單片機課程設(shè)計說明書多功能秒表

《機械制圖與技術(shù)測量課程設(shè)計》說明書PAGEPAGEII《單片機原理》課程設(shè)計說明書 專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化 班級：103班 學(xué)號：20100 姓名： 指導(dǎo)教師： 日期：2012.12.21《單片機原理》評閱書題目《多功能秒表》學(xué)生姓名學(xué)號20指導(dǎo)教師評語及成績指導(dǎo)教師簽名：年月日答辯評語及成績答辯教師簽名：年月日教研室意見總成績：室主任簽名：年月日《單片機課程設(shè)計》說明書PAGE1《單片機課程設(shè)計》說明書I摘要本設(shè)計是設(shè)計一個單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)。近年來隨著科技的飛速發(fā)展單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入同時帶動著傳統(tǒng)控制檢測日新月異的更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中單片機往往是作為一個核心部件來使用僅單片機方面的知識是不夠的還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)以及針對具體的應(yīng)用對象的軟件結(jié)合加以完善。秒表的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)的由于人為因素造成的誤差和不公平性。本設(shè)計的多功能秒表系統(tǒng)采用AT89C52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)碼管以及按鍵電路來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來使得系統(tǒng)能夠正確地進行計數(shù)并且結(jié)合相應(yīng)的顯示驅(qū)動程序使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間暫停和中斷。我們設(shè)計的秒表可以同時記錄八個相對獨立的時間通過上翻下翻來查看這八個不同的計時值可謂功能強大。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)程序中斷延時程序按鍵消抖程序等硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)簡單且易于觀察在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。關(guān)鍵詞：單片機多功能秒表目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1.概述 22.系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 32.1系統(tǒng)總體方案 32.2硬件設(shè)計 33軟件部分設(shè)計 73.1設(shè)計特點 73.2設(shè)計思路 74調(diào)試 155總結(jié) 166參考文獻 171.概述1.1設(shè)計目的設(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)計秒表。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時，同時具有開始/暫停、清零、改變頻率等功能。1.2設(shè)計要求1、共四位LED顯示顯示時間為00:00~99.99。2、共四個按鍵分別是開始、暫停、清零、變頻鍵。3、變頻按鍵，可以更改一下秒表的計時頻率。1.3設(shè)計意義通過本次課程設(shè)計可以使我們進一步熟悉和掌握單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟和方法。通過利用AT89C52單片機理解單片機在自動化儀表中的作用以及掌握單片機的編程方法。3、通過設(shè)計一個簡單的實際應(yīng)用輸入及顯示模擬系統(tǒng)，掌握單片機仿真軟件PROTEUS的使用方法。4、該實驗通過單片機的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)原理,設(shè)計簡單的計時器系統(tǒng),擁有正確的計時、暫停、清零、功能,并能夠改變,該種秒表的計時頻率。在現(xiàn)實生活中應(yīng)用廣泛,具有現(xiàn)實意義。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AT89C52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，包括顯示計數(shù)、中斷、延時、按鍵消抖程序等。并在編程軟件中調(diào)試運行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)，簡單且易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。圖1系統(tǒng)電路原理2.2硬件設(shè)計2.2.189C52單片機MCS-51系列單片機是8位單片機產(chǎn)品，89C52是其中的典型代表，基本模塊包括以下幾個部分：1、CPU：89C52的CPU是8位的，另外89C52內(nèi)部有1個位處理器。2、R0M:4KB的片內(nèi)程序存儲器，存放開發(fā)調(diào)試完成的應(yīng)用程序。3、RAM:256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，容量小，但作用大。4、I/O口：P0-P3共4個口32條雙向且可位尋址的I/O口線。5、中斷系統(tǒng)：共5個中斷源，3個內(nèi)部中斷，2個外部中斷。6、定時器/計數(shù)器：2個16位的可編程定時器/計數(shù)器。7、通用串行口：全雙工通用異步接收器/發(fā)送器。8、振蕩器：89C52的外接晶振與內(nèi)部時鐘振蕩器為CPU提供時鐘信號。9、總線控制：89C52對外提供若干控制總線，便于系統(tǒng)擴展。89C52的引腳圖如下:2.2.2晶體振蕩電路89C52芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。引線XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。這里我們選用52單片機12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電容器C7、C8起穩(wěn)定振蕩頻率，并對振蕩頻率有微調(diào)作用，C7和C8可在20-100PF之間取值,這里取33P。2.2.3復(fù)位電路采用上電加按鍵復(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RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加按鍵復(fù)位的操作。2.2.4按鍵電路在按鍵電路中，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，用部分P1口做開關(guān)，P1.0開始、P1.1暫停、P1.2復(fù)位、P1.3改變頻率、。對于按鍵的設(shè)計，采用了防抖動的程序設(shè)計，使系統(tǒng)的性能得到進一步的提升。當(dāng)按鍵被按下時，相應(yīng)的引腳被拉低，經(jīng)掃描后獲得鍵值，并執(zhí)行鍵功能程序，因此按下不同的按鍵，將執(zhí)行不同的功能程序。2.2.5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。用四個共陽極LED顯示，LED是八段式顯示器，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)定但是占用端口比較多，動態(tài)顯示所使用的端口比較少，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)動時需要外接上上拉電阻才能輸出高電平。2.2.6系統(tǒng)電路圖3軟件部分3.1設(shè)計特點在軟件設(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)雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，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的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能如計數(shù)、延時、和顯示等。在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。功能描述，用四位LED數(shù)碼管顯示時間。一個“開始”鍵一個“暫?！辨I,一個"復(fù)位"鍵,一個“變頻”鍵，四個按鍵分別通過四個端口控制秒表的四個功能。3.2設(shè)計思路（程序流程圖及程序）程序如下#include<reg52.h>//包含52單片機寄存器定義的頭文件sbitK1=P1^0;sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2;sbitK4=P1^3;unsignedcharcodeTab[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};unsignedcharcodeTab1[11]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x2,0x78,0x0,0x10,0xff};//數(shù)碼管顯示0～9的段碼表unsignedcharint_time;//記錄中斷次數(shù)unsignedintsecond;//儲存秒unsignedchara=0;/***********************************************************************函數(shù)功能：快速動態(tài)掃描延時,延時約0.6毫秒************************************************************************/voiddelay(void){unsignedchari;for(i=0;i<200;i++);}/***********************************************************************函數(shù)功能：顯示秒入口參數(shù)：k出口參數(shù)：無************************************************************************/voidDisplaySecond(unsignedintk){P2=0x7f;//P2.6引腳輸出低電平，DS6點亮P0=Tab[k/100];//顯示1位delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); ;P2=0xbf;//P2.7引腳輸出低電平，DS7點亮P0=Tab1[k%100/10];//顯示2位 delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); P2=0xdf; P0=Tab[k%100%10]; delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); P2=0xff;//關(guān)閉所有數(shù)碼管 P0=0xff;//顯示個位 delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); } voidmain(void){ while(1) { while(K1) DisplaySecond(0); TMOD=0x01;//使用定時器T0 TH0=(65536-46083)/256;//將定時器計時時間設(shè)定為46083×1.085微秒//=50000微秒=50毫秒 TL0=(65536-46083)%256; EA=1;//開啟總中斷 ET0=1;//定時器T0中斷允許 TR0=1;//啟動定時器T0開始運行 int_time=0;//中斷次數(shù)初始化 second=0; //秒初始化 while(1) { DisplaySecond(second); //調(diào)用秒的顯示子程序 if(K3==0)break; } }}//********************************************************//函數(shù)功能：定時器T0的中斷服務(wù)程序//*******************************************************voidinterserve(void)interrupt1using1{TR0=0;//關(guān)閉定時器T0int_time++;//每來一次中斷,中斷次數(shù)int_time自加1 if(!K4) { delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); delay(); if(!K4) { a=!a; } } if(a==0) { if(int_time==2||int_time>2)//夠20次中斷,即1秒鐘進行一次檢測結(jié)果采樣 { int_time=0;//中斷次數(shù)清0 second++;//秒加1 if(second==1000) second=0;//秒等于60就返回0 } }else { if(int_time==8)//夠80次中斷,即4秒鐘進行一次檢測結(jié)果采樣 { int_time=0;//中斷次數(shù)清0 second++;//秒加1 if(second==1000) second=0;//秒等于60就返回0 } } TH0=(65536-46083)/256;//重新給計數(shù)器T0賦初值 TL0=(65536-46083)%256; TR0=1;//啟動定時器T0 if(K2==0) TR0=0;}4調(diào)試在我們小組成員的一直努力下，終于把多功能秒表的程序給寫了出來。但是下載之后，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管所顯示的效果并不能實現(xiàn)所能希望的。我們總結(jié)其原因可能是按鍵的判斷不準(zhǔn)確，我們再次認(rèn)真的看了程序，發(fā)現(xiàn)在按鍵掃描程序中的P2口只是所有