單片機(jī)課程設(shè)計(jì)秒表定時(shí)器

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 秒表計(jì)時(shí)器 系 部： 信息與控制工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 2011年 12月 8 日目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求·································

2、3;···········12 設(shè)計(jì)方案·····································

3、83;·············23 硬件電路設(shè)計(jì)···································

4、············74 軟件設(shè)計(jì)·····································

5、;··············85 結(jié)論···································

6、···················12參考文獻(xiàn)······························

7、······················141 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11課程設(shè)計(jì)的目的1.1.1根據(jù)單片機(jī)課程所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合其他相關(guān)課程知識(shí)，設(shè)計(jì)電子秒表，以加深對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；1.1.2 熟悉匯編語(yǔ)言或c語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)方法，熟悉51系列單片機(jī)的使用；1.1.3掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、i/o

8、口、串行口通訊等功能；1.1.4掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)。12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、led數(shù)碼管以及按鍵來(lái)設(shè)計(jì)秒表計(jì)時(shí)器?；疽螅河胊t89c51設(shè)計(jì)一個(gè)2位led數(shù)碼顯示“秒表”， 顯示時(shí)間為0099秒，每秒自動(dòng)加一。當(dāng)按“開(kāi)始”按鍵，開(kāi)始計(jì)數(shù)，數(shù)碼管顯示從00開(kāi)始每秒自動(dòng)加一；按“暫?！卑存I，系統(tǒng)暫停計(jì)數(shù)，數(shù)碼管顯示當(dāng)時(shí)的計(jì)數(shù)；按“復(fù)位”按鍵，系統(tǒng)清零，數(shù)碼管顯示00。13課程設(shè)計(jì)的要求1.1.1利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)秒表, 要求能實(shí)現(xiàn)秒表的啟動(dòng)、停止和復(fù)位。1.1.2焊接電路，編

9、制程序，實(shí)現(xiàn)秒表計(jì)時(shí)器的基本功能，并完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.1.3課程設(shè)計(jì)期間遵守紀(jì)律，注意安全，愛(ài)護(hù)設(shè)備，合理分工，加強(qiáng)合作。2 設(shè)計(jì)方案21設(shè)計(jì)方案介紹及工作原理說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行計(jì)時(shí)并在數(shù)碼管上顯示時(shí)間，則可利用pretues仿真軟件設(shè)計(jì)電路并仿真stc89c51。使用stc89c51單片機(jī)作為核心控制部件，采用12m晶體振蕩器及微小電容構(gòu)成振蕩電路；用兩個(gè)四位一體共陽(yáng)極或共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤(pán)和復(fù)位電路完成此秒表的計(jì)時(shí)、清零、停止各項(xiàng)功能。對(duì)于時(shí)鐘，它有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶

10、振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大。 led數(shù)碼顯示器有如下兩種連接方法：共陽(yáng)極接法：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5v，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。 鍵盤(pán)部分方案：鍵盤(pán)控制采用獨(dú)立式按鍵，每個(gè)按鍵的一端均接地，另一端直接和p1口相連，在按鍵和p1口之間通過(guò)10k電阻與+5v電源相連。鍵盤(pán)通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪

11、個(gè)鍵被按下了，這種方法操作速度高而且軟件結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，比較適合按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合，這種獨(dú)立式接口的應(yīng)用很普遍。顯示部分方案：顯示部分采用動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有

12、選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示是利用人眼視覺(jué)暫留特性來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時(shí)間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應(yīng)不過(guò)來(lái)，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在1ms左右，不能太長(zhǎng)，也不能太短。通過(guò)編寫(xiě)程序使用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器，以及軟件延時(shí)，中斷資源來(lái)實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時(shí)和相關(guān)控制。22數(shù)字式秒表硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹2.2.1七段數(shù)碼管簡(jiǎn)介顯示控制過(guò)程：      如第一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字1，數(shù)字1對(duì)應(yīng)

13、的16進(jìn)制顯示碼為0xf9。     1、  首先將顯示碼送到單片機(jī)的pa口:porta=0xf9;      2、然后使能第一個(gè)數(shù)碼管的位碼：?jiǎn)纹瑱C(jī)的pc0口置1-portc|=(1<<pc0);     3、延時(shí)           執(zhí)行上述過(guò)程將在第一個(gè)數(shù)碼管上顯示數(shù)字1。重復(fù)上述過(guò)程，就可以依次點(diǎn)亮每一個(gè)數(shù)碼管  輪流點(diǎn)亮每個(gè)數(shù)

14、碼管的時(shí)間是及其短暫的，只有幾毫秒。如果出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，說(shuō)明上面第三步的延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。改變延時(shí)時(shí)間，加快掃描的頻率。2.2.2 stc89c51簡(jiǎn)介stc89c51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80c51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。主要性能： 與mcs-51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 片內(nèi)有4kb可在線重復(fù)編程的快閃擦寫(xiě)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年 寬工作電壓范圍：vcc可為2.7v到6v

15、全靜態(tài)工作：可從0hz至16mhz 程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)加密保護(hù) 128*8位內(nèi)部ram 32條可編程i/o線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí) 可編程全雙工串行通道 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容2.2.3 74ls164簡(jiǎn)介74ls164 為8位移位寄存器,其主要電特性的典型值如下：  54/74164  185mw     54/74ls164 80mw當(dāng)清除端（clear）為低電平時(shí)，輸出端（qaqh）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（a，b）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) a、b任意一個(gè)為 低電平，則禁止新數(shù)

16、據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（clock）脈沖上升沿作用下q0 為低電平。當(dāng)a、b 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在clock 上升沿作用下決定q0 的狀態(tài)。 引腳功能：clock ：時(shí)鐘輸入端clear： 同步清除輸入端（低電平有效） a，b ：串行數(shù)據(jù)輸入端qaqh： 輸出端 2.2.3 max232簡(jiǎn)介max232芯片是專(zhuān)門(mén)為電腦的rs-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給rs-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、1

17、0、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（r1in）、12腳（r1out）、11腳（t1in）、14腳（t1out）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（r2in）、9腳（r2out）、10腳（t2in）、7腳（t2out）為第二數(shù)據(jù)通道。ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦dp9插頭；dp9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。第三部分是供電。15腳dng、16腳vcc（+5v）。2.2.4 max813l引腳及功能 引腳功能及工作原理(1)手動(dòng)復(fù)位輸入端

18、（）   當(dāng)該端輸入低電平保持140 ms以上，max813l就輸出復(fù)位信號(hào).該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。與ttl/cmos兼容。(2)工作電源端（vcc）：接+5v電源。(3)電源接地端（gnd）：接0 v參考電平。(4)電源故障輸入端（pfi） 當(dāng)該端輸入電壓低于125 v時(shí)，5號(hào)引腳輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?5)電源故障輸出端（) 電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?6)看門(mén)狗信號(hào)輸入端（wdi）程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于16 s的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以清除芯片內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器。若

19、超過(guò)16 s該輸    入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?7)復(fù)位信號(hào)輸出端（rst）上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200 ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。(8)看門(mén)狗信號(hào)輸出端（）正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門(mén)狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健? 硬件電路設(shè)計(jì)4 軟件設(shè)計(jì)41數(shù)字秒表工作流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化數(shù)碼管顯示按鍵判斷定時(shí)啟動(dòng)位取反按鍵2關(guān)閉定時(shí)器時(shí)間清零按鍵1nyyn電子時(shí)鐘工作整體流程圖開(kāi)始t0初始化程序處理退出中斷定時(shí)中斷42 stc51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表工作源程序clk equ p2.5

20、sin equ p2.4s1 equ p0.0s2 equ p0.1s3 equ p0.2s4 equ p2.6s5 equ p2.7s6 equ p0.7sb equ p1.0clr_s equ p1.1timer_on equ 20horg 0000hsjmp startorg 000bhlcall t0_sretiorg 0030hstart:/0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,/段碼mov 60h,#0e7hmov 61h,#05hmov 62h,#0e9hmov 63h,#0adhmov 64h,#00fhmov 65

21、h,#0aehmov 66h,#0eehmov 67h,#85hmov 68h,#0efhmov 69h,#0bfh mov 6ah,#08h /6 暫存mov 70h,#0ahmov 71h,#0ahmov 72h,#00hmov 73h,#00hmov 74h,#0ahmov 75h,#0ahclr s1clr s2clr s3clr s4clr s5clr s6mov 30h,#12hclr timer_onmov tmod,#01hmov th1,#00hmov tl1,#00hsetb et0setb eaclr tr0main:jb clr_s,not_clr /是否按下清零鍵mo

22、v 73h,#00hmov 72h,#00hclr timer_onclr tr0not_clr:jb sb,skip /開(kāi)始與停止,是否按下sb,是向下執(zhí)行，否跳到skipjb timer_on,off/是否開(kāi)啟，為0位沒(méi)有開(kāi)啟，向下執(zhí)行開(kāi)啟。否則關(guān)閉setb timer_onsetb tr0sjmp skipoff:clr timer_onclr tr0skip:mov r1,#70hclr s1;lcall dis_ninc r1setb s1;clr s2;lcall dis_ninc r1setb s2;clr s3;lcall dis_ninc r1setb s3;clr s4;l

23、call dis_ninc r1setb s4;clr s5;lcall dis_ninc r1setb s5;clr s6;lcall dis_ninc r1setb s6;sjmp maindis_n:mov a,#0ffh/clearlcall print_bytemov a,r1/獲取暫存器內(nèi)數(shù)值add a,#60h/獲取碼值地址mov r0,amov a,r0/獲取碼值cpl a/根據(jù)數(shù)碼管 共陰共陽(yáng)情況 是否取反lcall print_byte /send datalcall delayret/向一位寄存器寫(xiě)于一字節(jié)print_byte:mov r0,#08h/8個(gè)字節(jié)rla:rl

24、c a /右移1位clr clkmov sin,csetb clkdjnz r0,rlaretdelay:mov r0,#0ffhde1:djnz r0,de1rett0_s: /t0中斷程序mov th1,#00hmov tl1,#00hdjnz 30h,out_t0/定時(shí)器是否跑完設(shè)定變數(shù) ，是就向下執(zhí)行，沒(méi)有只是各位家1mov 30h,#12h /初始化遍數(shù)mov a,73hcjne a,#09h,inc_g /各位是否為九mov 73h,#00h /清零個(gè)位inc 72h /十位加1sjmp out_t0inc_g:inc 73hout_t0:retend5 結(jié)論本文主要從硬件方面說(shuō)明設(shè)計(jì)的總體思路和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，預(yù)期的設(shè)計(jì)目的是：能夠?qū)崿F(xiàn)秒表的基本功能，正常顯示.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，曾經(jīng)遇到很多的障礙，設(shè)計(jì)圖經(jīng)過(guò)許多次的修改最后才定下來(lái)，但在調(diào)試的過(guò)程中又出現(xiàn)了問(wèn)題；并不沒(méi)有想象中的那么容易；再焊接過(guò)程中稍不注意就會(huì)出現(xiàn)管腳的錯(cuò)位，有些在硬件測(cè)試過(guò)程中才檢查出來(lái)。在設(shè)計(jì)中有好多問(wèn)題都是因?yàn)槔碚撝R(shí)不扎實(shí)，