多功能電子秒表(共16頁)

1、2016屆課程論文單片機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用課程設(shè)計多功能電子(dinz)秒表學(xué)生(xu sheng)姓名 郭君君 學(xué) 號 5011212411 所屬學(xué)院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級 16-4班 指導(dǎo)教師 孟洪兵 前 言中國使用單片機(jī)的歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時間里發(fā)展極 為迅速?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實(shí)時控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些(zhxi)都離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電

2、路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機(jī)年容量已達(dá)3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)(dush)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國是有著廣闊(gu

3、ngku)前景的。目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc397244223 摘 要 PAGEREF _Toc397244223 h 1 HYPERLINK l _Toc397244224 一 課程設(shè)計目的(md)及意義 PAGEREF _Toc397244224 h 1 HYPERLINK l _Toc397244225 二 課程設(shè)計題目描述(mio sh)和要求 PAGEREF _Toc397244225 h 2 HYPERLINK l _Toc397244226 三 課程設(shè)計報告(bogo)內(nèi)容 PAGEREF _Toc397244226 h 2 HYPE

4、RLINK l _Toc397244227 3.1設(shè)計思路 PAGEREF _Toc397244227 h 2 HYPERLINK l _Toc397244228 3.2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc397244228 h 3 HYPERLINK l _Toc397244229 3.2.1系統(tǒng)總體方案 PAGEREF _Toc397244229 h 3 HYPERLINK l _Toc397244230 3.2.2程序流程圖 PAGEREF _Toc397244230 h 4 HYPERLINK l _Toc397244231 四 子程序模塊設(shè)計 PAGEREF _Toc39

5、7244231 h 5 HYPERLINK l _Toc397244232 五 keil軟件仿真圖 PAGEREF _Toc397244232 h 6 HYPERLINK l _Toc397244233 六 實(shí)物圖 PAGEREF _Toc397244233 h 6 HYPERLINK l _Toc397244234 總結(jié) PAGEREF _Toc397244234 h 7 HYPERLINK l _Toc397244235 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc397244235 h 8 HYPERLINK l _Toc397244236 附錄11塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程設(shè)計第 頁 共 11頁

6、摘 要在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)，以及(yj)針對具體的應(yīng)用對象的軟件結(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，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(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)計計時器。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)行計數(shù)，并且結(jié)合相應(yīng)的顯示驅(qū)動程序，使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間，暫停和中斷。我們設(shè)計的秒表可以同時記錄八個相對獨(dú)立的時間，通過(tnggu)上翻下翻來

7、查看這八個不同的計時值，可謂功能強(qiáng)大。其中軟件系統(tǒng)采用c語言編寫程序，包括顯示程序，計數(shù)程序，中斷，延時程序，按鍵消抖程序等，硬件系統(tǒng)利用keil強(qiáng)大的功能來實(shí)現(xiàn)，簡單且易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。 關(guān)鍵字：單片機(jī)；多功能秒表(miobio)一 課程設(shè)計目的及意義1.1設(shè)計目的 設(shè)計一個單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及按鍵來設(shè)計秒表。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)行計時，同時具有開始/暫停，記錄，上翻下翻，清零等功能。 1.2設(shè)計要求 共四位LED顯示，顯示時間為00:0099.99 共五個按鍵，

8、分別是開始/暫停，記錄，上翻，下翻，清零鍵; 能同時記錄多個相對獨(dú)立的時間并分別顯示; 翻頁按鈕查看多個不同的計時值; 1.3設(shè)計意義 通過本次課程設(shè)計可以使我們進(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)計的基本步驟和方法。 通過利用AT89C51單片機(jī)，理解單片機(jī)在自動化儀表中的作用以及掌握(zhngw)單片機(jī)的編程方法。 通過設(shè)計一個簡單的實(shí)際應(yīng)用輸入及顯示模擬系統(tǒng)，掌握單片機(jī)仿真(fn zhn)軟件PROTEUS的使用方法。 該實(shí)驗(yàn)通過單片機(jī)的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)原理,設(shè)計簡單的計時器系統(tǒng),擁有正確的計時、暫停、清零、功能,并能同時記錄多個相對獨(dú)立的時間利用翻頁按

9、鈕查看多個不同的計時值,該種秒表在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛(gungfn),具有現(xiàn)實(shí)意義。 二 課程設(shè)計題目描述和要求 題目描述：基于單片機(jī)的多功能秒表設(shè)計。要求：開始時，顯示“00.00”，第一次按下按鈕后開始從00.00-99.99s計時，顯示精度為0.01s；對應(yīng)有5個功能按鍵第1個按鍵開始/暫停按鈕，第2個按鍵記錄按鈕，第3個按鍵及時上翻按鈕，第4個按鈕下翻按鈕，第5個按鈕清零按鈕，可同時記錄下八組數(shù)據(jù)。 三 課程設(shè)計報告內(nèi)容了解AT89C51芯片的的工作原理和工作方式 ，使用該芯片對LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示控制，實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)的端口控制數(shù)碼管，顯示秒，并能用按鈕實(shí)現(xiàn)秒表起動、停止、記錄、清零功能

10、，精確到0.01秒。要求選用定時器的工作方式，畫出使用單片機(jī)控制LED數(shù)碼管顯示的電路圖，并在實(shí)驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)其硬件電路，并編程完成軟件部分，最后調(diào)試秒表起動、停止、記錄、清零功能。 3.1設(shè)計思路該實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行計時并在數(shù)碼管上顯示時間,用AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，按設(shè)計要求本實(shí)驗(yàn)要采用六個按鍵，其中復(fù)位按鍵在電路中，不需要再用程序控制，在仿真時用不到，其他五個按鍵可以用I/O端口來控制，寫上其對應(yīng)的程序，延時一秒鐘可以用中斷來控制，計算好中斷次數(shù).要加上防止按鍵抖動程序，選擇好數(shù)碼管的顯示方式，想減少I/O口的使用就用動態(tài)，想編程簡單就是用靜態(tài)。 3.2系統(tǒng)總體方案及硬件(yn jin)設(shè)計 3

11、.2.1系統(tǒng)(xtng)總體方案本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時計數(shù)的原理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路和顯示電路，以及(yj)一些按鍵電路等來設(shè)計計數(shù)器，將軟硬件有機(jī)結(jié)合起來，其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，計數(shù)程序，中斷，硬件系統(tǒng)利用keil強(qiáng)大的功能來實(shí) 現(xiàn)，簡單易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。 (1)單片機(jī)的選擇 AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，

12、俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 主要特性： 與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程FLASH存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級程序存儲器

13、鎖定；1288位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 (2)管腳說明 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入(

14、shr)，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收(jishu)，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此(ync)作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

15、3.2.2程序流程圖 四 子程序模塊設(shè)計(shj) 1)、顯示(xinsh)精度為0.01秒程序 本設(shè)計采用定時器/計數(shù)器T0的方式一，為16位位定時器/計數(shù)器，系統(tǒng)(xtng)時鐘頻率采用12MHZ，采用T0中斷方式1：16位定時器/計數(shù)器，TMOD=0X01， 計算初值： 機(jī)器周期=1us=110-6 設(shè)需要裝入T0的初始值為X，則有（216-X）10-6=510-3； X=15536； TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; 由此公可知(k zh)每次中斷時間是50ms，則只需要中斷20次顯示(xinsh)位數(shù)計算： P2=0 xfe;

16、P0=tabsec/10;break;/顯示(xinsh)秒十位 P2=0 xfd;P0=tab1sec%10;break; /顯示秒個位 P2=0 xfb;P0=tabms/10;break;/顯示十位 P2=0 xf7;P0=tab1ms%10;break; /顯示個位2)、消除按鍵抖動程序 keynum=P1; if(keynum!=0 xff) delay(10); temp=P1; if(keynum=temp) 3)、軟件復(fù)位程序 軟件復(fù)位不能清除中斷標(biāo)志位,實(shí)際效果與清零效果一樣，軟件復(fù)位后，直接從程序開始運(yùn)行，如果在軟件復(fù)位 程序前加上關(guān)閉中斷，就與硬件復(fù)位效果一樣了，還有軟件

17、復(fù)位內(nèi)存中的臨時數(shù)據(jù)是不會清空的。 static unsigned char num; TH1=0 xF8;/重入初值 TL1=0 xf0;五 keil軟件仿真圖六 實(shí)物圖總結(jié)(zngji)單片機(jī)是我所學(xué)專業(yè)的主要課程之一，因此我認(rèn)為單片機(jī)課程設(shè)計是十分必要而且十 分重要的。盡管剛剛拿到課程設(shè)計題目時有點(diǎn)迷惘，不知道如何著手，但通過上網(wǎng)和圖書館查閱(chyu)相關(guān)資料，自己認(rèn)真鉆研以及虛心詢問同學(xué)，終于解決了一個又一個的困難和障礙，成功完成了任務(wù)。 通過本次的單片機(jī)課程設(shè)計，不僅大大地豐富了我的理論知識，而且在實(shí)踐過程中更令我學(xué)會了堅持、耐心和努力。此次單片機(jī)課程設(shè)計需要運(yùn)用到許多之前所學(xué)過的

18、知識，令我認(rèn)識到自己以前學(xué)習(xí)的一些不足之處，例如對以前所學(xué)知識的理解不夠(bgu)深刻，掌握得不夠牢固，運(yùn)用不夠靈活。這讓我懂得了認(rèn)真學(xué)習(xí)的重要性，以及要孜孜不倦地鉆研所學(xué)過的知識，做得融會貫通，不能一覽而過，不求甚解。在邊學(xué)習(xí)邊動手的過程中，我對電子時鐘的構(gòu)造以及原理有了進(jìn)一步的了解，同時也加深和鞏固了我對單片機(jī)匯編語言的認(rèn)識。除此之外，由于是第一次做單片機(jī)，因此在此次課程設(shè)計的過程中，無論是電路繪制還是匯編語言編寫都難免遇到了不少困難和障礙，例如匯編語言編寫出錯、電路元件無從入手等。在面對困難和障礙時，我慶幸自己沒有退縮和逃避，而是通過各種方法，迎難而上，以堅持、耐心和努力勇敢無畏地面對困

19、難，克服困難，解決困難。讓我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題以及動手實(shí)踐的能力都有了很大的提高，并了解到理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義。 從這次的課程設(shè)計中，我們真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的練習(xí)的過程中才能提高。本次課程設(shè)計盡管時間不長，但從中所獲，將令我受益終生。參考文獻(xiàn)1 程國鋼. 51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)案例手冊。電子工業(yè)出版社.2011.11 2 張毅剛. 單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計。電子工業(yè)出版社. 2009.12 3 郭天祥編著.51單片機(jī)C語言教程-入門、提高、開發(fā)、拓展全 攻略.電子工業(yè)出版社.201

20、0.05 4 丁峻嶺主編.C語言程序設(shè)計.中國鐵道出版社.2009.12 5 公茂法.單片機(jī)接口實(shí)例(shl)集.北京：西安電子科技大學(xué)出版社，2004 附錄(fl)#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 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 = P1

21、0; /開始(kish)、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) /延時程序 while(-cnt); void main() unsigned char key3_flag=0,key4_flag=0; TMOD |=0 x01;/定時器0 10ms

22、in 12M crystal 用于計frtgtfrg時 TH0=0 xd8; TL0=0 xf0; ET0=1; TR0=0; TMOD |=0 x10; /定時器1用于動態(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; j=0; start: while(1) /開始(kish)、暫停 if(!key1) /判斷(pndun)是否按下 delay(10); /去抖 if(!key1) while(!key1) /等待(dngdi)按鍵釋放 ; TR0=!TR0; /記錄 if(!key2

23、) /判斷是否按下 delay(10); /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(10); if(!key3) while(!key3) ; TR0=0; key3_flag=1; /按鍵3標(biāo)志 if(j=i) goto start; else if(key4_flag) j+=2;key4_flag=0; sec=Secj;ms=Msj; /顯示數(shù)組里的內(nèi)容 j+; /下翻 if(!key4) delay(10); if(!key4) while(!key4) ; TR0=0; key4_flag=