基于51單片機的數(shù)字秒表設(shè)計

1、 - .可修編 . z.單片機課程設(shè)計設(shè)計題目基于單片機數(shù)字秒表的設(shè)計學院名稱電氣學院指導教師朱衛(wèi)華班級電子11級02班*學生*摘要本設(shè)計是基于AT89S51單片機的簡易數(shù)字秒表設(shè)計，主要組成是以51單片機最小系統(tǒng)為核心，通過運用單片機的振蕩電路實現(xiàn)計時同時用數(shù)碼管同步顯示。本秒表最大計時為99秒。本設(shè)計的特點是：大局部功能通過軟件實現(xiàn)，使電路簡單明了，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。關(guān)鍵詞：AT89S51 振蕩電路計時數(shù)碼管目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4002686071設(shè)計概述 PAGEREF _Toc400268607 h 2HYPERLINK l _Toc400

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

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

4、延時顯示程序 PAGEREF _Toc400268618 h 2HYPERLINK l _Toc400268619延時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 P

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

6、oc400268628 h 2- .可修編 . z.設(shè)計概述AT89S51概述AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準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存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，1

7、28 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗WDT電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89S51引腳圖在實際應(yīng)用中，因為STC的單片機比AT的單片機更加容易下載程序，它們的端口是一模一樣的，所以本次設(shè)計實際應(yīng)用的是STC51單片機。系統(tǒng)設(shè)計功能概述本設(shè)計展現(xiàn)的是一個計時用的秒表。功能為兩位七段數(shù)碼管在開機時顯示00，并在系統(tǒng)中添加一個按鈕開關(guān)。當?shù)谝淮伟聪掳粹o開關(guān)后秒表開場計時，第二次按下后計時停頓，第三次按下后兩個數(shù)碼管清0，并回到一開場計時狀態(tài)。由于只設(shè)計了兩位數(shù)碼管，故該秒表最

8、大計時99秒。系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計思路單片機最小系統(tǒng)分設(shè)計數(shù)碼管顯示、控制電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)分設(shè)計數(shù)碼管顯示、控制電路設(shè)計軟件設(shè)計硬件設(shè)計單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計1時鐘電路設(shè)計如圖，為了方便計算，本設(shè)計采用12MHz的晶振，一個機器周期為1秒。圖 2復位電路設(shè)計如圖，為了更好的控制復位電路，用了一個接觸式按鈕開關(guān)。圖數(shù)碼管顯示電路設(shè)計一般來說，不直接用I/O端口直接連接數(shù)碼管，如圖，本設(shè)計采用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)動器，常用在各種數(shù)字電路和單片機系統(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為74ls48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)用時應(yīng)將公共極接到地線GND上，當*一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當*一字段的陽極為低電平時，*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，一端接在單片機上，通過操縱單片機的上下電平，從而控制數(shù)碼管。圖如圖，當按鈕沒有按下時，單片機的I/O口直接連接電源，所以須要上拉電阻進展限流，計算的灌電流為2.5mA,查看AT89S51的數(shù)據(jù)手冊知該電流在其*圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。軟件設(shè)計軟件設(shè)計流程圖第第2次按鈕按下計時

10、開場數(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關(guān)抖動當手指按下開關(guān)時，如果我們的動作足夠完美，則P1.0應(yīng)該立即出現(xiàn)一個低電平，并且這個低電平一直保持到我們抬起手指為止。但實際情況是，我們沒有經(jīng)過專業(yè)的按開關(guān)訓練和開關(guān)自身存在著接觸點接觸不良的問題，導致在按下開關(guān)的過程中產(chǎn)生一個微妙的跳變電平接觸過程：開關(guān)在一個很短的時間內(nèi)，會出現(xiàn)屢次的接通與斷開過程。這樣在P1.0端口出現(xiàn)一個電平在VCC和0V之間抖動的過程。這對于具有高靈敏觸角的單片機來說，會產(chǎn)生誤動作。因此，如圖，本設(shè)計采用延時程序設(shè)計來避開抖動電平。圖延時程序上述程序所花時間為248*2+2+2*60=30ms,3

11、0ms足以消除抖動。數(shù)碼管延時顯示程序在本次的秒表系統(tǒng)電路設(shè)計圖中，兩位七段數(shù)碼管與P0口相連，并分別占了和P0.4-P0.7.因為有譯碼器為接口，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。秒表啟動后，當?shù)谝淮伟聪掳粹o開關(guān)后秒表開場計時。系統(tǒng)延時1秒，然后利用ADD指令，把顯示的數(shù)字加一，這樣就顯示01，再延時再顯示，如此循環(huán)，直到顯示至99后，又返回00重新開場計時。延時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中進展編輯和匯編，編譯成功后就可以通過51開發(fā)板下載到硬件平臺中。軟件調(diào)試與下載單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS-51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷開展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用

13、高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷開展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，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，利用單片機開發(fā)板用stc-isp軟件下載到單片機中。硬件仿真如圖，利用proteus仿真電路。圖3.2數(shù)字秒表數(shù)字電路心得體會單片機可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域，而單片機本身也是融合了各個領(lǐng)域的知識。我們可以通過單片機去實現(xiàn)很多的電子產(chǎn)品，因為它的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，所以開展很迅速。本次設(shè)計時以單片機為中心進展設(shè)計，但是僅僅有單片機的知識還不夠，同時還需要具有硬件的知識和軟件的知識，并將它們有機的結(jié)合起來。因此

14、，我重新復習了下模擬電路和單片機原理，并查閱了相應(yīng)的資料，才理清了思路。本次設(shè)計，先通過KEIL軟件對軟件進展編輯、調(diào)試、編譯。然后通過STC-ISP軟件學習如果在單片機種下載程序代碼；最后通過proteus軟件，對數(shù)字秒表的硬件進展仿真。在編譯程序的過程中，剛開場一直不出結(jié)果，經(jīng)過查資料得知，原來沒有將文件變成asm格式。在下載程序到單片機的時候，剛開場一直下不成功，通過詢問同學，得知我用的是AT89S51,要下載程序的話，還要用專門的驅(qū)動，因此，我改成了STC的。在做實物圖的時候，雖然我用的是洞洞板，不用畫PCB,但是為了更好的布局，我畫了pcb版，實際證明這也是對的，盡管我的線很復雜，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單片機應(yīng)用從零開場M.：清華大學，2008年1月第一版3李廣弟、朱月秀、冷祖祁等.單片機根底M.：航空航天大學，2007年6月第三版附錄I基于單片機的數(shù)字秒表設(shè)計主程序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