基于51單片機(jī)的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)

1、 - .可修編 . z.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣學(xué)院指導(dǎo)教師朱衛(wèi)華班級(jí)電子11級(jí)02班*學(xué)生*摘要本設(shè)計(jì)是基于AT89S51單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字秒表設(shè)計(jì)，主要組成是以51單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，通過(guò)運(yùn)用單片機(jī)的振蕩電路實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)同時(shí)用數(shù)碼管同步顯示。本秒表最大計(jì)時(shí)為99秒。本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：大局部功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，使電路簡(jiǎn)單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。關(guān)鍵詞：AT89S51 振蕩電路計(jì)時(shí)數(shù)碼管目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4002686071設(shè)計(jì)概述 PAGEREF _Toc400268607 h 2HYPERLINK l _Toc400

2、2686081.1AT89S51概述 PAGEREF _Toc400268608 h 2HYPERLINK l _Toc4002686091.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能概述 PAGEREF _Toc400268609 h 2HYPERLINK l _Toc4002686102系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc400268610 h 2HYPERLINK l _Toc4002686112.1設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc400268611 h 2HYPERLINK l _Toc4002686122.2硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc400268612 h 2HYPERLINK l _Toc400268

3、613單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc400268613 h 2HYPERLINK l _Toc400268614數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc400268614 h 2HYPERLINK l _Toc4002686152.3軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc400268615 h 2HYPERLINK l _Toc400268616軟件設(shè)計(jì)流程圖 PAGEREF _Toc400268616 h 2HYPERLINK l _Toc400268617消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng) PAGEREF _Toc400268617 h 2HYPERLINK l _Toc400268618數(shù)碼管

4、延時(shí)顯示程序 PAGEREF _Toc400268618 h 2HYPERLINK l _Toc400268619延時(shí)1秒的程序 PAGEREF _Toc400268619 h 2HYPERLINK l _Toc4002686203軟件調(diào)試和結(jié)果 PAGEREF _Toc400268620 h 2HYPERLINK l _Toc4002686213.1軟件調(diào)試與下載 PAGEREF _Toc400268621 h 2HYPERLINK l _Toc4002686223.2硬件仿真 PAGEREF _Toc400268622 h 2HYPERLINK l _Toc4002686234心得體會(huì) P

5、AGEREF _Toc400268623 h 2HYPERLINK l _Toc400268624參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc400268624 h 2HYPERLINK l _Toc400268625附錄 PAGEREF _Toc400268625 h 2HYPERLINK l _Toc400268626I基于單片機(jī)的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)主程序 PAGEREF _Toc400268626 h 2HYPERLINK l _Toc400268627IIPCB電路圖 PAGEREF _Toc400268627 h 2HYPERLINK l _Toc400268628III實(shí)物圖 PAGEREF _T

6、oc400268628 h 2- .可修編 . z.設(shè)計(jì)概述AT89S51概述AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳構(gòu)造，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，1

7、28 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，32個(gè)外部雙向輸入/輸出I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT89S51引腳圖在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)镾TC的單片機(jī)比AT的單片機(jī)更加容易下載程序，它們的端口是一模一樣的，所以本次設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用的是STC51單片機(jī)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能概述本設(shè)計(jì)展現(xiàn)的是一個(gè)計(jì)時(shí)用的秒表。功能為兩位七段數(shù)碼管在開(kāi)機(jī)時(shí)顯示00，并在系統(tǒng)中添加一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)。當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳粹o開(kāi)關(guān)后秒表開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，第二次按下后計(jì)時(shí)停頓，第三次按下后兩個(gè)數(shù)碼管清0，并回到一開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)狀態(tài)。由于只設(shè)計(jì)了兩位數(shù)碼管，故該秒表最

8、大計(jì)時(shí)99秒。系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路單片機(jī)最小系統(tǒng)分設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示、控制電路設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)分設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示、控制電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如圖，為了方便計(jì)算，本設(shè)計(jì)采用12MHz的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為1秒。圖 2復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖，為了更好的控制復(fù)位電路，用了一個(gè)接觸式按鈕開(kāi)關(guān)。圖數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)，不直接用I/O端口直接連接數(shù)碼管，如圖，本設(shè)計(jì)采用74ls48 譯碼器和共陰極數(shù)碼管。圖74ls48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，如下列圖,為74Ls48真值表以及特性表。圖真值表圖特性表因?yàn)?4ls48輸出

9、電流最大為6mA，在數(shù)碼管的工作電流之內(nèi)，所以不必用電阻。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極()的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極接到地線GND上，當(dāng)*一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)*一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，*相應(yīng)字段就不亮。圖數(shù)碼管引腳圖圖數(shù)碼管真值表將共陰極數(shù)碼管一端接地，一端接在單片機(jī)上，通過(guò)操縱單片機(jī)的上下電平，從而控制數(shù)碼管。圖如圖，當(dāng)按鈕沒(méi)有按下時(shí)，單片機(jī)的I/O口直接連接電源，所以須要上拉電阻進(jìn)展限流，計(jì)算的灌電流為2.5mA,查看AT89S51的數(shù)據(jù)手冊(cè)知該電流在其*圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程圖第第2次按鈕按下計(jì)時(shí)

10、開(kāi)場(chǎng)數(shù)碼管顯示第1次按鈕按下 第3次按鈕按下否否是否否是否是消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)當(dāng)手指按下開(kāi)關(guān)時(shí)，如果我們的動(dòng)作足夠完美，則P1.0應(yīng)該立即出現(xiàn)一個(gè)低電平，并且這個(gè)低電平一直保持到我們抬起手指為止。但實(shí)際情況是，我們沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)的按開(kāi)關(guān)訓(xùn)練和開(kāi)關(guān)自身存在著接觸點(diǎn)接觸不良的問(wèn)題，導(dǎo)致在按下開(kāi)關(guān)的過(guò)程中產(chǎn)生一個(gè)微妙的跳變電平接觸過(guò)程：開(kāi)關(guān)在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)屢次的接通與斷開(kāi)過(guò)程。這樣在P1.0端口出現(xiàn)一個(gè)電平在VCC和0V之間抖動(dòng)的過(guò)程。這對(duì)于具有高靈敏觸角的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此，如圖，本設(shè)計(jì)采用延時(shí)程序設(shè)計(jì)來(lái)避開(kāi)抖動(dòng)電平。圖延時(shí)程序上述程序所花時(shí)間為248*2+2+2*60=30ms,3

11、0ms足以消除抖動(dòng)。數(shù)碼管延時(shí)顯示程序在本次的秒表系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖中，兩位七段數(shù)碼管與P0口相連，并分別占了和P0.4-P0.7.因?yàn)橛凶g碼器為接口，只要控制I/O口輸出BCD碼便能得到相應(yīng)數(shù)字了。如顯示0，由于0的BCD碼為0000，所以指令為MOV P0,#00H。秒表啟動(dòng)后，當(dāng)?shù)谝淮伟聪掳粹o開(kāi)關(guān)后秒表開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)。系統(tǒng)延時(shí)1秒，然后利用ADD指令，把顯示的數(shù)字加一，這樣就顯示01，再延時(shí)再顯示，如此循環(huán)，直到顯示至99后，又返回00重新開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)。延時(shí)1秒的程序 MOV R5,#10ADD_1: MOV R6,#200 CALL DELAY DJNZ R5,ADD_1 DELAY: MOV R7

12、,#248 JNB P1.0,PRESS_2 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DELAY RET上述程序所花時(shí)間為2+2+248*2*200*10=1s。軟件調(diào)試和結(jié)果將完整的程序在uVision中進(jìn)展編輯和匯編，編譯成功后就可以通過(guò)51開(kāi)發(fā)板下載到硬件平臺(tái)中。軟件調(diào)試與下載單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開(kāi)軟件，我們寫(xiě)的匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過(guò)匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷開(kāi)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用

13、高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷開(kāi)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，如圖3.1所示，利用keil軟件生成he*文件。圖3.1在keil中編輯程序生成he*文件后，利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)板用stc-isp軟件下載到單片機(jī)中。硬件仿真如圖，利用proteus仿真電路。圖3.2數(shù)字秒表數(shù)字電路心得體會(huì)單片機(jī)可以應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，而單片機(jī)本身也是融合了各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)。我們可以通過(guò)單片機(jī)去實(shí)現(xiàn)很多的電子產(chǎn)品，因?yàn)樗膽?yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，所以開(kāi)展很迅速。本次設(shè)計(jì)時(shí)以單片機(jī)為中心進(jìn)展設(shè)計(jì)，但是僅僅有單片機(jī)的知識(shí)還不夠，同時(shí)還需要具有硬件的知識(shí)和軟件的知識(shí)，并將它們有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。因此

14、，我重新復(fù)習(xí)了下模擬電路和單片機(jī)原理，并查閱了相應(yīng)的資料，才理清了思路。本次設(shè)計(jì)，先通過(guò)KEIL軟件對(duì)軟件進(jìn)展編輯、調(diào)試、編譯。然后通過(guò)STC-ISP軟件學(xué)習(xí)如果在單片機(jī)種下載程序代碼；最后通過(guò)proteus軟件，對(duì)數(shù)字秒表的硬件進(jìn)展仿真。在編譯程序的過(guò)程中，剛開(kāi)場(chǎng)一直不出結(jié)果，經(jīng)過(guò)查資料得知，原來(lái)沒(méi)有將文件變成asm格式。在下載程序到單片機(jī)的時(shí)候，剛開(kāi)場(chǎng)一直下不成功，通過(guò)詢問(wèn)同學(xué)，得知我用的是AT89S51,要下載程序的話，還要用專門的驅(qū)動(dòng)，因此，我改成了STC的。在做實(shí)物圖的時(shí)候，雖然我用的是洞洞板，不用畫(huà)PCB,但是為了更好的布局，我畫(huà)了pcb版，實(shí)際證明這也是對(duì)的，盡管我的線很復(fù)雜，但

15、由于之前統(tǒng)籌帷幄了，我的布局還算整潔。參考文獻(xiàn)1康華光.模擬電子技術(shù)根底M.：高等教育，2006年5月第5版2楊欣.51單片機(jī)應(yīng)用從零開(kāi)場(chǎng)M.：清華大學(xué)，2008年1月第一版3李廣弟、朱月秀、冷祖祁等.單片機(jī)根底M.：航空航天大學(xué)，2007年6月第三版附錄I基于單片機(jī)的數(shù)字秒表設(shè)計(jì)主程序ORG 00HSTART: MOV P0,#00H P1.0,$ CALL FILTER JNB P1.0,$ MOV R0,#00HPRESS_1: MOV A,R0 MOV P0,A MOV R5,#10ADD_1: MOV R6,#200 CALL DELAY DJNZ R5,ADD_1 MOV A,R0 ADD A,#01H DA A MOV R0,A JMP PRESS_1PRESS