單片機秒表設(shè)計論文

1、PAGE PAGE 18 畢業(yè)設(shè)計姓 名： 專 業(yè)：機電一體化班 級：機電0701 指導(dǎo)教師： 電子信息工程系印制 畢業(yè)設(shè)計題目： 秒表設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計目的： 秒表系統(tǒng)設(shè)計用AT89C51設(shè)計一個6位ED數(shù)碼顯示“秒表”，顯示時間為00 00 0023 59 59秒，每秒自動加一。另設(shè)計一個“開始”按鍵和一個“復(fù)位”按鍵。）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)：該設(shè)計1. 秒表由6 位七段LED顯示器顯示，其中六位顯示00 00 0023 59 59，顯示分辯率為1 s 2. 計時最大值為23 59 59; 3. 計時誤差不得超過1s;具有清零、啟動計時、暫停計時及繼續(xù)計時等控制功能； 4. 主要單元電路和元器件參數(shù)計

2、算、選擇； 5. 畫出總體電路圖。6.編寫程序 7. 調(diào)試電路畢業(yè)設(shè)計主要技術(shù)數(shù)據(jù)：輸出電壓4.5-8.5V 2、輸出電流500Ma 3、輸出紋波電壓=5mV畢業(yè)設(shè)計工作量要求：電路原理圖印刷版圖繪制美觀，布局合理。論文字?jǐn)?shù)不少于6000字。參考文獻(xiàn)8篇。畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度計劃：畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的技術(shù)資料： 1、電路圖紙參考文獻(xiàn)：教研室主任意見：系主管領(lǐng)導(dǎo)意見：任務(wù)下達(dá)日期2008年11月23日規(guī)定完成日期2008年12月26日前言 二十多年來，電子計算機技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測試領(lǐng)域中。電子計算機對人類社會的進(jìn)步和發(fā)展有著階層的飛躍，它是現(xiàn)代化社會的象征，是人們工作、學(xué)習(xí)、生活不可缺少的。在近幾年發(fā)展起來

3、的智能儀器，無論是在測量的靈敏度、準(zhǔn)確度、可靠性、功能等方面，還是在解決測試技術(shù)問題的深度及廣度方面都有了巨大的發(fā)展，它以一種嶄新的面貌展現(xiàn)在人們的面前。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，智能儀器將會有更廣闊的應(yīng)用前景。而單片機以其高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得以在智能儀器中被廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計是用51系列單片機中的AT89S51制作簡易電子鐘。電子鐘是智能化儀器儀表的一種，它可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等領(lǐng)域。它以微控制器為核心，與傳統(tǒng)鐘表相比較，它具有高精度、高可靠性、操作方便、價格便宜、智能化等特點，是鐘表發(fā)展的新方向，具有一定的實用價值。本次采用的AT89

4、S51 是一種低功耗，高性能的CMOS 8位微型計算機，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的80C51和8051的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash 集成在一個芯片上，可用與解決復(fù)雜的問題，且成本較低。正因為它有這么多特點，所以在實現(xiàn)本次設(shè)計的簡易電子鐘系統(tǒng)中不需外部資源擴展。簡易電子鐘能正確反映實際時間值，能完成時、分、秒的顯示調(diào)整。本次簡易電子鐘課程設(shè)計采用ASM51軟件完成用匯編語言編寫。通過本次設(shè)計能讓我們對專業(yè)的電子畫圖軟件（AUTOCADl）、51系列單片機的工作原理、對匯編語言編寫程序有更深刻的了解。本次設(shè)計由于時間倉促以及設(shè)計者水平有限，難免存在著一些不足和錯漏之處，誠肯和大家一起研究探討，在此特別

5、感謝老師提出的寶貴意見和一直以來的耐心指導(dǎo)。 緒 論電子秒表在生活中的應(yīng)用,它可廣泛應(yīng)用于對運動物體的速度、加速度的測量實驗,還可用來驗證牛頓第二定律、機械能守恒等物理實驗,同時也適用于對時間測量精度要求較高的場合.測定短時間間隔的儀表。有機械秒表和電子秒表兩類。機械秒表與機械手表相仿，但具有制動裝置，可精確至百分之一秒；電子秒表用微型電池作能源，電子元件測量顯示，可精確至千分之一秒。廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、體育運動及國防等方面在當(dāng)今非常注重工作效率的社會環(huán)境中，定時器能給我們的工作、生活以及娛樂帶來很大的方便，充分利用定時器，能有效的加強我們的工作效率 ，計數(shù)器是一個用以實現(xiàn)計數(shù)功能的時序部件,

6、它不僅可用來計脈沖數(shù),還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時,分頻和執(zhí)行數(shù)字運算以及其它特定的邏輯功能. 計數(shù)器種類很多.按構(gòu)成計數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個時鐘脈沖源來分,有同步計數(shù)器和異步計數(shù)器.根據(jù)計數(shù)制的不同,分為二進(jìn)制計數(shù)器,十進(jìn)制計數(shù)器和任意進(jìn)制計數(shù)器.根據(jù)計數(shù)的增減趨勢,又分為加法,減法和可逆計數(shù)器.還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計數(shù)器等等.目前,無論是TTL還是CMOS集成電路,都有品種較齊全的中規(guī)模集成計數(shù)器.使用者只要借助于器件手冊提供的功能表和工作波形圖以及引出端的排列,就能正確地運用這些器件. 第二章設(shè)計要求用89C51設(shè)計一個4位LED數(shù)碼顯示秒和分，顯示秒數(shù)、分?jǐn)?shù)分別為060每秒自動加

7、1，且秒數(shù)計滿60自動向分?jǐn)?shù)位進(jìn)1，分?jǐn)?shù)計滿則顯示“FFFF”,另設(shè)計一個“開始”按鈕（既復(fù)位按鈕）一個“停止”按鈕，按“開始”鍵（相當(dāng)于復(fù)位功能）此時顯示時間為“0000”，按“停止”鍵，保持實時時間，停止計時第三章設(shè)計原理(1)硬件設(shè)計：依據(jù)設(shè)計要求及結(jié)合實際情況，用一個89C51去實現(xiàn)位數(shù)碼顯示，而要顯示一位數(shù)字需用8個LED，而實際89C51只有P1P2共16個I/O用來驅(qū)動數(shù)碼管顯示數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，故此借助89C51，P0端口的另一個特殊功能分時復(fù)位功能，即由P0端口的8個I/O口通過數(shù)據(jù)總線驅(qū)動4個HC373，再由4個HC373模塊區(qū)別驅(qū)動，4個LED顯示秒數(shù)，而P0端口何時向哪個H

8、C373輸送數(shù)字，具體由P2端口的4個I/O驅(qū)動對應(yīng)的HC373模塊來實現(xiàn)。(2)依據(jù)分秒計時器的計數(shù)原理，最大計數(shù)為3599，計數(shù)器16位計數(shù)最大值63336，而秒和分是以60為進(jìn)制的，介于以上兩特點，我決定采用以下程序，即借助89C51的定時器(50ms定時)和初位為20的N位完成1s定時，1s到時向計數(shù)器發(fā)生內(nèi)部計數(shù)脈沖，促使計數(shù)器完成加1功能，然后從計數(shù)器1中取出該數(shù)，用60去除，依據(jù)秒和分之間是以60為進(jìn)制的特點，可得到整數(shù)部分為顯示的分?jǐn)?shù)（兩位數(shù)），而余數(shù)既位顯示的秒數(shù)部分，然后分別將兩個兩位數(shù)，依據(jù)分?jǐn)?shù)十位、分?jǐn)?shù)個位、秒數(shù)十位、秒數(shù)個位的順序轉(zhuǎn)換為BCD碼，再借助DPTR及DOT

9、表格完成BCD的對應(yīng)的LED顯示碼的轉(zhuǎn)換，然后再通過MOV轉(zhuǎn)送指令，將4個顯示碼按順序傳送P0端口，其門對P20的對應(yīng)I/O進(jìn)行的，對應(yīng)HC373芯片顯示數(shù)字。備注1：在硬件設(shè)計中，P0端口的8個I/O通過數(shù)據(jù)總線與四個HC373芯片，而HC373驅(qū)動4個LED完成，采用共陽接法即在每個HC373連接的LED上端提供3v電壓，其對應(yīng)的串聯(lián)一個電阻220歐的電阻構(gòu)成高電位，然后在P0的每個I/O口上串聯(lián)一個10千歐的電阻，并提供3v并聯(lián)電壓于上端對比構(gòu)成低電平，從而P0供應(yīng)P2將數(shù)據(jù)傳到HC373，顯示對應(yīng)數(shù)值。 第四章元件介紹提綱：1主要介紹對象：(1)89C51(2)HC373(3)LED2

10、主要介紹內(nèi)容：(1)89C51的主要功能，結(jié)構(gòu)特點，及各端口特點(以本設(shè)計所用端為例)(2)8951的使用注意事項 (3)HC373的主要作用及使用方法(4)LED的閃亮原理及使用注意事項3備注：以為89C51重點 （一） AT89C51的簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM-Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。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。引

11、腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。 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)P1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)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 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，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編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：

12、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，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。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。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

13、拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉 LED數(shù)碼顯示管的工作原理LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負(fù)極)短接后作為反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍(lán)光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居

14、多、這兩種顏色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cdm2)與正向電流IF有關(guān)，用公式表示：L=KIF即亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用LED數(shù)碼管時，工作電流一般選10mA左右段，第五章 電路圖第六章 程序流程圖程序法分析：本程序T0作50ms定時，T1用作計數(shù)由T0與N(需定義；初位為20)

15、配合完成1s定時，1s時間到向T1發(fā)出計數(shù)脈沖，然后讀T1中的數(shù)字用60整，將所行商余數(shù)分別成BCD碼轉(zhuǎn)換，因此全部程序包括起始定義語句，主程序4中斷服務(wù)程序，3個子程序。a、主程序內(nèi)容：為顯示初始化，定時/計數(shù)器初始化，中斷初始化。b、定時/計數(shù)器1中斷服務(wù)程序：T1中斷表示計數(shù)器溢出，計數(shù)超時3559，實現(xiàn)顯示4個“F”然后返回。c、定時器/計數(shù)器0中斷服務(wù)程序：T0中斷表示50s時間到，首先重置初位，然后判斷(N)1是否為0，若不為0，則1秒時間未到，返回主程序；若為0，讀取T1計數(shù)器內(nèi)容送DH、DC，重新給T0、T1置初位，然后調(diào)用NBCD16(提供轉(zhuǎn)換為BCD碼),TBFLLN(將B

16、CD碼轉(zhuǎn)化為顯示碼)，DISPLAY(三個子程序)。d、外部中斷0服務(wù)程序：執(zhí)行外中斷0中斷，表示“停止”鍵按下，停止計時，維持原顯示數(shù)據(jù)后返回。e、外中斷1服務(wù)程序：執(zhí)行外中斷1中斷，表示“開始、復(fù)位”鍵按下，則表示00；即返回到原程序頭重新執(zhí)行。 備注2：軟件設(shè)計中：在程序設(shè)計中，需涉及以下幾個方面的特殊情況：1中斷的響應(yīng)：(1)定時器0中斷的響應(yīng)，即當(dāng)定時器完成1s時，CPU儲存中斷，而執(zhí)行子程序的T1計數(shù)器加1，及讀取BCD碼的轉(zhuǎn)換，以及BCD碼轉(zhuǎn)換顯示碼，和顯示數(shù)字等子程序。(2)外中斷：即T0在完成50ms定時還始終要對外部中斷信號(以脈沖形式出現(xiàn))，開始(復(fù)位)、停止按鈕對應(yīng)的I

17、/O接口完成檢測，若檢測到開始(復(fù)位)，則需到執(zhí)行中斷程序了，即促使LED顯示0000，若檢測到停止程序，則程序停止執(zhí)行PC指針作空循環(huán)，(3)內(nèi)部中斷：當(dāng)計到3659時，因已最大計數(shù)，此時T1計數(shù)器應(yīng)發(fā)出溢出標(biāo)志，執(zhí)行T1計數(shù)器的中斷服務(wù)程序即顯示FFFF。2初始化：在此程序中應(yīng)涉及三方面：(1)系統(tǒng)初始化即開始時顯示0000，(2)定時器I/O計數(shù)器的工作方式，及初位的設(shè)定，注：定時器0每完成一次50ms定時都必重新進(jìn)行1次初位設(shè)定，計數(shù)器1一樣。 流程圖第七章程序ORG 0000H 走始匯編程序部分AJMP MIANORG 0003H 中斷使用步驟1AJMP INTPROG0 轉(zhuǎn)入外中斷

18、O服務(wù)程序ORG 0013HAJMP INTPROG1 轉(zhuǎn)入外中斷1服務(wù)程序ORG 000BH 轉(zhuǎn)入定時/計數(shù)O中斷服務(wù)程序AIMP CTPROG0ORG 001BH 轉(zhuǎn)入定時/計數(shù)1中斷服務(wù)程序N EQu 5FHBCD1 EQu 5EHBCD2 EQu 5DHBCD3 EQu 5CHBCD4 EQu 5RHCRTN1 EQu 4FHCRTN2 EQu 4EHCRTN3 EQu 4DHCRTN4 EQu 4CH ORG 0030H 執(zhí)行主程序 MAIN: MOV SP, #60H 確定棧底 MOV N, #20HMHIN: MOV PO, #060H CLR P2.0 SETB P2.0 MO

19、V P0 #0C0H CLR P2.1 SETB P2.1 MOV P0 #0C0H CLR P2.2 SETB P2.2 MOV P0 #0C0H CLR P2.3 SETB P2.3 MOV TMOD #41HMAIN: MOV DPTR #15536 MOV TL0 DPL MOV TH0 DPH MOV DPTR #4663 MOV TL1 DPL MOV TH1 DPH SETB ET0 開放T0中斷 SETB ET1 開放T1中斷 SETB EX0 開放外部中斷0 SETB EX1 開放外部中斷1 SETB EA SETB TR1 SETB TR0COOP: MOV R7 OFFH

20、 NOPCOOP1: DJNE R7 COOP1 SJMP COOP T1CTPROG1:MOV P0, #8FH CLR P2.0 SETB P2.0 MOV P0 #8FH CLR P2.1 SETB P2.1 MOV P0, #8FH CLR P2.2 SETB P2.3 MOV P0, #8FH CLR P2.3 SETB P2.3 MOV DPTR #15536 MOV TL0 MOV TH0 DPH MOV DPTR #4663 MOV TL1 DPC MOV TH1 DPHCT01: RETI; T0的50ms定時中斷服務(wù)程序CTPROG0:MOV DPTR #15536 MOV

21、 TL0 DPC MOV TH0 DPH DJNE N CT01 1s未到，返回 CLR P3.5 向T1發(fā)出計數(shù)脈沖 SETB P3.5 ACALL COOP2 執(zhí)行子程序，完成讀數(shù) ACALL MBCD BCD碼轉(zhuǎn)換 ACALL TBFCIN BCD碼轉(zhuǎn)換顯示碼 ACALL DISPCAY 顯示碼進(jìn)行顯示 MOV N, #20 RETLINTPROG0:CCR EA 外中斷O服務(wù)程序，“停止” RETL 鍵按下時，關(guān)閉總中斷，停止計時INTPROG1:ACACC MAIN1 外中斷1服務(wù)程序，“開始/復(fù)位”鍵按下 時，跳轉(zhuǎn)執(zhí)行程序MAIN1，即顯示0000 重新開始計時COOP1: MOV

22、 A , TH1 將T1計數(shù)傳讀到A中 ADD A, TL1 MOV B, #60 (分)數(shù)的劃條分?jǐn)?shù)分在A中，（秒）數(shù)放在B中 DIV A, B RETNBCD: CLR AC CLR C ADD A #1 DA A MOV N, A ANL A, #OFH MOV BCD1; A （分）數(shù)的個位送BCD1 MOV A, N SWAP ANLA, OFH MOV BCD2, A （分）數(shù)的十位送BCD2MOV A, BADD A, #1 對（秒）數(shù)進(jìn)行BCD碼轉(zhuǎn)換DA A MOV N, A ANL A, #OFH (秒)數(shù)個位送BCD3 MOV BCD3 AMOV A, NSWAP AANL

23、 A, OFH (秒)數(shù)十位送BCD4MOV BCD4RETTBFLLN: MOV A, BCD1MOV DPTK, #DPT (分)數(shù)個位BCD碼轉(zhuǎn)換為顯示碼MOVC A, A+DPTRMOV CKTN1, A MOV A, BCD2MOVC A , A+DPTR (分)數(shù)十位BCD碼轉(zhuǎn)換為顯示碼 MOV CKTN2, A MOV A, BCD3MOVC A, A+DPTR (秒)數(shù)個位BCD碼轉(zhuǎn)換為顯示碼MOV A, BCD4MOVC A A+DPTR (秒)數(shù)十位BCD碼轉(zhuǎn)換為顯示碼RETDOT: DB OCOH, OA4H, OBOH 0.123456789ABCDEF 99H, 92H, 82H, OF8H 80H, 90H, 40H, 79H 24H, 30, 86H, 8EHDISPCAY;MOV P0, CRTN1CLR P2.0 （分）個位送顯示SETB P2.0MOV P0 CRTN2SCR P2.1 （分）十位送顯示SETB P2.1MOV P0 CRTN3CLR P2.2 （秒）個位送顯示SETN P2.2MOV P0 CRTN4CLR P2.3 （秒）十位送顯示SETN P2.3RET 第八章總結(jié)通過對這次設(shè)計項目的完成，使我有以下幾點體會：首先對單片機AT89C51有了更加詳