基于51單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì)

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1、 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院信息工程系 單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 基于51單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電信121 學(xué) 號(hào)： 參與人員： 賀佳、周代元、周昶旭、張浥中 指導(dǎo)老師：

2、 王蘇敏 完成日期： 2015年1月20日 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)： 得分： 指導(dǎo)教師簽名： 目錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo) 1 1.1 課題內(nèi)容 1 1.2 課題要求 1 2 設(shè)計(jì)方案 2 2.1 需求分析 2 2.2 方案論證 2 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5 4.1 系統(tǒng)軟件流程圖 5 4.2 實(shí)驗(yàn)程序清單 5 4 系統(tǒng)硬

3、件設(shè)計(jì) 7 5.1 調(diào)試步驟 7 5.2 性能分析 7 5系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 參考文獻(xiàn) 9 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和性能指標(biāo) 1 課題內(nèi)容要求及目的 1.1課題內(nèi)容 用AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)秒表，該秒表課可顯示0.0~99.9秒的時(shí)間，進(jìn)行相應(yīng)的單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)并進(jìn)行軟件編程利用單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷設(shè)計(jì)秒表，從而實(shí)現(xiàn)秒、十分之一秒的計(jì)時(shí)。綜合運(yùn)用所學(xué)的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。通過(guò)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)掌握定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程原理的全面認(rèn)識(shí)復(fù)習(xí)和掌握。 本系統(tǒng)利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和

4、記數(shù)的原理，通過(guò)采用proteus仿真軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。模擬利用AT89C51單片機(jī)、LED數(shù)碼管以及控件來(lái)控制秒表的計(jì)數(shù)以及計(jì)位！其中有三位數(shù)碼管用來(lái)顯示數(shù)據(jù)，顯示秒（兩位）和十分之一秒，十分之一秒的數(shù)碼管計(jì)數(shù)從0~9，滿十進(jìn)一后顯示秒的數(shù)碼管的數(shù)字加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計(jì)數(shù)。計(jì)秒數(shù)碼管采用三位的數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)超過(guò)范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計(jì)數(shù)。 1.2課題要求 本課題是基于單片機(jī)的秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它的具體要求有以下幾點(diǎn)： （1）用單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)； （2）以0.1秒為最小單位進(jìn)行顯示； （3）秒表量程為0.0-99.9秒，用 LED顯示；

5、（4）有清零、開始、停止功能。 1.3課題目的 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉和掌握AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解表關(guān)電路參數(shù)的計(jì)算方法。通過(guò)完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過(guò)程，進(jìn)一步了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程，通過(guò)此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。 （1）利用單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)器中斷設(shè)計(jì)秒表，從而實(shí)現(xiàn)秒、十分之一秒的計(jì)時(shí)。 （2）綜合運(yùn)用所學(xué)的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力，加深對(duì)單片機(jī)課程的全面認(rèn)識(shí)。 （3）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編輯，校驗(yàn)。

6、 （4）通過(guò)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)掌握定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程原理的全面認(rèn)識(shí)復(fù)習(xí)和掌握，對(duì)單片機(jī)實(shí)際的應(yīng)用作進(jìn)一步的了解。 （5）通過(guò)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。認(rèn)識(shí)單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用的廣泛性，實(shí)用性。 （6）該實(shí)驗(yàn)通過(guò)單片機(jī)的軟件延時(shí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)器系統(tǒng)，能正確的計(jì)時(shí)。 2.1 需求分析 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)秒表的功能和精度提出了越來(lái)越高的要求，各種秒表的設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要。秒表計(jì)時(shí)器是在一種計(jì)時(shí)器上實(shí)現(xiàn)兩種功能的一種器件。它

7、廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，同時(shí)它的小巧，價(jià)格廉價(jià)，精確度高，使用方便，功能齊全，便于集成化。而受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。 2.2 方案論證 現(xiàn)今的計(jì)時(shí)器通常只能通過(guò)啟/停按鍵實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)計(jì)時(shí)的功能，即通過(guò)啟/停按鍵來(lái)記錄一段時(shí)間。這種計(jì)時(shí)器查看的時(shí)間只能為計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)刻。實(shí)際的應(yīng)用中往往需要在不影響正常計(jì)時(shí)的基礎(chǔ)上，能查看記錄過(guò)程中的某些點(diǎn)的時(shí)間。 本課設(shè)即針對(duì)此問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種能通過(guò)按鍵方式查看記錄過(guò)程中任一時(shí)刻值的計(jì)時(shí)器。這種計(jì)時(shí)器在查看中間值時(shí)不會(huì)影響整個(gè)記錄過(guò)程，并且能把相應(yīng)數(shù)據(jù)送入存儲(chǔ)模塊及顯示模塊，以便查看。 本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作控制器，LED數(shù)碼管,

8、實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)、分、秒，以24小時(shí)計(jì)時(shí)方式。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，考慮時(shí)鐘顯示只有六位，且系統(tǒng)沒(méi)有其他復(fù)雜的處理任務(wù)，所以采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED的顯示。單片機(jī)采用AT89C51系列，有足夠的空余硬件資源實(shí)現(xiàn)其它的擴(kuò)充功能。 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1軟件程序流程圖 根據(jù)課題內(nèi)容，可作出主流程序樹狀圖如圖3.1所示： 開 始 有進(jìn)位嗎？ 初始化 有暫停指令嗎？ Y 有清零指令嗎？ 0.1秒位加一 N N N Y 有進(jìn)位嗎？ N Y 秒位加一 十秒位加一 Y 有進(jìn)位嗎

9、？ N Y 聲音提示 圖3.1 3.2 實(shí)驗(yàn)程序清單： HAOMIAO EQU 34H MIAO EQU 35H SHIMIAO EQU 36H ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: CLR C SETB P1.6 SETB P1.5 SETB P1.4 MOV HAOMIAO,#0 MOV MIAO,#0

10、 MOV SHIMIAO,#0 MOV DPTR,#TABLE MOV A,#00H MOVC A,@A+DPTR CLR P1.6 MOV P2,A MOV A,#00H MOVC A,@A+DPTR CLR P1.4 MOV P2,A MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,#00H

11、 MOVC A,@A+DPTR CLR P1.5 MOV P2,A LCALL KAISHI LCALL MAIN SHIWEI : SETB P1.5 MOV DPTR,#TABLE ;十秒位顯示 MOV MIAO,#0 ;使秒位從零位重新循環(huán) INC SHIMIAO MOV A,SHIMIAO

12、 CLR C SUBB A,#6 JZ START AJMP MAIN RET TINGZHI: MOV A,#00H ;判斷是否有清零指 MOV A,P3 ANL A,#04H JZ START MOV A,#00H ;判斷是否有停止指令 MOV A,P3

13、 CLR C ANL A,#02H LCALL YANSHI JZ MAIN LJMP TINGZHI START1 : LJMP START SHIWEI1: LJMP SHIWEI MAIN : SETB P1.5 SETB P1.4 SETB P1.6 MOV A,#00H ; 判斷是否有清零指令 MOV A,P3 AN

14、L A,#04H JZ START1 MOV A,#00H ; 判斷是否有停止指令 MOV A,P3 CLR C ANL A,#02H JZ TINGZHI MOV DPTR,#TABLE ; 0.1位秒顯示 I NC HAOMIAO ;加一，可查下一位數(shù)據(jù) MOV A, HAOMIAO ; 判斷是否進(jìn)位 CLR C

15、 SUBB A,#10 JZ MIAOZHEN LCALL YANSHI ;延時(shí)0.1秒 AJMP MAIN RET ;繼續(xù)計(jì)時(shí) MIAOZHEN: SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1 ;秒位顯示 MOV HAOMIAO,#0 ;使0.1秒從零重新循環(huán) INC MIAO ;加一，可查下一位數(shù)據(jù)

16、 MOV A,MIAO ;判斷是否進(jìn)位 CLR C SUBB A,#10 JZ SHIWEI1 LCALL SND AJMP MAIN ;返回0.1秒計(jì) YANSHI: MOV R6,#30 DL2: MOV A,#00H ;判斷是否有清零指令 MOV A,P3 ANL A,#04H JZ START1 MOV DPT

17、R,#TABLE MOV A,SHIMIAO MOVC A,@A+DPTR CLR P1.6 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.6 MOV A,HAOMIAO MOVC A,@A+DPTR CLR P1.4 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,MIAO

18、 MOVC A,@A+DPTR CLR P1.5 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.5 DJNZ R6,DL2 RET YIHAOMIAO: MOV R7,#250 CV:NOP NOP DJNZ R7,CV RET KAISHI: MOV A,#0 MOV A,P3 ANL A,#01H JNZ KAISHI

19、 RET SND: SETB P1.0 MOV R1,#1EH DL: MOV R0,#0F9H DL1: DJNZ R0,DL1 DJNZ R1,DL CLR P1.0 RET TABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH, 6FH;0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 TABLE1:DB0BFH,086H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH, 087H,0FFH,0EFH END }

20、 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ) 器（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與89C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。引腳分別如圖2.1所示。 圖2.1 圖2.1所示的單片機(jī)是引腳雙列直插封裝方式，電源引腳40腳與接地腳20。 P0口作輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫入1。P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻

21、的8 位雙向I/O端口。P1的輸出緩存可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入。P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口也是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口， P3端口還用于一些復(fù)用功能。 5系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 5.1 調(diào)試步驟 (1)分析各單元電路圖，并分析其各部分的功能； (2)用仿真軟件仿真電路的功能，并檢查是否有錯(cuò)，無(wú)誤后進(jìn)行下步工作； (3)查找有關(guān)文獻(xiàn)了解各元件的功能及引腳和有關(guān)的資料； 5.2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理圖如下所示： 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總結(jié) 為期兩周的課程設(shè)計(jì)，主要是以上機(jī)操作為主，在實(shí)驗(yàn)室查資料，編程序，畫圖。 設(shè)計(jì)語(yǔ)言主要是采用c語(yǔ)言和匯

22、編語(yǔ)言的自上而下的設(shè)計(jì)方法。Proteus中，自上向下的設(shè)計(jì)，就是在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)逐步精益求精的過(guò)程，應(yīng)用Proteus運(yùn)行自上而下的設(shè)計(jì)，就是使用Proteus模型在所有綜合級(jí)別上對(duì)硬件進(jìn)行說(shuō)明和仿真測(cè)試。頂層文件采用了原理圖的方法設(shè)計(jì)，使各模塊之間的層次關(guān)系清晰。 在秒表計(jì)時(shí)器實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，所有的模塊都是通過(guò)不同進(jìn)制的計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)其主要功能的，各模塊之間是通過(guò)進(jìn)位信號(hào)連接在一起的。一開始由于沒(méi)有一定的合理的思路，走了不少?gòu)澛?。在查閱了相關(guān)資料之后，解決了相關(guān)的問(wèn)題，使我的程序更加優(yōu)化。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步熟悉了Proteus軟件的使用和操作方法。對(duì)c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的

23、自上向下的設(shè)計(jì)方法有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在底層文件具備的條件下，使原理圖可以使設(shè)置更加簡(jiǎn)單，使程序清晰，增加可讀性。當(dāng)然這次課程設(shè)計(jì)也存在著不足之處，計(jì)時(shí)不夠足夠的精確等。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，是對(duì)單片機(jī)知識(shí)的驗(yàn)證，可以幫助我們理解鞏固所學(xué)知識(shí)，激發(fā)我們對(duì)單片機(jī)課程的興趣，更鍛煉了我們獨(dú)立思考、開拓創(chuàng)新的能力。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺(jué)理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過(guò)程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過(guò)一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。其次，這次課程設(shè)計(jì)讓我充分認(rèn)識(shí)到合作的重要性，只有合作才能保證整個(gè)項(xiàng)目的有條不絮。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，非常感謝同學(xué)們的指導(dǎo)，才使設(shè)計(jì)進(jìn)展的比較順利。另外在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，當(dāng)我們碰到不明白的問(wèn)題時(shí)，指導(dǎo)老師總是耐心的講解，給我的設(shè)計(jì)以極大的幫助，使我獲益匪淺。因此非常感謝王蘇敏老師的教導(dǎo)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。 參考文獻(xiàn)： 1、 單片機(jī)原理及應(yīng)用； 2、 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)； 3、 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)； 4、 高頻電子線路；