多通道百分秒表報告

PAGEPAGE15《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計報告課題名稱多通道百分秒表設(shè)計學(xué)院專業(yè)班級姓名學(xué)號萬物皆有規(guī)律時間2015年6月

基于單片機(jī)的多通道百分秒表設(shè)計摘要：近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的運(yùn)用正在不斷的走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異的更新。本秒表設(shè)計采用8051單片機(jī)為中心器件，利用其定時/計數(shù)器定時、計數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、按鍵控制電路等外圍電路來完成。將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)4位LED顯示，顯示時間為00.00到99.99秒，每秒自動加一，可以用開關(guān)控制開始、停止、復(fù)位，并且能擁有多通道（兩個或以上）分別計時功能。其軟件系統(tǒng)采用C語言編寫程序，包括：顯示程序、中斷初始化程序、中斷服務(wù)程序、顯示程序及開關(guān)控制程序。通過KEIL4與PROTEUS進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使得硬件與軟件有機(jī)的結(jié)合起來，達(dá)到了預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，秒表，多通道Abstract:Inrecentyearsalongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,thesingle-chipmicrocomputerapplicationisconstantlydeepening,ledthetraditionalcontroltestatthesametimechangerapidlyupdate.Thestopwatchdesignusing8051singlechipasacoredevice,usingthetimer/countertiming,countingprinciples,combinedwithdisplaycircuit,controlcircuitandotherperipheralcircuittocomplete.Thesoft,hardwareoforganiccombination,sothatthesystemcanachieve4LEDdisplay,displaytimeis0to99.99seconds,plusasecondautomatic,canusetheswitchtocontrolstart,stop,reset,andcanhavemultiplechannels(twoormore)arefunctionsoftime.ThesystemsoftwareusingClanguageprogramming,including:displayprogram,interruptinitialization,interruptserviceroutines,displayandswitchcontrolprocedures.ThroughtheKEIL4andPROTEUSjointdebugging,whichmakeshardwareandsoftwarecombinedwithorganic,toachievetheexpectedgoal.Keywords:SingleChipMicrocomputer;Stopwatch;MultiChannel目錄一、內(nèi)容提要 31.設(shè)計任務(wù) 32.主要功能 33.設(shè)計提示 3二、步驟及方案 3三、硬件設(shè)計 41.單片機(jī)的選擇與外圍電路 42.單片機(jī)與顯示模塊電路 53.開關(guān)電路 64.顯示LED電路 65.外圍小燈電路 76.整體電路protuus仿真圖 8四、軟件設(shè)計 81.系統(tǒng)主函數(shù)程序 82.初始化函數(shù)程序 93.顯示函數(shù)程序 94.開關(guān)函數(shù)程序 105.中斷函數(shù)程序 11五、調(diào)試 12六、課程設(shè)計體會 13七、參考文獻(xiàn) 13附錄： 14源程序代碼 14一、內(nèi)容提要1.設(shè)計任務(wù)基于AT89C51設(shè)計一個5位LED數(shù)碼作為“多通道百分秒表”。2.主要功能（1）、顯示時間為00.00到99.99，每百分之一秒自動加一。（2）、設(shè)計一個有五個按鍵的鍵盤。K1：開始，K2:停止，K3：復(fù)位，K4通道加1，K5:通道減1。（3）、◎設(shè)計LED提醒，即D1小燈按照當(dāng)前通道隔一秒亮一次，可以通過開關(guān)關(guān)閉該功能。（4）、☆其他功能：D2、D3小燈按照01、02通道分別計時時間到10秒時熄滅。（定時：到某一時間有LED提醒功能）。3.設(shè)計提示（1）、用1個6位7段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，最高位顯示通道號，低四位顯示時間。（2）、可采用定時器，定時時間為10MS。（3）、可參考proteus仿真圖二、步驟及方案根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，選擇AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心來完成定時、計數(shù)的功能，用74HC245來完成數(shù)據(jù)的鎖存和對LED的刷新控制，用外圍開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的外圍輸入，用小燈來實(shí)現(xiàn)對于計時等功能的提示。該系統(tǒng)的設(shè)計總體思路如下：開關(guān)K1把開始信號傳輸給AT89C51單片機(jī)，單片機(jī)開始計數(shù)，然后在P2口輸出信號，通過74HC245后傳輸給LED數(shù)碼管控制數(shù)碼管位數(shù)是否啟用，然后P0口傳輸相對應(yīng)的信號控制啟用的數(shù)碼管位輸出的具體信號。同理，其余開關(guān)的信號分別控制了AT89C51的停止、復(fù)位和通到的加減。外接的小燈接到P1.5、P1.6、P1.7口，分別作用于計時提示。綜上，可知7SEG-MPSX6-CC的最高2位用來顯示通道，低四位用來顯示時間（00.00到99.99秒），按照功能要求，確定由四個部分組成：主控制器，開關(guān)控制、小燈顯示、LED顯示。總體設(shè)計電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示：三、硬件設(shè)計1.單片機(jī)的選擇與外圍電路AT89C51作為秒表計時系統(tǒng)的核心器件。該器件是INTEL公司生產(chǎn)的MCS－51系列單片機(jī)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用了可靠的CMOS工藝制造技術(shù)，具有高性能的8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS－51的CMOS產(chǎn)品。不僅結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及HMOS的低功耗特征，而且繼承和擴(kuò)展了MCS－48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。單片機(jī)小系統(tǒng)的電路圖如圖所示。AT89C51單片機(jī)的主要特征：（1）與MCS－51兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；（2）靈活的在線系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識和快速編程特性；（3）壽命為1000次寫/擦周期，數(shù)據(jù)保留時間可10年以上；（4）全靜態(tài)工作模式：0HZ~33HZ；（5）三級程序存儲器鎖定；（6）128×8位內(nèi)部RAM，32位可編I/O線；（7）兩個16位定時器/計數(shù)器，5個中斷源，4個8位并行的I/O接口，1個全雙工I/O接口。2.單片機(jī)與顯示模塊電路由74HC245芯片和電阻，導(dǎo)線構(gòu)成，控制鎖存單片機(jī)輸出信號。74HC245元件的封裝：(1)第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時信號由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時信號由“B”端輸入“A”端輸出。(2)第2~9腳“A”信號輸入輸出端，A1=B1、、、、、、A8=B8，A1與B1是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。(3)第11~18腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不在描述。(4)第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號將不導(dǎo)通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。(5)第10腳GND，電源地。(6)第20腳VCC，電源正極。74HC245真值表：3.開關(guān)電路由電源、導(dǎo)線、電阻、開關(guān)（K1、K2、K3、K4、K5五個開關(guān)）構(gòu)成，K1連接P1.0口控制開始；K2連接P1.1口控制暫停；K3連接P1.2口控制復(fù)位清零；K4連接P1.3口控制通道減1；K5連接P1.4口控制通道加1。如圖：圖開關(guān)電路4.顯示LED電路由7SEG-MPSX6-CC共陰LED8段位顯示器構(gòu)成：結(jié)構(gòu)圖為：aabcdefg12345.dp678910edGcdpgfGab其真值表為：顯示字符共陰極接法八段狀態(tài)斷碼（共陰）spgfedcba0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH.1000000080H綜上則可知：顯示0123456789.斷碼3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH80H5.外圍小燈電路采用了3個LED小D1、D2、D3，當(dāng)按鈕按下后，3個LED小燈接入電路，接口為：D1端接到P1.5口、D2端接到P1.6口、D3端接到P1.7口，其中D1小燈按照當(dāng)前通道隔一秒亮一次，D2、D3小燈按照01、02通道分別計時時間到10秒時熄滅。如圖。6.整體電路protuus仿真圖四、軟件設(shè)計系統(tǒng)程序包括：主函數(shù)程序、顯示函數(shù)程序、中斷函數(shù)程序、開關(guān)函數(shù)程序、系統(tǒng)初始化函數(shù)程序，通道設(shè)置函數(shù)程序。主程序結(jié)構(gòu)：1.系統(tǒng)主函數(shù)程序主程序程序中調(diào)用了兩個子函數(shù)程序，分別是中斷初始化函數(shù)程序及顯示函數(shù)程序。2.初始化函數(shù)程序初始化函數(shù)程序包括對定時器/計數(shù)器的工作方式設(shè)定、初值設(shè)定。3.顯示函數(shù)程序顯示函數(shù)程序通過識別兩個通道的刷新標(biāo)志位flag_1和flag_2來實(shí)現(xiàn)雙通道顯示轉(zhuǎn)換。4.開關(guān)函數(shù)程序開關(guān)函數(shù)程序主要通過P1.0、P1.1、P1.2三個引腳來操作秒表的開始、停止、清零。5.中斷函數(shù)程序中斷函數(shù)程序通過P1.3和P1.4控制用戶選擇的通道數(shù)，然后根據(jù)開關(guān)函數(shù)來分別對兩個通道的刷新標(biāo)志位flag_1和flag_2賦值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通道的互相切換。五、調(diào)試把程序從KEIL中生成HEX文件，導(dǎo)入單片機(jī)中，測試是否實(shí)現(xiàn)題目要求的各個功能。1.由于開始計算中斷初始時間不準(zhǔn)確，故重新設(shè)置初始化時間；2.經(jīng)過調(diào)試，延時時間設(shè)為1000效果最佳；3.由于3通道數(shù)要求過于復(fù)雜，故采用雙通道設(shè)計；4.由于難以實(shí)現(xiàn)一個按鍵具備：開始、停止及清零功能，所以只能采用三個按鍵分別控制。經(jīng)過耐心的調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。PROTEUS仿真圖如圖：通道一通道二六、課程設(shè)計體會通過兩周的設(shè)計實(shí)訓(xùn)，讓我們了解了設(shè)計電路的程序的基本步驟，以及多通道百分秒表的原理。同時在軟件設(shè)計編程上，我們了解到了很多編程方面的方法和技巧，并且使我們對單片機(jī)及其他芯片的各個引腳的功