電子跑表單片機課程設(shè)計

1、第一章課題設(shè)計內(nèi)容及要求21.1 內(nèi)容21.2要求2第二章系統(tǒng)方案設(shè)計 32.1設(shè)計方案32.2設(shè)計原理3第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計43. 1硬件電路的設(shè)計方案及框圖 43. 2單片機的選擇43. 3時鐘與復(fù)位電路的設(shè)計53. 3. 1時鐘電路53. 3. 2復(fù)位電路63. 4 LED顯示電路的設(shè)計73. 4. 1控制方式73. 4. 2段驅(qū)動芯片選擇83. 5按鍵電路8第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計94. 1主程序的設(shè)計104. 2時鐘、跑表計時程序模塊的設(shè)計 124. 3 T1斷程序流程圖如下： 164. 4代碼轉(zhuǎn)換程序：184. 5顯小程序19第五章系統(tǒng)的安裝調(diào)試說明21第六章總結(jié)與體會22參考文獻23附

2、錄241. 程序原理圖242. 程序活單24第一章課題設(shè)計內(nèi)容及要求1.1內(nèi)容(1) 本課題以單片機為核心，設(shè)計出電子跑表，具有以下功 能：(2) 具有電時鐘和跑表功能；(3) 做時鐘時在4位LED顯小器上顯小分、秒；(4) 做跑表時顯示范圍000.0秒999.9秒；(5) 當(dāng)按下啟動按鈕跑表開始計時，按下停止按鈕停止計時, 當(dāng)按下復(fù)位按鈕跑表回零。1.2要求用偉福編譯程序，用Proteus圓出電路圖進行仿真。34第二章系統(tǒng)方案設(shè)計2.1設(shè)計方案電子跑表的設(shè)計有多種方法，例如，可用中小規(guī)模集成電路 組成電子跑表；也可用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需 要的外圍電路組成電子跑表；還可以利用單

3、片機來實現(xiàn)等等。本 次單片機綜合實驗需要進行硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。2.2設(shè)計原理(1) 本系統(tǒng)采用 AT89C51單片機、4位LDE顯示、兩塊塊 74LS244芯片、4個調(diào)節(jié)按鈕、共同構(gòu)成我的單片機電子跑表的硬 件。(2) 計時單元由單片機內(nèi)部的定時器/記數(shù)器來實現(xiàn)。(3) 時間顯示功能通過LED數(shù)碼管動態(tài)掃描來實現(xiàn)。由于數(shù)碼管要顯示時鐘，還要顯示跑表，因此，我分別用31K 32 H計時鐘，用R5 R6計跑表，當(dāng)要顯示哪一個的時候，就把哪一個地 址送到顯示地址35 H、36 H中，達到跑表顯示與時鐘顯示互不影 響。(4) 電子跑表的啟動/復(fù)位/活零功能由軟件來實現(xiàn)。P1.1 接啟動鍵，P1.3接

4、停止鍵，P1.0接活零鍵。P1.2實現(xiàn)時鐘和跑表 的轉(zhuǎn)換功能。(5) 由于跑表和時鐘的中斷服務(wù)程序有沖突，我們就把跑表 的中斷服務(wù)程序?qū)懗闪硗獾淖映绦蛄耍@樣就必須要引入標(biāo)志位了，我們在此用42H標(biāo)志位，用標(biāo)志位來給跑表計數(shù)。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計3. 1硬件電路的設(shè)計方案及框圖根據(jù)設(shè)計要求和設(shè)計思路，確定該系統(tǒng)的設(shè)計方案，圖1所示為該系統(tǒng)設(shè)計方案的硬件電路設(shè)計框圖。 硬件電路有五部分組成，即單片機按鍵輸入電路，單片機時鐘電路，復(fù)位電路，LED顯示器段碼驅(qū)動電路，4位LED顯示器電路。圖1硬件電路設(shè)計框圖3. 2單片機的選擇根據(jù)初步設(shè)計方案的分析，設(shè)計這樣一個簡單的應(yīng)用系統(tǒng)， 可以選擇帶有EPRO

5、M勺單片機，應(yīng)用程序直接存儲在片內(nèi)，不用 在外部擴展程序存儲器，電路可以簡化。本系統(tǒng)選用AT89C51單片機。該芯片的功能與MCS-51系列單片機完全兼容。下圖為MCS51 勺管腳圖。共有40個管腳,P 口 32個輸入輸出管腳本次設(shè)計用了 16個li30XT/M.1PO.C/flDOP0 1/01P0 1/02XTAL2F0.3/«3FD4WD4網(wǎng)眉例KPO 6/00RSTPO 7/POTP2.C/BP2.1/0P2.1/A10FMEnP2 3/A11P2.4/A12EAP2.5/A13F2.6/A14P2.7/A15FIDP3.D/RXQPIJFS.ITXQFl 2PgNTOPI

6、3ps.s/iwnPL4P3.4/1DP1.6P3.5/T1F1.5P3.flJWRPI 719184mec5i TEXT，639333738_33F1011度13H15153. 3時鐘與復(fù)位電路的設(shè)計3. 3. 1時鐘電路單片機工作的時間基準(zhǔn)是由時鐘電路提供的。在單片機的XTAL1和XTAL2兩個管腳，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，如丁圖所示。1&X1口 pXTALIpaivAMPC.VAD1FCAtGXTA12FDAIQPOAWpsrPO.Tm叩0您PHI 朋。PZAIIALEPZ.WGFZJ5TAHFZ.7W15P1JDP3UR>®PIJF3.i&

7、amp;P13P3TWTHP13psumP1 pn ionFISF3AT1P1IJ5PIJF3.T/W丟亨至1葦=5FMF京 AH*_f 尋一ATSi：S1<T£xT>a電路中，電容器C1和C2對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取 值范圍（20-40） pF。石英晶體選擇6MHz或12MHzffi可以，起結(jié) 果只是機器周期時間不同，影響計數(shù)器的計數(shù)初值。3. 3. 2復(fù)位電路單片機的RST管腳為主機提供一個外部復(fù)位信號輸入端口。復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間應(yīng)為2個機器周期以上。單片機的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手工復(fù)位兩種。復(fù) 位電路圖是下圖所示。下圖是51系列單片

8、機常用的上電復(fù)位和手 動復(fù)位組合電路。JCTAL1PDIVADQPW血MXTAK2pn iTAfnFDSTAD5PDjStAKRSTP2.1MFZACALEFZ.WACWZJM 口FZSTMHPZ.T/ASP1B叩irmPL1P3-1fD®piznrroPOFlZIfTTp 1 4P3 innP15pismF1.IP1.7EM3. 4 LED顯示電路的設(shè)計3. 4. 1控制方式LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種， 若選擇靜態(tài)顯示，則 LED驅(qū)動器的選擇較為簡單，只要驅(qū)動器的 驅(qū)動能力與顯示器的電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū) 動；動態(tài)顯示則不同，由丁一位數(shù)據(jù)的

9、顯示是由段和位選信號共 同配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅(qū)動能力，而且段的 驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力。此設(shè)計選用共陰極接法的4位時鐘型LED顯示器。其中管腳 a,b,c,d,e,f,g為4位LED各段的公共引出端；D1,D2,D3,D4分別是每一位的共陰極輸出端；dp是小數(shù)點引出端。對丁這種結(jié)構(gòu)的 LED顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合我們的設(shè)計要求，由丁 4位 LED陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部接在一起，所以必須使用動態(tài)掃描方 式。如下圖所示。位碼輸入端段碼輸入端3. 4. 2段驅(qū)動芯片選擇LED的段驅(qū)動電路有很多種，在本設(shè)計中選擇了型號為 74LS244的芯片。該芯片具有鎖存，譯碼，驅(qū)動的功能。

10、即在輸入 端輸入要顯示字形的 BCD碼，在輸出端局可以得到具有一定驅(qū)動 能力的7段顯示字形碼。3. 5按鍵電路按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。按 鍵閉合過程在相應(yīng)的I/O端口形成一個負脈沖。閉合和釋放過程 都要經(jīng)過一定的過程才能達到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平 之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。抖動持續(xù)時間的常長短與開 關(guān)的機械特性有關(guān)，一般在 5-10ms之間。為了避免CP0次處理 按鍵的一次閉合，應(yīng)采用措施消除抖動。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計進行應(yīng)用軟件設(shè)計時可采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，其優(yōu)點是：首 先，每個模塊的程序結(jié)構(gòu)簡單，任務(wù)明確，易丁編寫，調(diào)試和修 改；其次，程序可讀性好，對程

11、序的修改課局部進行，其他部分 可以保持不變，便與功能擴充和版本升級；最后，便與多個模塊 調(diào)用和分工合作。將本系統(tǒng)分為，時鐘記時程序模塊，數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊，顯示模 塊，跑表工作模塊。如下圖所示。將這些事先劃分好的模塊用匯 編語言編成不同的子程序，再將它們有機的結(jié)合起來從而達到系 統(tǒng)的整體功能。其中顯示程序貫穿整個系統(tǒng)軟件的始終，其它的 程序以一定的規(guī)律改變顯示程序的顯示內(nèi)容為B的。主程序模塊時鐘計時程序模跑顯表示模模塊塊塊制 轉(zhuǎn) 換 模電子跑表軟件設(shè)計的模塊4. 1主程序的設(shè)計主程序設(shè)置各中斷服務(wù)程序的入口地址調(diào)時鐘顯示主程序設(shè)計框圖(1) 程序的起始地址：MCS-51單片機復(fù)位后，(P。=0000

12、H, 而0003H-002BH分別是各中斷源的入口地址。所以，編程時應(yīng)在 0000H處寫一條跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng)CPlg收到中斷請求信號并予以響應(yīng) 后，CPlffi當(dāng)前的PC內(nèi)容壓入棧中進行保護，然后轉(zhuǎn)入響應(yīng)的中 斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。(2) 主程序的初始化：將要用到的 MCS-51系列單片機內(nèi)部 部件或擴展芯片進行初始工作設(shè)定。ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH;T0中斷入口地址LJMP INTT0ORG 0030HMAINMOV TMOD, #01H;T0工作方式MOV TH0, #3CH;T0初值MOV TL0, #0B0HMOV IE,#82H;開中斷MOV R7,#2;中

13、斷兩次MOV 31H,#0;放后兩位數(shù)字MOV 32H,#0;放前兩位數(shù)字MOV 41H,#0;用在定時器計中斷個數(shù)MOV P1,#0FFH;開放P1 口SETB TR0;啟動定時器LOOP:JNB P1.0,ZHONG;判開關(guān)P1.0信號，時鐘與跑表切換。MOV R5,#0;跑表活0MOV R6,#0TING:LCALL PAOMOV R5,#0MOV R6,#0ZHONG:MOV 35H,31H小地址MOV 36H,32HLCALL DIVIDMOV A,52HADD A,#10MOV 52H,ALCALL DZSPLAYLJMP LOOPRET;調(diào)跑表子序0;用于時鐘記數(shù)的31H,32H

14、送入顯;時鐘顯示加小數(shù)點(分和秒之間);循環(huán)執(zhí)行主程序4. 2時鐘、跑表計時程序模塊的設(shè)計(1) 60分鐘與1000秒時間的產(chǎn)生。選擇定時器T0,用工作 方式1,定時50ms, R7先置2, T0定時50ms中斷一次，利用 R7 寄存器減1,當(dāng)R7寄存器的值=0時，時間正好是0.1s,再利用 R0寄存器計數(shù)，當(dāng)R0=10時，時間剛好是1s,再利用R1寄存器 計數(shù)60s，依次類推，累計60分鐘的是時間值，需要用到以下幾 個寄存器：R7:累計0.1s時間寄存器。T0每中斷一次R7=R7-1,計數(shù) 10次向30H進位，并將R7置2。30H:累計1s時間寄存器。當(dāng)R0=60s時，向31H進位，然后 將

15、30H活零。31H:累計60s時間寄存器。當(dāng)31H=60s時，當(dāng)31H=60時， 將30K 31H活零。30K 31H用于時鐘計時，以下 R6 R5用于跑表計時。R5:累計10S時間寄存器。當(dāng)R5=100時，向R6進位，然后 將R5活零。R6:累計1000S時間寄存器。當(dāng) R6=100時，將R6活零。42H:為標(biāo)志寄存器。42H=1時，跑表、時鐘計數(shù)器都計數(shù)， 42H=0時，僅時鐘計數(shù)器計數(shù)。(2) 內(nèi)部計數(shù)器用作定時器時，是對機器周期計數(shù)。每個機器周期的長度是12個振蕩器周期。因為實驗系統(tǒng)的晶振是11.0592MHz;所以定時常數(shù)的設(shè)置可按以下方法計算：機器周期=12+ 11.0592MHz

16、= 1.0857 S(65536-定時常數(shù))*1.0857 S=50mS定時常數(shù)=EC78H初值寄存器的初值 TH1=ECH, TL1=78H工作方式計數(shù)器 TMOD=0000 0001B=01H(3) 啟動跑表時,T1計時到0.1s時，置42H=1,則在時鐘 計數(shù)器工作的同時，跑表計數(shù)器也在工作，并將跑表計數(shù)器的值送到顯示緩沖區(qū)顯示。跑表程序如下：WATCH:CLR RS0CLR RS1CJNE R6,#0FFH,TPMOV R6,#0HINC R4CJNE R4,#100,TPMOV 41H,R4MOV R4,#0HINC R5CJNE R5,#100H,TPMOV 42H,R5MOV R

17、5 #0HMOV R4 #OHTP: LCALL DIVIDRET;判是否到10s;送41H單元1000s;調(diào)代碼轉(zhuǎn)換程序R6=0跑表流程圖4. 3 T1斷程序流程圖如下:T1中斷用務(wù)棧序訪教跆n值T1定時器程序設(shè)計流程圖T1重置T1初值T1選擇0區(qū)工作寄存器;判斷是否完成0.1s定時0.1s;置標(biāo)志位1s;秒值送41H單元;判斷是否到1min;分值送42H單元;判斷是否到1hT1中斷服務(wù)程序如下:INT_T0:PUSH DPHPUSH DPLPUSH ACCPUSH PSWCLR TR1MOV TH0,#4CHMOV TL0,#00HSETB TR0CLR RS1CLR RS0DJNZ R7

18、,EXITMOV R7,#2MOV R6,#0FFHINC R0CJNE R0,#10,EXITMOV R0,#0HINC R1MOV 41H,R1CJNE R1,#60,EXITMOV R1,#0HINC R2MOV 42H,R2CJNE R2,#60,EXITMOV R2,#0HINC R3MOV 43H,R3;CJNE R3,#24,EXIT;MOV R3,#0HMOV R2,#0HMOV R1,#0HEXIT:POP PSWPOP ACCPOP DPLPOP DPHRETI4. 4代碼轉(zhuǎn)換程序：由于人們?nèi)粘Ａ?xí)慣使用十進制數(shù)，而計算機的鍵盤輸入、輸出以 及顯示常采用二進制編碼的十進制（即

19、 BCD碼）或ASCII碼。因 此，在程序設(shè)計中經(jīng)常要進行代碼轉(zhuǎn)換。以下為代碼轉(zhuǎn)換程序： DIVID:PUSH ACCMOV A,41HMOV B,#10DIV ABMOV 51H,A;高位在 51HMOV 50H,B;低位在 50HMOV A,42HMOV B,#10HDIV ABMOV 53H,AMOV 52H,BMOV A,43HMOV B,#10HDIV ABMOV 55H,AMOV 54H,BPOP ACCRET4. 5顯示程序DISLED:;顯示字符子程序PUSH DPH ;保存現(xiàn)場PUSH DPLPUSH ACCSETB RS1;選擇3組工作寄存器SETB RS0MOV A,#L

20、EDWROADD A,R4MOV DPTR,#Z8279MOVX DPTR,AMOV DPTR, #LEDSEGMOV A,R5MOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#D8279MOVX DPTR,A;置顯示起始地址;加位置偏移量;設(shè)定顯示位置；查表;顯示數(shù)據(jù);恢復(fù)現(xiàn)場POP ACCPOP DPLPOP DPHRET;選擇3組工作寄存器DISPLAY: SETB RS1SETB RS0MOV R5,55HMOV R4,#4LCALL DISLEDMOV R5,54HMOV R4,#5LCALL DISLEDMOV R5,53HMOV R4,#2LCALL DISLEDMOV R5,52H

21、MOV R4,#3LCALL DISLEDMOV R5,51HMOV R4,#0LCALL DISLEDMOV R5,50HMOV R4,#1LCALL DISLEDRET第五章系統(tǒng)的安裝調(diào)試說明用偉福運行程序正確后生成 HEX格式的文件，用Proteus畫 好電路圖，導(dǎo)入HEXB式的文件進行仿真。如下圖所示。P1.1是跑表啟動鍵，P1.3實現(xiàn)跑表暫停，P1.0是活零鍵P1.2實現(xiàn)時鐘和跑表的轉(zhuǎn)換功能第六章總結(jié)與體會設(shè)計的過程，首先要有一個整體的思路，即主程序，有了整 體思路就開始著手于分模塊的設(shè)計，如時鐘顯示程序、中斷子程 序、數(shù)制轉(zhuǎn)換程序等。看著自己編出來的程序，盡管還不是很完 善，但我已

22、經(jīng)非常開心了，至少有了自己的思路再去實踐，再在 實踐的過程中收獲，這是課堂上所沒有的欣喜。課程設(shè)計中遇到的各種知識不總是在書上能找到的，所以我 們必須自己查找相關(guān)資料，利用圖書館或網(wǎng)絡(luò)搜索，這是一個比 較辛苦的過程，你必須從無數(shù)的信息中分離出對你有用的，然后 加以整理，最后才學(xué)習(xí)并用到設(shè)計中來。通過這點，我收益很大。 課程設(shè)計是從整體到部分的過程，然而一切并不都是如此的。因 為有時候你整體設(shè)計好了，然而在設(shè)計部分的時候卻可能影響到 整體，然后乂要作出調(diào)整，在不斷的調(diào)整中才慢慢把設(shè)計做出來。 有時候你還必須把自己前面做的東西全部推翻，然后重新再來。經(jīng)過兩個星期的課程設(shè)計，確實讓我收獲很多，學(xué)到了

23、很多, 雖然在設(shè)計過程中很累，但是一看到自己做出來的成果，就什么 疲勞都沒有了。周老師很認真負責(zé)，遇到問題李老師總是會及時 的幫助我們?yōu)槲覀兣艖n解難。總而言之，課程設(shè)計是很好的實踐， 學(xué)校應(yīng)該多開一些課程設(shè)計，更能讓我們學(xué)到更多的實踐性的東 西。參考文獻1 王迎旭.單片機原理與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社.2004年 7月2 胡漢才.單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計.活華大學(xué)出版社.2002 年1月3 潘永雄.新編單片機原理與應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出 版社.2003年2月4 張迎新.單片微型計算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù).國防 工業(yè)出版社1 .程序原理圖FTf-rTsn ,TErfl*，皿5 mi養(yǎng)如，口和W'

24、;口5rDA>4B FDA-MCME Z3AUm.ME za*a gWlfa ZT-WiDrjjTMiFl.lHTdrjaTlTT fi.wni #35FHflffBJKFlliWjt rM Ias2.程序清單ORG 0000HLJMP MAIN:T0中斷入口地址ORG 000BHLJMP INTT0ORG 0030HMAINMOV TMOD, #01H;T0工作方式MOV TH0, #3CH;T0初值MOV TL0, #0B0HMOV IE,#82H;開中斷MOV R7,#2;中斷兩次MOV 31H,#0;放后兩位數(shù)字MOV 32H,#0;放前兩位數(shù)字MOV 41H,#0;用在定時器計

25、中斷個數(shù)MOV P1,#0FFH;開放P1 口SETB TR0;啟動定時器LOOP:JNB P1.0,ZHONG;判開關(guān)P1.0信號，時鐘與跑表切換。MOV R5,#0;跑表活0MOV R6,#0TING:LCALL PAO;調(diào)跑表子程MOV R5,#0;跑表活0MOV R6,#0ZHONG:MOV 35H,31H;用于時鐘記數(shù)的31H,32H送入顯示地址MOV 36H,32HLCALL DIVID;時鐘顯示MOV A,52H;加小數(shù)點（分和秒之間）ADD A,#10MOV 52H,ALCALL DZSPLAYLJMP LOOP;循環(huán)執(zhí)行主程序PAO:;跑表子程序MOV A,42H;讀/判標(biāo)志

26、為CJNE A,#0FFH,PX;到0.1秒MOV 42H,#0JNB P1.1,PXJNB P1.2,L3;標(biāo)志位活零INC R5MOV A,R5;累加CJNE A,#100,PXMOV R5,#0INC R6MOV A,R6;判是荷U 10秒CJNE A,#100,PXL3: MOV R5,#0MOV R6,#0PX:;判是荷U 100秒MOV 35H,R5MOV 36H,R6;用于跑表記數(shù)的35H,36H送入顯示地址LCALL DIVID;分十位和個位MOV A,51HADD A,#10MOV 51H,A;加小數(shù)點LCALL DZSPLAY;調(diào)顯示JB P1.0,PAO;返回;中斷程序A;賦T0初值（定時50mS;判是否到0.1秒;恢復(fù)，繼續(xù)使用