單片機秒表實驗報告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上安徽科技學(xué)院機電與車輛工程學(xué)院電子電路課程綜合實訓(xùn)驗收材料題 目: 電子秒表 姓名(學(xué)號) 胡斌 李緒 王增龍 段鑫鵬 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 112班 指 導(dǎo) 教 師 ： 葉愛芹 2013 年 12 月 29日目錄第一章 單片機課程設(shè)計任務(wù)書1一、 目的意義 .1二、 設(shè)計時間、地點和班級1三、 設(shè)計內(nèi)容.1四、 參考電路圖形.2五、 單片機的相關(guān)知識.3第二章 硬件設(shè)計5一、 單片機簡介.5二、 電源電路.5三、 晶振振蕩電路.5四、 復(fù)位電路.5五、 顯示電路.6六、 鍵盤電路.6七、 硬件主電路圖設(shè)計.7八、 元件清單.7第三章 軟件設(shè)計8一、

2、 軟件設(shè)計概述.8二、 主程序流程圖.8三、 程序中各函數(shù)設(shè)計.8四、 C語言主程序設(shè)計.10第四章 課程設(shè)計體會.13.五、單片機相關(guān)知識本課題在選取單片機時，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機的經(jīng)驗，并根據(jù)自己的實際情況，  選擇了AT89C51。AT89C51單片機采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖1.2為引腳排列圖， 40條引腳說明如下：主電源引腳Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作時為+5伏電源外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是

3、外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。圖1.2 AT89C51單片機引腳圖控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp RST/VPD 當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE

4、脈沖，ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能） 外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。 /Vpp、/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，當(dāng)/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 -

5、P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負載。 P1口（P1.0 - P1.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P2口（P2.0 - P2.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。 P3口（P3.0 - P3.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。AT8

6、9C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。CPU是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件組成。（1） 運算器運算器的功能是進行算術(shù)運算和邏輯運算?？梢詫Π胱止?jié)（4位）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例

7、如能完成加、減、乘、除、加1、減1、BCD碼十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算和與、或、異或、求補、循環(huán)等邏輯操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。89C51運算器還包含有一個布爾處理器，用來處理位操作。它是以進位標(biāo)志位C為累加器的，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、等于1轉(zhuǎn)移、等于0轉(zhuǎn)移、等于1轉(zhuǎn)移且清0以及進位標(biāo)志位與其他可尋址的位之間進行數(shù)據(jù)傳送等位操作，也能使進位標(biāo)志位與其他可移位尋址的位之間進行邏輯與、或操作。（2） 程序計數(shù)器PC程序計數(shù)器PC用來存放即將要執(zhí)行的指令地址，共16位，可對64K程序存儲器直接尋址。執(zhí)行指令時，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。（3） 令寄存器指令寄存

8、器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼后由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，完成指令功能。第二章 硬件設(shè)計本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等。一、單片機簡介本系統(tǒng)設(shè)計采用C51系列單片機。ST89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容（由于在微機原理中學(xué)過C-51的具體知識，這里不再詳細說明）。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ST89C

9、51是一種高效的微控制器。二、電源電路電源電路是系統(tǒng)最基本的部分，任何電路都離不開電源部分，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們采用7809電源提供+5V穩(wěn)壓電壓。三、晶體振蕩電路MCS-51單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線 XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。這里，我們選用51單片機12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電路如下：電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20-1

10、00PF之間取,這里取30P，接線時要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機。晶體振蕩電路四、復(fù)位電路采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片機已在運行之中時，按下復(fù)位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加開關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機復(fù)位，而且還能使單片機的外圍芯片也同時復(fù)位。當(dāng)程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復(fù)位。電路圖如下：復(fù)位電路五、顯示電路顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用2個共陰極LED顯示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部有7個條形發(fā)光二極管和1個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各二極管的亮滅組

11、合成字符。在用數(shù)碼管顯示時，我們有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡單，顯示溫度，但是占用端口比較多；動態(tài)顯示所使用的端口比較少，可以節(jié)省單片機的I/O口。在設(shè)計中，我們采用LED動態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動顯示。由于P0口的輸出極是開漏電路，用它驅(qū)動時需要外接上拉電阻才能輸出高電平。六、鍵盤電路在按鍵電路中，我們可以在I/O口上直接按鍵，或者通過I/O口設(shè)計一個鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有按鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省I/O口，但編程有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個小系統(tǒng)，有足夠的I/O口可以使用，為了使程序簡化，我們采用按鍵電路，用部分P1口做開關(guān)，P1.0復(fù)位，P1

12、.1開始和暫停，用外中斷INT1開始，另外用軟件法消除抖動。電路圖如下所示：七、硬件主電路圖設(shè)計用Protues畫出其硬件主電路圖如下： 秒表原理圖八、 元器件清單表3.1 元器件清單名稱與規(guī)格數(shù)量名稱與規(guī)格數(shù)量按鍵2個AT89C511塊兩位共陰極數(shù)碼管2個RESPACK-81個電路板1塊電阻4個電容3個晶振1個第三章 軟件設(shè)計一、軟件設(shè)計概述在軟件設(shè)計中，一般采用模塊化的程序設(shè)計方法，它具有明顯的優(yōu)點。把一個多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個模

13、塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個明確的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能，在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。功能描述：用2位LED數(shù)碼顯示"秒表"，顯示時間0099秒,每秒自動加1；一個"開始""暫停"鍵,一個"清零"鍵。二、主程序流程圖這里采用順序結(jié)構(gòu)，通過對按鍵的掃描，判斷要實現(xiàn)什么功能。如下所示：三、程序中各函數(shù)設(shè)計（1） 初始化函數(shù)設(shè)計void init()TMOD=0x10;/定時器1工作方式1TH1=0xd8;TL1=0xf0;/延時初始化設(shè)置/TR1=1;EA=1;/開總開關(guān)ET1=1;/開定時

14、器（2）顯示函數(shù)設(shè)計void writeled(uchar num,uchar addr)/關(guān)顯示P2=0xff;/送數(shù)據(jù)P0=dulatabnum;/開顯示P2=welatabaddr;delay(4);void display(uchar sec)uchar sech,secl;sech=sec/10;secl=sec%10;writeled(sech,0);writeled(secl,1);（3）按鍵函數(shù)設(shè)計void keyscan()if(start=0)delay(2);if(start=0)TR1=TR1;while(start=0)display(sec);if(stop=0&a

15、mp;&TR1=0)delay(2);if(stop=0)sec=0;while(stop=0)display(sec);（4）延時函數(shù)設(shè)計void delay(uchar time)/延時uchar i,j;for(i=0;i<time;i+)for(j=0;j<110;j+);四、C語言主程序設(shè)計 #include<reg51.h>#define uchar unsigned charsbit start=P11;sbit stop=P10;uchar code dulatab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,

16、0x7f,0x6f,0x40;/數(shù)字編碼0-9uchar code welatab=0xfe,0xfd;/位控制字uchar msec,sec;void delay(uchar time)/延時uchar i,j;for(i=0;i<time;i+)for(j=0;j<110;j+);void writeled(uchar num,uchar addr)P2=0xff;P0=dulatabnum;P2=welatabaddr;delay(4);void display(uchar sec)uchar sech,secl;sech=sec/10;secl=sec%10;writele

17、d(sech,0);writeled(secl,1);void init()TMOD=0x10;TH1=0xd8;TL1=0xf0;/TR1=1;EA=1;ET1=1;void keyscan()if(start=0)delay(2);/延時防抖if(start=0)TR1=TR1;while(start=0)display(sec);if(stop=0&&TR1=0)delay(2);/延時防抖if(stop=0)sec=0;while(stop=0)display(sec); void main()init();while(1)display(sec);keyscan();

18、void timer1() interrupt 3TH1=0xd8;TL1=0xf0;msec+;if(msec=100)msec=0;sec+;if(sec=100)sec=0; 第四章 課程心得體會經(jīng)過兩個星期的課程設(shè)計，使我加深了單片機課程的了解，我們花費了很多的時間和精力，比如說重新溫故C語言的書籍和以前所學(xué)單片機不太懂的知識，我覺得這幾天讓我過的十分的充實，我相信其余的隊友也有相同的看法，下面是我的一些心得體會：1. 將學(xué)習(xí)的理論知識通過實驗融會貫通，讓我對它的理解更加的深刻，對程序的編譯過程也有一定了解。2. 本次課程設(shè)計是以團隊為主，沒有團隊的力量，在較短的時間內(nèi)完成時難以實現(xiàn)的，因此培養(yǎng)了我們積極合作、認真的態(tài)度，每個人都有不同分工和任務(wù)，做好一個電子秒表也成為了一件很開心的事情，增進了同學(xué)們之間的溝通與交流