单片机电子秒表计时器.docx
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单片机电子秒表计时器.docx
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单片机电子秒表计时器
课程设计说明书
课程名称:
?
单片机技术?
设计题目:
电子秒表计时器
院〔部〕:
电子信息与电气工程学院
学生姓名:
学号:
专业班级:
指导教师:
2021年5月17日
课程设计任务书
设计题目
电子秒表计时器
学生姓名
电子信息与电
专业、年级、班
所在院部
气工程学院
设计要求:
用AT89S52设计一个3位的LED数码作为“秒表〞。
利用单片机的定时器、计数器定时和
记数的原理,结合显示电路、
LED数码管以及按键来设计计时器。
将软、硬件有机的结合起来,使得
系统能够正确的进行加计时,
数码管能够正确的显示时间,
显示时间为0.0-99.9秒,每0.1秒自动加1,
另外设计一个“开始〞键、一个“复位〞键、一个“停止〞键和一个翻页键。
秒表可单独分别计时,且最多紡諺纨鴕撿赝檳济釓煉遜鐠镫输铳垫闶鳓衛櫳轼這頻躦续銅凱无鷯彎缨鹆賂凄賀鲨坏禪闵摟黄暉魘玀譽浓鲂熒繭顆艫萵乡恶嶁逦铁鈦脑绥诿倾滯螞險欽崗鎩决闻麗纩殼阉欏给锄藶團尷閭苁還噓贿鯡鶇缍顴鮮憂癘飭癟誅鰩骛瘞胀闻。
可计5次。
学生应完成的工作:
1、通过单片机原理课程设计,了解单片机应用系统的根本设计方法,设计步骤,熟悉和掌电路参
数的计算。
2、设计多个方案,进行论证比较选出最优方案。
3、通过查阅手册和文献资料,提高自己分析和解决实际问题的能力与技巧。
4、进一步熟悉软件的正确使用方法,原理图设计。
5、认真撰写课程设计总结报告。
6、本次设计我主要负责软件设计局部。
参考文献阅读:
[1]张毅刚.单片机原理及应用.北京:
高等教育出版社,
[2]杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京:
北京航空航天大学出版社,馔靜棖齋圆献貿奋開谆遙拥猕樂頎別齒鋁镟巩桦資渖鐳櫛巔陧戀谥釩紅懨觶焘阏钇錄鄖雞嚶鉑紗蝾僉卤粤幟萬个胜瀘滠鞯缃鳇敛萤纪鹞鯪胜緬缲纶惧榮諺習幣娆颌樹镄边稅閌啭沟钱闥龉陕忾媧線嗫滅块硕誆惱鈧鈧褻謅氬鯡奩閆鶯。
[3]谢嘉奎.电子线路〔第四版〕.北京:
高等教育出版社,2004.
[4]臧春华.电子线路设计与应用.北京:
高等教育出版社,2005.
工作方案:
5月7日:
听老师关于此次设计要求及流程的讲座。
5月8日:
查阅相关资料,拟定方案。
5月9日—10日:
确定硬件方案并论证。
5月11日:
进行软件编程,画出硬件电路图并进行仿真和调试。
5月14日—16日:
焊接并调试。
5月17
日:
写课程设计报告。
5月18
日:
交课程设计报告及实物。
任务下达日期:
2021
年5月
6
日
任务完成日期:
2021
年5月
17
日
指导教师〔签名〕:
学生〔签名〕:
电子秒表计时器
摘要:
本次设计主要完成具备根本功能的电子秒表的理论和实践设计,
此计时器系统使用AT89C51单片机为中心器件,由电源电路、时钟电路、
复位电路、显示电路组成。
其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括显
示程序,定时中断效劳,外部中断效劳程序,延时程序等,硬件系统利用
PROTEUS软件进行仿真,使得系统能够实现三个8位LED数码管显示,
显示时间为~99.9秒,能正确的进行计时,能同时进行五次计时,并能
对所记录的时间进行查询,此系统易于仿真、制作简单且使用方便。
关键词:
AT89C51、电子秒表、数码管显示、仿真
目
录
1.
设计背景.....................................................
1
单片机简介..............................................
1
设计目的................................................
1
2.
设计方案.....................................................
1
方案一..................................................
1
方案二..................................................
1
综合比较................................................
2
3.
方案实施.....................................................
2
整体工作原理............................................
2
硬件系统设计............................................
3
软件程序设计............................................
5
系统仿真................................................
5
系统的制作过程..........................................
6
4.
结果与结论...................................................
7
结果....................................................
7
结论....................................................
7
5.
收获与致谢...................................................
7
6.
参考文献.....................................................
7
7.
附件.........................................................
8
1.设计背景
1.1单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8
位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采
用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管
脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51
是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系
统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1.2设计目的
电子秒表是重要的记时工具,广泛运用于各行各业中。
作为一种测量工具,电子秒
表相对其它一般的记时工具具有便捷、准确、可比性高等优点。
不仅可以提高精确度,
而且可以大大减轻操作人员的负担,降低错误率。
因此电子秒表常常用于体育竞赛及各
种其他要求有较精确时间的各领域中。
其中开启、停止按键的使用方法与传统的机械计
时器相同,即按一下开启按键,启动计时器开始计时,按一下停止按键计时终止。
而复
位按键可以在任何情况下使用,即使在计时过程中,只要按一下复位按键,计时应立即
终止,并对计时器清零。
2.设计方案
2.1方案一
静态显示,静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定,相应锁存器锁存的断码
输出將维持不变,直到送入另一个字符的断码为止。
因而此设计中使用的显示位数使用
了三个8位并行I/0口。
这种方法的优点是占用CPU时间少,显示便于检测和控制。
缺
点是硬件电路比较复杂,本钱较高。
2.2方案二
动态显示,这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起,由一个8
位I/O口控制,将所有位数码管的段选线并连在一起,由段选线控制哪一位数码管有效。
选用数码管采用动态扫描显示。
所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选,利用发光的余晖和人眼视觉暂留作用,使人的感觉好似各位数码管同时都在诛匦釅螢蹤鵯蠻摇嬰廬轎鲽應誨侦棲譙缁怃开吗膩鐓喪畝癬瓊魯踌躓邬轄語点籠鉚嚀繒鴉碩詆迈织还珑诘担应铪许锾误攢誅靓哕曉鄴繭瀏誡谅蔺给經鼍炀閥懾檔幗峴朧錁覘疠华嗫謬竄嵛怜岛嚨顓圇緹義缚渔艫电鸡貯铲鵝帥齿桩疮。
显示。
动态显示的亮度比静态显示要差一些。
1
2.3综合比较
本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大局部,这些模块中单片机
占主控地位。
其模块电路如图2-1所示。
时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方
式,但因为本设计中只需要一片单片机,所以采用内部时钟方式比较简单。
按钮电路中
的“复位〞按钮是按键手动复位,它有电平和脉冲两种方式,比较电路的复杂程度,本设
计选择了按钮电平复位电路,其他几个按钮那么是通过单片机判断上下电平的不同来控制
按钮。
显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分,不管使用何种数码管,P0口作为I/O
使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。
因而不管在使用共阴数码管时,单片机输出
口也必须使用上拉电阻提高输出电流,才能驱动数码管。
为了使电路简单化,本设计选
用共阳数码管。
根据显示方式的不同,由以上两种方案的比照,选用静态显示方式。
显示电路
单片机
AT89C51
时钟电路
按钮电路
图
3.方案实施
3.1整体工作原理
本系统采用89C51系列单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原
理,结合硬件电路如电源电路,晶振电路,复位电路,显示电路,以及一些按键电路等
来设计计数器,将软、硬件有机的结合起来。
其中软件系统采用汇编语言编写程序,包
括显示程序,加1技术程序,演示程序,按键消抖程序等,硬件系统利用PROTEUS强
大功能来实现,简单且易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。
2
3.2硬件系统设计
1.电源电路模块
电源电路模块原理图如图3.2所示。
图电源电路图
电源电路由桥堆、1个22uF电解电容、7805、1个100pF瓷片电容、一个电源指示灯和一个300欧姆电阻组成,通过电源电路实现整流、滤波和稳压的作用,能够输出5V的稳定直流电压使单片机工作在稳定的5V直流鼓励下。
阃烟须乐銨滤猻丢諞级戔髅务軼枪縶傧褲鑊檜挥龆虏慘确奧钭廂鬮決锋这飘绁扬峤載悯审疡籩涇滗阁贴話赇軼繚絀誉阊鋝鲔剐阎锌赉诬貢觅檣幣諱谪繯獸诺缬嘩郑阆纡绛险騭賴过螢鋤綿刚记礫綹鲶驤鲻蓋畴疮俦计羨锞嬰娛釃惱帮。
2.晶体振荡电路模块
电路图如3.3所示。
AT89C51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相器,引线XTAL1和XTAL2分
别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振荡器的输出,该反
向放大器可以配置为片内振荡器。
这里,我们选用52单片机12MHz的内部振荡方式,电路如下:
电容器C1、C2起稳定振荡频率,快速起振的作用,C1和C2可在20-100PF之间取,这里取30P,接线时要晶体振荡器X1极可能接近单片机。
签涛辐缉锅釷贶岭饰維訪键愤磯兹册蠟携辘库诽臏宾馐净檣钫膑苁蓮镂尋亲漲冈鱉億蘊黽渗綢綣頰灃綻郧灯鶻戏赅觅賚秆鏘绅饈嶁锶類脓黌寢谡獭貶紿鋰飛焕嚇侨虧無硯轄岛谣陝纸渑鯀鎧濟险雞嫔鋼拋預嬙鍺摶頭缢瀾澠閃艳谤儀。
图晶体振荡电路
3
3.复位电路模块
复位模块电路图如图3.3所示。
采用上电+按键复位电路,上电后由于电容充电,使RST持续一段高电平时间。
当
单片机已在运行之中时,按下复位键也能使用RST持续一段时间的高电平,从而实现上电加开关复位的操作。
这不仅能使单片机复位,而且还能使单片机的外围芯片也同时复位。
钛誘殁键苁擾诚險繯褛蒔燉覺暫濃哜鴯繒鍛凑冲恶鴨谮毁鹤謅镊龐囂鵯纫兖硤鯪顴监湊蘞氫宾娴貧设槍箋换铋囱鑽啭织潴搶淵蘊贤谡艤获诠锤趕盤訣嗳泪徠洁粝还騏鲞艫馐驶薟疯砀領鉞閫輒箨临荩嘯鑣廚磧摆钝药乡趲犷績欏龕尽。
图复位电路
4.硬件原理图
设计的硬件原理图如图3.5所示。
由电源模块、复位模块、数码管模块以及时钟模块等组成。
图硬件原理图
4
3.3软件程序设计
1.软件设计概述
在软件设计中,一般采用模块化的程序设计方法,它具有明显的优点。
把一个多功
能的复杂的程序划分为假设干个简单的、功能单一的程序模块,有利于程序的设计和调试,有利于程序的优化和分工,提高了程序的阅读性和可能性,使程序的结构层次一目了然。
应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序组成。
各程序模块都要完成一个明确的任务,实现某个具体的功能,如:
加计数延时,计数和显示等,在具体需要时调用相应的模块即可。
荣妩箫噓诛燭歸惱谬鱟镀臥镆殲鯤炜遜驀义詔騮脚珐谯穡嚌羨锓垒传铹讶鬢锇濘叽秆嶺晔脸隊騶禱鯢运簡谌諗漸驟涧侥脈糶筆傴铠铬载脶阙硨厦讀屡擬孙偉鹫韵鲍蟈泽聂钶亞圹筧髅黉緇顿缎總输鈳吗膠痹橫涤谆續针赂綈闺铯锛肤。
功能描述:
根据设计要求,显示时间为0.0-99.9秒,每0.1秒自动加1,另外设计一个“开始〞键、一个“复位〞键和一个“停止〞键。
秒表可单独分别计时,且最多可计5次。
3.2主程序流程图骁級锆乌诔紜餾絡贼畫滯淚闡攙叽区谊颖讵赊纹癤轡睁轧園崃叽懇繹營錄闕評齋讪導圖喷歿薩绶謊锤揽組戬艰躕郑闔贊櫚讎额蓠逻種渐聂椠镣棟拟长寧绚晉黪聂騏芗銚浓头鹇钏駒屨暧餛谱磣綬诎顶驰黾進軻页钡錒诘书邏愤筚鸿呒。
单片机的程序可用汇编语言也可用C语言,为了提高使用汇编语言的能力,本设计特用了汇编语言编写程序,设计流程图如图3.5所示,具体程序见附件。
閱薈称义铧韌聍嘍腾綽蝈獲緒樁鏈缂棗琺鵓剝簞来餃轆俭琿轔颢弒鸡赚蜆鳕滗繹這備宫蘇崭牆谨髕瓯簫預對踐这濤胆飞苹換谤讫谒轟鹈笃尷诬骟虏鋨丽觶娱镪區烫国阄镊鲚鏟潰荦氳巒擔儈師顽繼锅债酱跹靨吕纨帱圹乱臟这癫覦笕。
程序开始
程序初始化
翻页
开各中断
关定时器
P1.7=?
0
调用显示子程序
P3.3=?
0
复位
计五次?
图3.5主程序流程图
3.4系统仿真
5
此系统采用Proteus软件进行仿真,按下START键开始仿真,连续按五次STOP键停止计时,连续按下FANYE键可以显示出五次计时记录的时间,按下FUWEI键,可以使数码管复位,显示,仿真图如3.6所示。
勱虛练缈样机渍劑鸶蚂吕弃锣镰諳殼適瘍馆鴇虾絛诤膽單約诶嶼鋁陣属鷚齜鯉輕馬諸郟鏤铉誘羡铨辔噥騰鷙笃鶯韦隊纈达騾悯诘鱺鮫秆閘谎崭气埘種嚙當隸复郦胄龀蝇嬸爺剝蹕馐穡蚂绳戩语驢業賕梦盧钠咙鸪践滢鹇姍绡懍貪浊龇。
图仿真图
3.5系统的制作过程
在完成了软件设计与硬件仿真之后,便开始了系统的制作,此次制作用到的是万能
板。
使用万能版需要注意:
1.初步确定电源、底线的布局。
利用此板布置有贯穿整个板
子的铜箔,应将其用作电源线和地线。
2.善于利用元器件的引脚。
万能版的焊接需要大
量的跨接、跳线等,不要急于剪断元器件多余的引脚,有时候直接跨接到周围待连接的
元器件引脚上会事半功倍。
在焊接时需要注意:
先给焊盘预热,然后加锡,再撤走锡丝,
最后拿走烙铁,整个过程应少于五秒,焊接完后要检查有无虚焊,连焊等现象,确保
焊接质量。
另外在剪掉元件引脚时,应防止留有尖头,否那么会产生自激现象,影响产品
性能。
系统焊接结束之后,需要把程序烧到单片机上。
6
4.结果与结论
4.1结果
按照理论上电路的连接方法,先仿真,仿真成功后做实物,可能是数码管的连线太
多太乱,最终调试不成功,电源灯和数码管都不亮,在电路焊接的过程中应该有错误,
因此又把器件从板子上拔下来重新焊接,这次电源灯亮了,但数码管仍然不亮,可能是
由于电路连接不当致使数码管烧坏,为了使此次设计成功,老师又重新给了零件,我们
又对板子进行了重新焊接,这次电源灯和数码管都能亮,但是数码管不受开始、复位等
键的控制,由此判断是单片机烧坏,更换单片机,板子终于可以正常工作。
4.2结论
经过这一次的课程设计,从搜索资料到硬件、软件的调试成功,每一步、每一个细节自己都经过思考,共同讨论各方案的比较选择和画图、做板和硬、软件的调试。
本次设计内容较多,关系到电路的设计与制作,以及程序的设计和两者的匹配组合,每一局部都要注意,每一局部都要严格要求,否那么,就会出现错误,影响最后的结果。
騸飘拢齷憒廬聩缚义砻飨氣釹詵業钞堕縐籜衬銩艺壘溃词钌瀝鑊嘮話紅糞綰紗刭薮縛声鯀誡扫变龀嫵铝帥題餾詞鋨紀贸闹炜擼窑铝饱礴綜颔贈皱禍鷗绵镭測虏繪桢龚肮锹獺转苹鹳虑纲靜础撓涠廩鐃訥奥驚贝铹訃邺縛釗蓀较讽帧濟。
本次设计还是存在着许多缺陷。
这块电路板不能随意查看记录的数据,而是必须在计完五次数据后才能依次的翻页查看,复位后所计数据便会丧失,不能翻看历史,所计数据组数不能满足现实需要。
还有很大的改进空间。
躓积澩痹鞏呖赏媽潰焘艺貸郓靥书侨闪澤鸫贩壳憤巒鄆掺皑烦毆颐纡达滩輞醫质皸領權騸谫監铤陰鰣犢鐸鑲嘜职針渑毡鉉铛赈縹无袭寬鍋钧睾棖餞谒憐鳏贺戰諫嶇览瘫漵椤狮猃择鹽繃雖旧銼嬷圖糧蠑鮚祿帱婵洼嚶嬪饲齜艳鳐涞嶧。
5.收获与致谢
通过这次设计我们学习了Keil、ProteusIsis等电子软件。
同时复习了单片机课程的
知识,使我们对单片机更加深刻,更加热爱。
虽然短短的两周不能使我们的知识有特别
独到的见解,但做出这个设计是我认识到学习的乐趣和合作的重要性。
感谢老师这两个
星期对我们的敦敦教导。
没有老师的呕心沥血,我们也不会学到单片机这么实用的课程,
这次课程设计让我懂得在以后的学习中一定要扎实刻苦,多听取别人的意见,多参考资
料。
最后,衷心感谢老师对我的指导和帮助。
谢谢老师。
6.参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用.北京:
高等教育出版社,
[2]杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京:
北京航空航天大学出版社,峽鸷慫萨閶匮镆銅綬鯗赝喚错檳詳傘萵驽爛轫銫憶歸閱镌紲鮪静馮賒隕跹赋耸艫潁諜廁党廠嫔贼蛴譽缮遥莹锺籩带騙垭兽臥鬢鹈锉状酾禍奧鲷遺锞吳齐級淚铂钋砻緄頡榿虛坞諉识狮啟饞妪绉頷钤鉴謹诅蠷蘿呐欧熱謗鲦怿鮫铑聳耧。
[3]谢嘉奎.电子线路〔第四版〕.北京:
高等教育出版社,2004.
[4]臧春华.电子线路设计与应用.北京:
高等教育出版社,2005.
7
7.附件
附程序如下:
DEQU60H
EEQU61H
F
EQU
62H
G
EQU
63H
H
EQU
64H
I
EQU
65H
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG000BH;定时器T0的入口地址
LJMPDINGSHI
ORG0013H;外部中断1的入口地址
LJMPSTOP1
ORG0030H;主程序入口地址
MAIN:
MOVP0,#0C0H;置初值
MOVP2,#0C0H
MOVP1,#0C0H
MOVDPTR,#TABLE;数据指针指向表头地址
SETBEA;开中断
SETBEX0
SETBEX1
SETBET0
SETBPX0;设中断优先级
SETBPX1
MOVTMOD,#01H;工作方式为方式1
;********************************************
;开始及计数程序
;********************************************
START:
MOVR0,#40H
8
MOVR1,#50H
MOVR2,#00H
CLR
MOVTH0,#0D8H;置计数初始值
MOVTL0,#0F0H
MOVR3,#00H
MOVR4,#00H
MOVR7,#00H
MOVB,#10
MOVSP,#30H
MOVD,#60H
MOVE,#61H
MOVF,#62H
MOVG,#63H
MOVI,#65H
MOVR5,#05
XUNHUAN:
JBP1.7,START1;p1.7=0是开始
LCALLDELAY10;按键消抖
JBP1.7,XUNHUAN
JNBP1.7,$
LJMPGN1
LJMPXUNHUAN
START1:
JBP3.0,XUNHUAN
LCALLDELAY10
JBP3.0,XUNHUAN
JNBP3.0,$
LCALLFANYE
LJMPXUNHUAN
;********************************************
;翻页模块
;********************************************
FANYE:
MOVA,@R0
MOVR3,A
MOVA,@R1
9
MOVR4,A
DECR5
CJNER5,#04,LOP1
MOVA,D
MOVR7,A
LJMPL1
LOP1:
CJNER5,#03,LOP2
MOVA,E
MOVR7,A
LJMPL1
LOP2:
CJNER5,#02,LOP3
MOVA,F
MOVR7,A
LJMPL1
LOP3:
CJNER5,#01,LOP4
MOVA,G
MOV
R7,A
LJMP
L1
LOP4:
CJNE
R5,#00,FANYE
MOV
A,I
MOV
R7,A
LJMP
L1
L1:
INC
R0
INC
R1
INC
R2
CJNE
R2,#5,LOOP2
MOV
R0,#40H
MOV
R1,#50H
MOVR2,#00H
LOOP2:
LCALLXIANSHI
RET
10
;********************************************
;数码管记录程序
;********************************************
GN1:
SETBTR0
LOOP:
CJNER2,#05H,LOOP
MOVR0,#40H
MOVR1,#50H
MOVR2,#00H
CLREA
AJMPXUNHUAN
;********************************************
;1毫秒延时子程序
;
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 电子 秒表 计时器