基于單片機的秒表設(shè)計

題目:基于單片機的秒表設(shè)計姓名：學(xué)號：專業(yè)班級：指導(dǎo)老師：所在學(xué)院：年月日摘要本設(shè)計是一個利用單片機控制的多功能秒表系統(tǒng),它是基于51系列的單片機進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計。它采用AT89C51單片機為中心器件，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)碼管以及鍵盤電路來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)四位LED顯示，最大顯示時間為9分59.9秒，每毫秒自動加1，一個開始暫停按鍵、一個復(fù)位按鍵。其突出的優(yōu)點:體積小、場外作業(yè)、功耗最低、宜用電池作為電源、硬件結(jié)構(gòu)緊湊、簡單和軟件設(shè)計靈活.當(dāng)今時代，是一個新技術(shù)層出不窮的時代。在電子領(lǐng)域，尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)正以前所未見的速度被單片機智能控制系統(tǒng)所取代。單片機具有體積小、功能強、本錢低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，可以說，智能控制與自動控制的核心就是單片機。單片機的出現(xiàn)是現(xiàn)代科技開展的一個重要的里程碑。由于單片機的集成度高、功能強，通用性好，特別是它具有體積下、重量輕、能耗低、價格廉價等優(yōu)點，使單片機迅速得到推廣應(yīng)用，目前已成為測量控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機種和新電子產(chǎn)品的關(guān)鍵部件。

目錄1概述………………41.1設(shè)計任務(wù)………………………41.2設(shè)計要求………………………42系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計…………52.1系統(tǒng)總體方案…………………52.2硬件電路設(shè)計…………………63軟件設(shè)計…………103.1軟件設(shè)計概述………………103.2程序流程圖…………………103.3子程序模塊設(shè)計……………124Proteus軟件真…………………134.1軟件功能簡介………………134.2Proteus運行流程…………145課程設(shè)計會………………………16參考文獻(xiàn)……………16附1：源程序代碼…………………17附2：系統(tǒng)原理圖…………………201概述1.1設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個單片機控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機的定時器/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)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行計時，數(shù)碼管能夠正確地顯示時間。1.2設(shè)計要求1〕利用單片機內(nèi)部定時器設(shè)計一個秒表，顯示最大值為9分59.9秒。2〕使用4位七段顯示器來顯示現(xiàn)在的時間。顯示格式為“分、秒、毫秒〞。3〕要求能實現(xiàn)秒表的啟動、停止和復(fù)位。2系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來設(shè)計計時器，將軟、硬件有機地結(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PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。外圍電路顯示電路單片機外圍電路顯示電路單片機電源電路鍵盤電路電源電路鍵盤電路系統(tǒng)電路原理圖2.2硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等，電路圖如下〔1〕單片機簡介本系統(tǒng)設(shè)計采用AT89C51單片機。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。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〔由于在微機原理中學(xué)過C-51的具體知識，這里不再詳細(xì)說明〕。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是一種高效的微控制器。〔2〕電源電路電源電路是系統(tǒng)最根本的局部，任何電路都離不開電源局部，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們采用7809電源提供+5V穩(wěn)壓電壓?！?〕晶體振蕩電路MCS--51單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。這里，我們選用51單片機12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之間取,這里取30P，接線時要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機?！?〕復(fù)位電路采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片機已在運行之中時，按下復(fù)位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加開關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機復(fù)位，而且還能使單片機的外圍芯片也同時復(fù)位。當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復(fù)位?！?〕顯示電路顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用4個共陽極LED顯示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部有7個條形發(fā)光二極管和1個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。在用數(shù)碼管顯示時，我們有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡單，顯示穩(wěn)定，但是占用端口比擬多；動態(tài)顯示所使用的端口比擬少，可以節(jié)省單片機的I/O口。在設(shè)計中，我們采用LED動態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動顯示。由于P0口的輸出級是開漏電路，用它驅(qū)動時需要外接上拉電阻才能輸出高電平。電路圖如下所示：〔6〕鍵盤電路在按鍵電路中，我們可以在I/O口上直接接按鍵，或者通過I/O口設(shè)計一個鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省I/O口，但編程有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個小系統(tǒng)，有足夠的I/O口可以使用，為了使程序簡化，我們采用按鍵電路，用局部P1口做開關(guān)，P1.0啟動，P1.1清零，電路圖如下所示3軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計概述在軟件設(shè)計中，一般采用模塊化的程序設(shè)計方法，它具有明顯的優(yōu)點。把一個多功能的復(fù)雜的程序劃分為假設(shè)干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個明確的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能，如：加計數(shù)、暫停、清零，顯示等，在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。功能描述：用4位LED數(shù)碼顯示"秒表"，顯示時間為00~9分59.9秒,每秒自動加1；一個"開始"鍵,一個"復(fù)位"鍵,一個"清零"鍵。3.2程序流程圖開始開始系統(tǒng)初始化數(shù)碼管顯示按鍵判斷定時啟動位取反按鍵2關(guān)閉定時器時間清零按鍵1NYYN定時中斷開始開始T0初始化程序處理〔分、秒、毫秒自動增加〕退出中斷3.3子程序模塊設(shè)計增加按鍵控制功能。1、啟動/停止2、清零ML1: LCALL DISPKEY:JNBP1.0,CONTROL;JNBP1.1,CLEARLJMPML1CONTROL:LCALLDELAYJBP1.0,ML1LOOP1:LCALLDISPJNBP1.0,LOOP1CPLTR0LJMPML1CLEAR:LCALLDELAYLCALLDISPJBP1.1,ML1CLRTR0MOV20H,#0MOV21H,#0MOV22H,#0MOV31H,#00H;BCDm_SECONDMOV32H,#00H;BCDSECONDMOV33H,#00HMOV34H,#00H;BCDMINUTEJNBp1.1,CLEARLJMPML14Proteus軟件仿真4.1軟件功能簡介ProteusISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：〔1〕全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢?！?〕具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS－232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等?！?〕目前支持的單片機類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片?！?〕支持大量的存儲器和外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，可仿真ARM、51、AVR、PIC。Proteus啟動畫面：4.2Proteus運行流程ProteusISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如下圖。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。運行Proteus程序后，進(jìn)入軟件的主界面。通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在PickDevices左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線。運行圖如下：初始狀態(tài)中間狀態(tài)最終狀態(tài)5課程設(shè)計體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)開展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活潑的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；貞浧鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，仍感慨頗多，確實，從選題到定稿，從理論到實踐，在接近四星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以穩(wěn)固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我們懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會效勞，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比方說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。在做課程設(shè)計的日子里得到了老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，在此向他們致以誠摯的謝意。感謝提供相關(guān)技術(shù)幫助的老師和同學(xué)，你們的支持和鼓勵使我們對這次的設(shè)計完成有了信心和動力，在此深表謝意。參考文獻(xiàn)[1]余發(fā)山主編.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2003.76-94，152-157[2]楊凌霄編著.微型計算機原理及應(yīng)用.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.36-52附1源程序代碼ORG 0000HLJMPMAINORG 000BHLJMP TIMEORG 0100HMAIN:MOVSP,#50HMOVTCON,#01H;定義中斷方式MOV20H,#00H;BINm_SECONDMOV21H,#00H;BINSECONDMOV22H,#00H;BINMINUTEMOV31H,#00H;BCDm_SECONDMOV32H,#00H;BCDSECONDMOV33H,#00H;MOV34H,#00H;BCDMINUTEMOVTMOD,#01H;16位計數(shù)器MOV TH0,#0D8H;10msMOV TL0,#0F0HMOV IE,#10000010BML1:LCALL DISPLJMPML1TIME:MOV TH0,#0D8HMOV TL0,#0F0HMOV A,20HINCACLRCCJNEA,#99,GO1;轉(zhuǎn)換BCDMOV 20H,#0MOV31H,#0MOV A,21H INC AMOV A,21HINC ACJNE A,#3CH,GO2MOV21H,#0HMOV32H,#0MOV33H,#0MOV A,22HINC ACJNE A,#0AH,GO3MOV22H,#00HMOV34H,#0AJMP RET0;退出中斷GO1:MOV 20H,AMOVB,#0AHDIVABMOV31H,A；僅顯示毫秒的百位A