍵精選文檔8被按下時(shí)，相應(yīng)的引腳被拉低，經(jīng)掃描后，獲得鍵值，并執(zhí)行鍵功能程序，因此按下不同的按鍵，將執(zhí)行不同的功能程序。2.2.5 顯顯示示電電路路顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用四個(gè)共陰極 LED 顯示，LED 是七段式顯示器，內(nèi)部有 7 個(gè)條形發(fā)光二極管和 1 個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。在用數(shù)碼管顯示時(shí)，我

12、們有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，但是占用端口比較多；動(dòng)態(tài)顯示所使用的端口比較少，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O 口。在設(shè)計(jì)中，我們采用 LED 動(dòng)態(tài)顯示，用 P0 口驅(qū)動(dòng)顯示。由于 P0 口的輸出級(jí)是開漏電路，用它驅(qū)動(dòng)時(shí)需要外接上拉電阻才能輸出高電平。精選文檔92.2.6 系系統(tǒng)統(tǒng)電電路路圖圖3.軟軟件件設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)3.1設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)特特點(diǎn)點(diǎn)在軟件設(shè)計(jì)中，一般采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。把一個(gè)多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個(gè)模塊的主程序

13、和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，如：計(jì)數(shù)、延時(shí)、和顯示等，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。精選文檔10開始 初始化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?停止下翻上翻夠8個(gè)？暫停記錄清零開始 初始化化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?停止下翻上翻夠8 個(gè)個(gè)？N 記錄NNNNNY 清零功能描述：用四位 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)間。一個(gè)開始/暫停鍵,一個(gè)復(fù)位鍵,一個(gè)“記錄”鍵，可同時(shí)記錄八個(gè)相對(duì)獨(dú)立的時(shí)間；一個(gè)“上翻”鍵，一個(gè)“下翻”鍵，查看八個(gè)不同的計(jì)時(shí)值。五個(gè)按鍵分別通過五個(gè)端口控制秒表的五個(gè)

14、功能。3.2設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)思思路路3.2.1 程程序序流流程程圖圖 精選文檔113.2.2 程程序序程序如下：程序如下：/ /* *1 1、程程序序目目的的：使使用用定定時(shí)時(shí)器器學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)秒秒表表計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，記記錄錄8 8 組組數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，通通過過上上翻翻、下下翻翻鍵鍵查查看看記記錄錄的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)2 2、硬硬件件要要求求：數(shù)數(shù)碼碼管管、晶晶振振1 12 2M M* */ /#include code unsigned char tab=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; /共陰數(shù)碼管 0-9 code unsigned

15、char tab1=0 xbf,0 x86,0 xdb,0 xcf,0 xe6,0 xed,0 xfd,0 x87,0 xff,0 xef ;/共陰數(shù)碼管0-9 帶小數(shù)點(diǎn)sbit key1 = P10; /開始、暫停sbit key2 = P11; /記數(shù)sbit key3 = P12; /上翻sbit key4 = P13; /下翻sbit key5 = P14; /清零static unsigned char ms,sec;static unsigned char Sec8,Ms8;static int i ,j;void delay(unsigned int cnt) /延時(shí)程序 whi

16、le(-cnt);void main()unsigned char key3_flag=0,key4_flag=0; TMOD |=0 x01;/定時(shí)器0 10ms in 12M crystal 用于計(jì)時(shí)TH0=0 xd8;TL0=0 xf0;ET0=1;TR0=1; TMOD |=0 x10; /定時(shí)器1 用于動(dòng)態(tài)掃描TH1=0 xF8;TL1=0 xf0;ET1=1;TR1=1; EA =1;sec=0; /初始化ms=0; P1=0 xff;i=0;精選文檔12j=0; while(1) if(i=8) i=0; start: /開始、暫停 if(!key1) /判斷是否按下 delay

17、(50); /去抖 if(!key1) while(!key1) /等待按鍵釋放 ; TR0=!TR0; /記錄 if(!key2) /判斷是否按下 delay(50); /去抖 if(!key2) while(!key2) /等待按鍵釋放 ;if(i=8) /8 組數(shù)據(jù)記錄完畢 TR0=0; goto start; Seci= sec; /將數(shù)據(jù)存入數(shù)組Msi= ms;i+; /上翻 if(!key3) delay(50); if(!key3) while(!key3) ;TR0=0;key3_flag=1;/按鍵3 標(biāo)志if(j=i) goto start;elseif(key4_flag

18、) j+=2;key4_flag=0;精選文檔13sec=Secj;ms=Msj;j+; /下翻 if(!key4) delay(50);if(!key4)while(!key4);TR0=0;key4_flag=1; /按鍵4 標(biāo)志if(j0) goto start;else if(key3_flag) j-=2;key3_flag=0;sec=Secj;ms=Msj; /顯示數(shù)組里的內(nèi)容j-; /清零 if(!key5) delay(50);if(!key5)while(!key5);TR0=0;ms=0;sec=0;for(i=0;i=100) ms=0;/等于100 時(shí)歸零 sec+;

19、/秒加1 if(sec=60) sec=0;/秒等于60 時(shí)歸零 4.PROTEUS 軟軟件件仿仿真真4.1仿仿真真將以上程序清單導(dǎo)入先前做好的 Proteus 仿真電路，匯編之后，開始進(jìn)行仿精選文檔15真。仿真結(jié)果如下：顯示清零功能：按下開始鍵后顯示按下清零鍵后顯示4.2仿仿真真結(jié)結(jié)果果描描述述：按“開始”鍵，秒表開始計(jì)時(shí)；按“暫?！辨I，秒表暫停計(jì)時(shí)；按記錄鍵，精選文檔16秒表記錄時(shí)間，共可記錄八個(gè)數(shù)值；按上翻下翻鍵，可查看這八個(gè)不同的計(jì)時(shí)值。4.3結(jié)結(jié)論論及及進(jìn)進(jìn)一一步步設(shè)設(shè)想想 ：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，本次課設(shè)基本完成了設(shè)計(jì)要求，由于秒表系統(tǒng)并不一定僅僅局限于計(jì)時(shí)，定時(shí)等功能，還可以進(jìn)行多項(xiàng)的擴(kuò)

20、展，可以利用 AT89C51 強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，進(jìn)一步豐富秒表的功能,例如可設(shè)定計(jì)時(shí)時(shí)間，倒計(jì)時(shí)等等眾多功能。單片機(jī)以其強(qiáng)大的功能和良好的兼容性可以更好地為我們服務(wù)，通過查閱各種資料，多了解一些單片機(jī)有關(guān)知識(shí)，可以為以后的工作和學(xué)習(xí)生活創(chuàng)造更多的便利條件。5.5.元器件清單元器件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)單片機(jī)AT89C521晶振12MHZ1電容22pF2電解電容10uF1電源5V1數(shù)碼管HS-3461AS1電阻1K/10K5/8按鍵開關(guān)66.課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)體體會(huì)會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，我們深刻地認(rèn)識(shí)到自己有很多不足之處，比如在自主學(xué)習(xí)能力方面的不足，實(shí)際動(dòng)手操作能力的不足等。 這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

21、是理精選文檔17論與實(shí)踐相結(jié)合的范例。該設(shè)計(jì)從頭到尾都要自己參與進(jìn)來，熟悉了整個(gè)設(shè)計(jì)流程才能更快地設(shè)計(jì)出方案并完成設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)我主要負(fù)責(zé)硬件電路的焊接，寫程序和查閱相關(guān)資料。單片機(jī)課程早已結(jié)束，相關(guān)的知識(shí)已經(jīng)很模糊，導(dǎo)致我們?cè)谠O(shè)計(jì)硬件電路中遇到了不少麻煩。首先是不知從何入手。雖然小組討論后確定了秒表要實(shí)現(xiàn)的功能，可是沒有相關(guān)理論知識(shí)的熟知和實(shí)踐操作。查閱了與 89C51 單片機(jī)相關(guān)的資料也閱讀了其他人單片機(jī)數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)，慢慢地我們開始了解其中原理，一步步設(shè)計(jì)出了硬件電路的各個(gè)部分，如晶體振蕩電路，復(fù)位電路，按鍵電路，顯示電路。完成設(shè)計(jì)后需要運(yùn)用 PROTEUS 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。這次的課程設(shè)計(jì)同學(xué)進(jìn)行了交流和討論，我們分工進(jìn)行設(shè)計(jì)，從搜索資料到硬件、軟件的調(diào)試，每一步、每一個(gè)細(xì)節(jié)都經(jīng)過我們自己的思考，我們共同