單片機課程設計-秒表系統(tǒng)設計(共23頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上中南科技大學 課程設計(論文)題 目 名 稱 基于單片機的秒表系統(tǒng)設計 課 程 名 稱 單片機原理及在電氣測控學科中的應用 學 生 姓 名 學 號 系 、專 業(yè) 電氣工程系、09電氣測控類 指 導 教 師 2011年 月 日邵陽學院課程設計（論文）任務書年級專業(yè)09電氣測控學生姓名 學 號 題目名稱 基于單片機的秒表系統(tǒng)設計設計時間課程名稱單片機原理及在電氣測控學科中的應用課程編號設計地點數(shù)字控制與PLC實驗室（一、 課程設計（論文）目的課程設計是在校學生素質教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結合的橋梁和紐帶。單片機課程設計，要求學生更多的完成軟硬結合的動手實踐方案，解決

2、目前學生課程設計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象。單片機課程設計是繼電子技術、和單片機原理與應用課程之后開出的實踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務是訓練學生綜合運用已學課程“電子技術基礎”、“單片機原理及應用”的基本知識，獨立進行單片機應用技術和開發(fā)工作,掌握單片機程序設計、調試和應用電路設計、分析及調試檢測。二、 已知技術參數(shù)和條件1、89C51系列單片機，LED數(shù)碼管等；2、KEIL 軟件；Wave軟件；Proteus仿真軟件；3、THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)。三、 任務要求1、 設計一個精度為0.1s的秒表系統(tǒng) ；2、 具有啟動、停止、清零的功能；3、 設計每到一秒有聲音提醒功能，可以通過按

3、鈕打開及關閉該提醒功能；4、 其他功能(創(chuàng)新部分)。注：1此表由指導教師填寫，經(jīng)教研室審批，指導教師、學生簽字后生效；2此表1式3份，學生、指導教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎條件（包括實驗室、主要儀器設備等）1、單片機課程設計指導，中南大學出版社，張一斌等2009年9月2、單片機實驗與實踐教程，北京航空航天大學出版社，何立民等2004年7月3、童詩白.模擬電子技術基礎，高等教育出版社，2001年4、THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)實驗指導書、KEIL 軟件，WAVE 軟件5、數(shù)字控制與PLC實驗室”THKSCM-1型單片機實驗系統(tǒng)”。五、進度安排2011年6月7日：收集和課程設計有

4、關的資料，熟悉課題任務何要求2011年6月8日：總體方案設計2011年6月9日-10日：硬件電路設計2011年6月11日-12日：軟件設計2011年6月13日-15日：系統(tǒng)調試改進2011年6月16日：整理書寫設計說明書2011年6月17日：答辯并考核六、教研室審批意見教研室主任（簽名）： 年 月 日七、主管教學主任意見 主管主任（簽名）： 年 月 日八、備注指導教師（簽字）： 學生（簽字）：邵陽學院課程設計（論文）評閱表學生姓名 學 號 系 專業(yè)班級 09電氣測控一班 題目名稱 基于單片機的秒表系統(tǒng)設計 課程名稱 單片機原理及在電氣測控學科中的應用 一、學生自我總結 通過這次設計，我學到了許

5、多課外的東西，加深了對單片機等知識的了解，提高了應用思考和設計能力, 同時也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足，在設計中遇到了很多問題，比如對知識掌握不夠牢固，學的不夠深，以及對一些器件的不了解等。在設計中我明白了我們作為一名工科學生，僅僅掌握好課堂上的知識是遠遠不夠的，我們還需要更深入的進行擴展延伸，并加強自己的實際動手能力，只有理論與實踐相結合才是真正的掌握知識。 學生簽名： 年 月 日二、指導教師評定評分項目平時成績論文答辯綜合成績權 重304030單項成績指導教師評語： 指導教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學生課程設計（論文）成績評定的依據(jù)，裝訂在設計說明書（或論文）的“任務書”頁后面；2、

6、表中的“評分項目”及“權重”根據(jù)各系的考核細則和評分標準確定。專心-專注-專業(yè)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電子秒表設計。本設計主要特點是計時精度達到0.1s，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，是各種體育競賽的必備設備之一。本設計是基于AT89C51單片機設計的，我們是分為幾個模塊來設計的。首先對秒表的硬件進行了設計，它包括時鐘電路設計、復位電路設計以及外部顯示電路。利用89C51單片機的定時器/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。計時精度為0.1s。其次是軟件進行了設計，軟件系

7、統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，定時中斷服務，外部中斷服務程序，延時程序等。最后通過仿真調試，在proteus環(huán)境下建立了仿真模型，仿真結果表明本設計是正確的。 關鍵詞：單片機；秒表；系統(tǒng)設計 目錄摘要 I1 課題內容要求及目的11.1課題內容11.2課題要求11.3 課題目的12 硬件設計22.1 AT89C51單片機簡介2 2.2設計思路22.3硬件電路設計33軟件設計53.1程序設計53.2源程序64系統(tǒng)調試與仿真114.1 proteus簡介114.2仿真調試125總結13參考文獻14致謝151 課題內容要求及目的1.1課題內容用AT89C51設計一個秒表，該秒表課可顯示0.05

8、9.9秒的時間，進行相應的單片機硬件電路的設計并進行軟件編程利用單片機定時器/計數(shù)器中斷設計秒表，從而實現(xiàn)秒、十分之一秒的計時。綜合運用所學的單片機原理與應用理論知識，通過實踐加強對所學知識的理解，具備設計單片機應用系統(tǒng)的能力。通過本次系統(tǒng)設計加深對單片機掌握定時器、外部中斷的設置和編程原理的全面認識復習和掌握。本系統(tǒng)利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，通過采用proteus仿真軟件來模擬實現(xiàn)。模擬利用AT89C51單片機、LED數(shù)碼管以及控件來控制秒表的計數(shù)以及計位！其中有三位數(shù)碼管用來顯示數(shù)據(jù)，顯示秒（兩位）和十分之一秒，十分之一秒的數(shù)碼管計數(shù)從09，滿十進一后顯示秒的數(shù)碼管的數(shù)字

9、加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計數(shù)。計秒數(shù)碼管采用三位的數(shù)碼管，當計數(shù)超過范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計數(shù)。1.2課題要求本課題是基于單片機的秒表系統(tǒng)設計，它的具體要求有以下幾點：（1） 用單片機AT89C51實現(xiàn)；（2） 以0.1秒為最小單位進行顯示；（3） 秒表量程為0.0-59.9秒，用 LED顯示；（4） 有清零、開始、停止功能、每到一秒有聲音提示；1.3課題目的通過課程設計，進一步熟悉和掌握AT89C51單片機的結構及工作原理，掌握以單片機核心的電路設計的基本方法和技術，了解表關電路參數(shù)的計算方法。通過完成一個包括電路設計和程序開發(fā)的完整過程，進一步了解開發(fā)一單片機應用系統(tǒng)的全

10、過程，通過此綜合訓練,為以后畢業(yè)設計打下一定的基礎。（1）通過本次課程設計加深對單片機課程的全面認識。（2）掌握定時器、外部中斷的設置和編程。（3）該實驗通過單片機的軟件延時設計，設計簡單的計時器系統(tǒng)，能正確的計時。（4）通過本次課程設計能夠對程序進行編輯，校驗。 2.硬件設計2.1 AT89C51單片機簡介 AT89C51是一種低功耗、高性能的片內含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造，并且與89C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。

11、引腳分別如圖2.1所示。圖2.1 單片機引腳分布圖圖2.1所示的單片機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，應先向口鎖存器寫入1。P1口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩存可驅動4個TTL輸入。P2口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口也是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3端口還用于一些復用功能。2.2設計思路這次的試驗要求進行計時并且在數(shù)碼管上顯示時間，先要基本了解硬件內在結構，確定用p2并行端口進行數(shù)碼管控制輸入，使用P1.6，P1.5，P1.4進行選擇0.1秒位，秒位，十位秒位，以P3.0為開始控制，P3

12、.1為停止控制，P3.2為清零控制。 本次實驗設計的基本思路是要求借助AT89C51單片機做出一個0-59.9s的秒表從十位秒到0.1位秒數(shù)這些計時的位數(shù)是存在一個內嵌的結構，就是0.1秒位滿足條件然后進行跳位使秒位加一的過程，當0.1s到0.9s時該位自動清零并且秒位加一，秒位達到9時也自動清零并向十秒位加一。當計數(shù)超過范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計數(shù)。其次開始控制，停止控制，清零控制等功能，我們采用蜂鳴器進行提示，該信號由P1.0輸出由7406非門與外加電源驅動，通過一個延時子程序加以控制。最后就是根據(jù)硬件的條件進行編程，要求軟硬件相互兼容。這也是設計的關鍵之處。因此需查閱相關書籍。2.3

13、硬件電路設計（1）時鐘電路與復位電路 利用12分頻的晶振的一個機器周期為一微妙，通過循環(huán)延時產(chǎn)生0.1秒的延時，晶振電路原理及單片機復位電路圖如圖2.2所示。 圖2.2 時鐘與復位電路圖單片機的時鐘信號用來提供單片機內各種微操作的時間基準，89C51片內設有一個由反向放大器所構成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，89C51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式與外部振蕩方式。外部方式的時鐘很少用，若要用時，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對于復位操作，我們采用手動復位，通過按鈕開關使單片機進入復位狀態(tài)，這是單片機能否正常工作的關鍵

14、。 （2）硬件電路設計 使用proteus軟件設計的硬件電路包含了三個功能控制鍵和一個單片機復位按鈕及蜂鳴器控制開關。具體如圖2.3所示。圖2.3 硬件電路連接圖時鐘電路與復位電路已在前邊介紹，在此主要介紹端口電路，對于外顯電路的設計我們采用四位數(shù)碼管，事實上根據(jù)要求只用到三位，我們利用p1.4、p1.5、p1.6對數(shù)碼管進行位選。對于按鈕開關電路，我們利用p3.0、p3.1、p3.2分別作為開始、停止及清零功能的電路接口。對于聲音提示我們采用蜂鳴器裝置，信號由p1.0口接入經(jīng)過非門和驅動電源構成。 3軟件設計 3.1程序設計 根據(jù)課題內容,可做出主程序流程圖如圖3.1所示。開 始有進位嗎？初

15、始化有暫停指令嗎？Y有清零指令嗎？0.1秒位加一NNNY有進位嗎？NY秒位加一十秒位加一Y有進位嗎？NY聲音提示圖3.1 主程序流程圖 流程圖體現(xiàn)著設計程序的思路程序，開始后首先進行數(shù)據(jù)初始化然后是條件判斷滿足條件或不滿足則進行對應的處理，如首先依次判斷是否暫停是否清零，然后十分之一妙位計數(shù)，再判斷是否進位，若是秒位就加一，秒位加一后進行聲音提示，接著再判斷是否有進位，若有則十秒位加一，若十秒位產(chǎn)生進位則重新計時。3.2源程序:HAOMIAO EQU 34HMIAO EQU 35HSHIMIAO EQU 36HORG 0000HAJMP STARTORG 0030HSTART: CLR C S

16、ETB P1.6 SETB P1.5 SETB P1.4 MOV HAOMIAO,#0 MOV MIAO,#0 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 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 M

17、OV MIAO,#0 ;使秒位從零位重新循環(huán) INC SHIMIAO MOV A,SHIMIAO 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 CLR C ANL A,#02H LCALL YANSHI JZ MAIN LJMP TINGZHI START1 : LJMP START SHIWEI1: LJMP SHIWEI MAIN : SETB P1.5 SETB P1.4 SET

18、B P1.6 MOV A,#00H ; 判斷是否有清零指令 MOV A,P3 ANL 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 ; 判斷是否進位 CLR C SUBB A,#10 JZ MIAOZHEN LCALL YANSHI ;延時0.1秒 AJMP MAIN RET ;繼續(xù)計時MIAOZHEN: SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1

19、 ;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) MOV A,MIAO ;判斷是否進位 CLR C SUBB A,#10 JZ SHIWEI1 LCALL SND AJMP MAIN ;返回0.1秒計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 DPTR,#TABLE MOV A,SHIMIAO MOVC A,A+DPTR CLR P1.6 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.6 MOV A

20、,HAOMIAO MOVC A,A+DPTR CLR P1.4 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,MIAO 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 RETSND: SETB P1.0 MOV R1,#1EHDL: M

21、OV R0,#0F9HDL1: DJNZ R0,DL1 DJNZ R1,DL CLR P1.0 RET TABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH, 6FH;0,1,2,3,4,5,6,7,8,9TABLE1:DB0BFH,086H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH, 087H,0FFH,0EFH END 4系統(tǒng)調試與仿真4.1仿真軟件簡介 (1)Proteus是英國Labcenter electronics公司出版的仿真軟件。它不僅具有其它仿真軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。受到單

22、片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 (2)在Proteus繪制好原理圖后，調入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。Proteus不僅可將許多單片機實例功能形象化，也可將許多單片機實例運行過程形象化。前者可在相當程度上得到實物演示實驗的效果，后者則是實物演示實驗難以達到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機實驗硬件高度對應。這在相當程度上替代了傳統(tǒng)的單片機實驗教學的功能。 4.2仿真調試（1） 經(jīng)過對程序的運行，并用wave軟件編譯后，用proteus仿真軟件進行仿真，按下“開始”按鈕之前

23、，可以看到數(shù)碼管上數(shù)字子顯示為零如圖4.1所示。圖4.1 開始狀態(tài)圖由圖4.1可以清楚的看到，秒表的初始狀態(tài)，三位數(shù)碼管都顯示為零。進行位選的端口也都處于低電位，蜂鳴器也未工作。單片機復位端為低電平。（2） 當按下“開始”時秒表開始計時，秒表開始計時，其狀態(tài)如圖4.2所示。圖4.2 開始計時圖由圖4.2可以看到，開始計時后，數(shù)碼管數(shù)字在變化，圖中為十分之一秒位的數(shù)碼管顯示情況。（3） 當按下“停止”時秒表停止計時，數(shù)碼管顯示的數(shù)字不再變化，如圖4.3所示。圖4.3 停止狀態(tài)圖由圖4.3可以看到按下“停止”按鈕后各個數(shù)碼管的數(shù)字不再變化蜂鳴器也停止工作。（4） 當按下“清零”時秒表無論是在計時還是在停止狀態(tài)都一律清零各數(shù)碼管全為零，回到初始狀態(tài)。5 總結本文主要從硬件和軟件兩個方面結合說明設計的總體思路和實現(xiàn)過程,預期的設計目的是：能夠實現(xiàn)計時的基本功能，正常顯示計時。在設計過程中，曾經(jīng)遇到很多的障礙，設計圖經(jīng)過許多次的修改最后才定下來，但在調試的過程中又出現(xiàn)了問題需要修改原理圖；在編程那里花費的時間是最多的，編程的過