秒表系統(tǒng)設計

1、展唐7笈/冬電氣信息學院單片機技術課程設計報告課題名稱秒表系統(tǒng)的設計專業(yè)班級09電氣班學 號學生姓名 指導教師 易先軍評 分 2012 年 6 月 12 日至 6 月 19 日課程設計量化評分標準指標分值評分要素得分力殺設計20方案選擇合理，分析、設計正確，原理清楚，電路、程序流程圖清晰，結構合理，程序簡潔、止確。設計報告20報告結構嚴謹，邏輯嚴密，論述層次清晰，語言流暢，表達準確，重點突出，報告完全符合規(guī)范化要求，用計算機打印成文。調試與結果20過程清晰，調試方案設計合理，測試點選擇適當，程序編寫正確，調試步驟清楚。電路及程序運行結果止確，達到預期效果。工作態(tài)度20工作量飽滿程度，題目難度；

2、工作態(tài)度，按時完成設計任務，是否獨立完成等。答辯成績20思路清晰；語言表達準確，概念清楚，論點 止確；分析歸納合理，結論嚴謹；回答問題 有理論根據(jù)，基本概念清楚?？傇u成績精品指導老師評語:感謝下載載精品答辯記錄1 、例舉設計過程中遇到的問題及其解決方法（至少兩例）答： （ 1 ）問題說明：解決方法：（ 2）問題說明：解決方法：2 、教師現(xiàn)場提的問題記錄在此（不少于2 個問題） 。感謝下載載精品摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷的走向深入。本文闡述了基于單片機的數(shù)字電子秒表設計。本設計主要特點是計時精度達到0.01s,解決了傳統(tǒng)的由于計時精度不夠造成的誤差和不公平性，是各種體育競

3、賽的必備設備之一。本設計的數(shù)字電子秒表系統(tǒng)采用8051 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，結合顯示電路、LED 數(shù)碼管以及外部中斷電路來設計計時器。將軟、硬件有機地結合起來，使得系統(tǒng)能夠實現(xiàn)五位LED顯示，顯示時間為099.9秒，計時精度為0. 1 秒。關鍵字 ：單片機；數(shù)字電子秒表；仿真感謝下載載AbstractWith the rapid developmentof science and technology in recent years,SCM applications are constant-depth manner. In this paper, base

4、d on single chip design of digital electronicstopwatch.The main characteristicsof thisdesign timing accuracy of 0. 1s, to solve the traditional result of a lack accuracy due to timing errors and unfair, and is a variety of sports competitions, one of the essential equipment. In addition the hardware

5、 part of the set View button on the stopwatch can be the last time to save time for user queries.The design of the multi-function stopwatch system uses STC89C52 microcontroller as the central device, and use its timer counter timing and the count principles, combined with display circuit, LED digita

6、l tube, as well as the external interrupt circuit to design a timer. The software and hardware together organically, allowing the system to achieve two LED display shows the time from 0 to 99. 9 seconds, Timing accuracy of 0. 1 seconds.Keyword ： LED display ； High-precision stopwatch ； 8051目錄摘 要 IAB

7、STRACT II1 設計任務 12 設計方案 22.1 任務分析 22.2 方案設計 23 系統(tǒng)硬件設計 43.1 時鐘電路設計 43.2 復位電路設計 53.3 顯示電路設計 53.4 嗡鳴電路設計 63.5 按鍵控制電路設計 74 系統(tǒng)軟件設計 74.1 0.1S 定時和 1S 定時 74.2 定時程序流程84.3 秒表系統(tǒng)T0 流程圖 84.4 定時器 1 及中斷響應95 仿真與性能分析 101 、系統(tǒng)仿真過程102 仿真結果與分析106 心得體會 12參考文獻 14附錄 1 程序清單 151設計任務1 .實物參見下圖，設計一個精度為 0.1s的秒表系統(tǒng)。2 .設計，啟動按鈕、暫停按鈕

8、及清零按鈕。3 .設計每到一秒鐘有聲音提醒功能，可通過按鈕打開及關閉該提醒音。2設計方案2.1 任務分析這個課程設計是通過設計三個開關通過單片機控制液晶顯像管的數(shù)字顯示，從而做到每0.1秒顯示個數(shù)字，而達到秒表的功能。使用三個按鍵停止，開始，清零，其中“開始”按鍵當開關由上向下?lián)軙r開始計時，此時若再撥“暫?！卑存I則數(shù)碼管暫停；“清零”按鍵當開關由上向下?lián)軙r數(shù)碼管清零，此時若再撥“開始”按鍵則又可重新開始計時，使用定時器中斷。2.2 方案設計1 .硬件方案根據(jù)設計的要求可知，系統(tǒng)的硬件原理框圖如圖2.1所示圖2.1系統(tǒng)的硬件原理框圖精品單片機可選用AT89C51 ,它與8051系列單片機全兼容，

9、但其內部帶有4KB的FLASH ROM ,設計時無需外接程序存儲器，為設計和調試帶來極大的方便。同時使用液晶顯示屏使得接線簡單明了，非常易于分析。定時器中斷產(chǎn)生為50ms的時間。2 .軟件方案根據(jù)設計要求，程序框圖如圖2.2所示。主函數(shù)上電程序開始初始化LCD1602設置T0, T1按鍵掃描開聲首提小顯示數(shù)圖2.2主程序流程圖感謝下載載精品感謝下載載軟件由C語言完成，軟件設計可以分為以下幾個功能模塊：主程序：完成程序中斷，清零。計時程序模塊：為定時器的中斷服務子程序，完成 0.1秒顯小程序模塊：是顯小最下 0.1s的時I可。3系統(tǒng)硬件設計3.1 時鐘電路設計-I22PCapr-iY?T XTA

10、LU?T 一22P Cap18 ,-XTALtKTAL2圖3.1單片機時鐘電路如圖3.1所示，采用內部時鐘產(chǎn)生方式，在 XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，與內部反相器構成穩(wěn)定的自擊震蕩。其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入片內定時控制部件。3.2 復位電路設計如圖3.2所示，采用上電+按鈕電平復位方式，當按下按鈕時，RST管腳高電平觸發(fā)3.3 顯示電路設計如圖3.4所示，是液晶顯示電路的接線方法，P2.0到P2.7接D0到D7, VDD接高電平，VEE接下拉電阻，VSS接地，RS接P1.7, RW接地，E接P1.6。這樣連接使得LCD能顯示小 數(shù)點后一位的數(shù)字。U1|ilLCD111 口HO

11、 OflPCIPOPO謬gXTAL2FO SjWMKU 兇ro 0明收po e/AC'sR.rlM 7/A&7F2 111MPZ.?AAtCP'ZENPMM*ALE區(qū)口F2.JAf 3pa.a/Ai4P1l3HpaaRx 口P3 V>tFl 2FB.ZflNTOP1L?IN '1ri.4PAFF1J5PS.5iT1P t tiRj.BilUf.：P1.7P3加圖3.3液晶顯示電路3.4嗡鳴電路設計A工3.4嗡鳴電路圖當計時到達一秒時，P1.0段給出一個脈沖，使得形成通路，從而使嗡鳴電路開始工作3.5按鍵控制電路設計3.5按鍵輸入電路圖如圖3.5所示，開關控

12、制由三個連接到單片機的控制按鈕組成。通過軟件編程，按下start開關開始計時工作，顯示的最小精度為 0.1秒，在按start按鈕，系統(tǒng)暫停，按下stop 系統(tǒng)停止運行，按下clear按鍵，顯示屏上的數(shù)字清零。4系統(tǒng)軟件設計4.1 0.1S定時和1S定時以在系統(tǒng)中要實現(xiàn)準確的0.1s和1s定時。采用89C51內部的定時/計數(shù)器T0,工作在 方式1 ,定時時間計算公式為：zN216-計數(shù)初值）X晶振周期x12或扛（2-6-計數(shù)初值）X機器 周期其最大定時時間為131ms ,離0.ls還差很遠。因此.把秒計時用硬件和軟件計數(shù)相結 合的方法實現(xiàn)。即把定時器的定時時間定為 50ms ,這樣計數(shù)溢出2次就

13、可得到0.1S.在中 斷中計數(shù)，進入一次加1,達到2次，便是0.1s.用定時器T1計數(shù)，初值與T0一致，計數(shù)20次，便是1s.4.2 定時程序流程(1)T0定時主程序流程定時主程序的主要功能是進行定時器，計數(shù)器的初始化編程，然后通過反復調用顯示子程序的方法，等待 0.1s定時中斷的到來。(2) T1定時器主程序沒經(jīng)過1s產(chǎn)生一個脈沖信號。4.3 秒表系統(tǒng)T0流程圖系統(tǒng)的程序結構流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)軟件中，使用了一個定時器(T0)資源產(chǎn)生秒信號。系統(tǒng)在上電或復位后進入系統(tǒng)初始化。圖4.3定時器0中斷處理流程圖4.4定時器1及中斷響應設置TIP按鍵時掃程開關TL關T1-圖4.2定時器0中斷處

14、理流程圖5仿真與性能分析1、系統(tǒng)仿真過程LU-DIIJDUILL15-NS+WiihtK *尹1L.7 1PR1JL疑11,1;.L 1J1口 一51B.VTMtpnrvpunL 1T"=：<r；L- Ipn "mi后P曰JW.Pfl E<Y7愷VTBiT-口 umoci、r l IPMS'Affi匚9UH* n21 Z K掰率F，mHi口1 *a:Q為151-Q而AJFp 2。也Z5a.2皆.目36Z7r-l *L j Qip VT7p i <|O2B(1L * tPINPUKIEclesr*?？?53fnns口 ,曲e巨，p 1Jmip 1 J

15、gF TifTr2ti d rikrfficsr1圖 5.1 xxxx 圖2仿真結果與分析當點擊仿真按鈕，lcd1602顯示 0000.0 。按下 “start ”鍵，lcd1602顯示開始計時，精確到0.1s。并每1s伴隨響聲。按下“stop”鍵，lcd1602顯示數(shù)值停止計數(shù)。響嚴也停止。按下“clear”鍵，lcd1602顯示數(shù)值唄清零。P? JQ>rJO3：舊口句£!P3.3 5" PiafirrPSUM<n 1anFianrR-:yrjU-HgrREFI -U£, 一rrr 一 L 一-r:s3力 門 EE EE EmBuBBSa圖5.2 系

16、統(tǒng)仿真結果6 心得體會做了兩周的課程設計，讓人感受頗深，有關于單片機知識的，但更多是團隊和合作。我們小組一共3 個人，人多，分工就顯得很重要，在我們的集體的討論之下，我得到了設計硬件電路和總體調試的任務，當時讓我感到很有壓力。因為我們平時接觸的都是純粹理論的東西，做實驗也是霧里看花，對硬件的認識是很缺乏的。通過 7 天的努力，我們小組終于完成了單片機的課程設計。我覺得作為一名自動化專業(yè)的學生，單片機的課程設計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學的東西應用到實際中。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮

17、拜的“學習 ”，在小組同學的幫助和講解下，漸漸對這門課逐漸產(chǎn)生了些許的興趣，自己開始主動學習并逐步從基礎慢慢開始弄懂它。我認為這個收獲應該說是相當大的。一開始我們從參考書上找來了課題，但是畢竟是參考書，做到后來發(fā)現(xiàn)很多程序都是不完整的，這讓我們傷透了腦筋?？粗鴦e的小組都弄得有模有樣了，可是我們連一個課題都還沒有定好。好不容易又找到了課題，可是結果還是很不盡人意。程序接線什么的都弄好了，調試也沒有問題，可是就是無法達到預期想要的結果。眼看2 個禮拜就快結束了，別的小組都準備要答辯了。無奈下我們不得不第三次改了課題。參考書畢竟只是一個參考，設計這種東西最后還是要靠自己動腦筋。然后我們大家一起齊心協(xié)

18、力，從平時做的實驗、老師上課的舉例、書本上的知識以及老師的輔導和其他同學的幫助下終于完成了。應該說這是通過我們小組成員的共同努力和動腦完成的，雖然內容并不是很復雜，但是我們覺得設計的過程相當重要，學到了很多，收獲了很多。我覺得課程設計反映的是一個從理論到實際應用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學校轉到踏上社會的一個過程。小組人員的配合、相處，以及自身的動腦和努力，都是以后工作中需要的。所以我認為這次的課程設計意義很深，和其他 4位同學的共同學習、配合、努力的過 程也很愉快，另外還要感謝老師的耐心輔導。很感謝學校和老師給我們安排了這次課程設計，讓我真正感受到的是合作的重要，許多時候都

19、是組員的討論，老師的指導中的一句半句啟發(fā)了我，就出現(xiàn)的讓人欣喜的結果；理論知識同樣很重要，有些問題都是由于基礎知識掌握不好才出現(xiàn)的。1 鄭毛祥.單片機應用基礎.人民郵電出版社，2006.6 : 21-422 李鄧化，彭書華，許曉飛.智能檢測技術及儀表.科學出版社，2007 : 194-2013 戴佳.單片機C51語言應用程序設計.電子工業(yè)出版社，2006.7:168-1694 朱民雄.計算機語言技術.北京航空航天大學出版社，2002.1:103-1055 李鴻.單片機原理及應用.湖南大學出版社.2004:8:72-736 劉建清.單片機技術.國防工業(yè)出版社， 2006.8: 104-1057

20、楊寧，胡學軍.單片機與控制技術.北京航空航天大學出版社，2005-03:306-3228馬忠梅等.單片機 C語言應用程序設計.北京航空航天大學出版社，1997:201-2119 Kai E, Sawata S, Lkebukuro K et al. Detection of PCR product in solution using surfaceplasmon resonance .Analytical Chemistry, 1999.7.1 :796800附錄1 程序清單#include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define

21、 uint unsigned int/ 定義數(shù)組uchar code table="0123456789"uint u=0,v,w,x,y,z;sbit lcden=P1A6;/lcd1602 的位定義sbit lcdrs=P1A7;sbit beep=P1A0;/ 蜂鳴器的位定義sbit key_start=P1A1; /位定義開始按鈕sbit key_stop=P1A2;/ 位定義停止按鈕sbit key_clear=P1A3; /位定義清零按鈕void delay(uint);/ 聲明延時函數(shù)void init();/ 申明lcd1602 的初始化函數(shù)void wri

22、te_com(uchar);/ 寫指令void write_data(uchar);/ 寫數(shù)據(jù)void key_scan();/ 申明按鍵掃描函數(shù)/*/void main()beep=0;/ 防止上電瞬間P1.0 口默認高電平，蜂鳴器接通發(fā)聲init();/ 初始化 lcd1602TMOD=0X11; /T0 ,方式 1;T1,方式 1TH0=0X3C;/T0 ， T1 均裝初值50msTL0=0XB0;TH1=0X3C;TL1=0XB0;EA=1;/開總中斷ET0=1;/開定時器0/ TR0=1;/ 啟動定時器1ET1=1;/ 開定時器1while(1)key_scan();/ 按鍵掃描是否

23、有按鍵按下write_com(0x80);/ 定位在 lcd1602 上的顯示位置write_data(tablev); / 寫千位delay(5);write_data(tablew); / 寫百位delay(5);write_data(tablex); / 寫十位delay(5);write_data(tabley); / 寫個位delay(5);write_data('.'); / 寫小數(shù)點delay(5);write_data(tablez); / 寫十分位delay(5);write_data('s');/*/void delay(uint ms)/ms 延時函數(shù)uchar i;while(ms-)for(i=0;i<123;i+);void write_com(uchar com) /lcd1602 寫指令函數(shù)lcdrs=0;P2=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;寫數(shù)據(jù)函數(shù)void write_data(uchar dat) /lcd1602lcdrs=1;P2=dat;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init()/lc