基于ATC5的電子秒表設(shè)計(jì)報(bào)告

1、基于AT89C52的電子秒表設(shè)計(jì)報(bào)告 所 在 學(xué) 院 ：微電子與固體電子學(xué)院 所 在 專(zhuān) 業(yè)：固體電子工程 小 組 成 員：余希猛衡相文何彬德完 成 日 期：2013年4月20日摘要隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)不斷更新。單片機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，主要包括CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、基本輸入/輸出接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件。本文設(shè)計(jì)的主要思路是采用ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)作為中央處理器，LED數(shù)碼顯示器，ISD1420語(yǔ)音芯片，設(shè)計(jì)具有計(jì)時(shí)和鬧鈴以及語(yǔ)音播報(bào)功能的電子秒表。正文中首先介紹了系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)思路

2、以及工作原理，電子秒表按鍵功能，其次簡(jiǎn)單闡述了程序的流程、程序各功能模塊的分析和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后簡(jiǎn)單總結(jié)了本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)、關(guān)鍵點(diǎn)以及收獲的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，LED數(shù)碼管顯示器 ，AT89C52目 錄1 緒論41.1 引言41.2 器件選擇41.3 設(shè)計(jì)方案41.4 方案論證52 功能概述63 硬件設(shè)計(jì)83.1處理器設(shè)計(jì)83.2 電路設(shè)計(jì)94 軟件設(shè)計(jì)105 測(cè)試數(shù)據(jù)與理論分析-156 總結(jié)161緒論1.1 引言單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，以其良好性能，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。越來(lái)越被人們重視。此次的電子秒表設(shè)計(jì)，我們決定采用STC系類(lèi)的52單片機(jī)，作為電路的中央處理芯片。1.2 器件選擇中央處理芯片：STC8

3、9C52RC。顯示器：8段數(shù)碼管。語(yǔ)音芯片：ISD1420。以及各種電阻，電容，74系列芯片。1.3 設(shè)計(jì)方案方案一：采用PIC單片機(jī)控制數(shù)碼管。Microchip公司PIC系列單片機(jī)是近年來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的單片機(jī)系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，帶A/D，內(nèi)部E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，雙時(shí)鐘工作，比較輸出，捕捉輸入，PWM輸出， LCD驅(qū)動(dòng)等等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,價(jià)格適中，廣泛應(yīng)用在各類(lèi)電子產(chǎn)品中。方案二：采用C52單片機(jī)控制數(shù)碼管。為了使電子秒表功能更好。我們決定采用8個(gè)8段數(shù)碼管，這樣做使得電子秒表更加美觀，對(duì)時(shí)間的讀取更加

4、方便明了。同時(shí)對(duì)時(shí)間精確更提高一步，精確到1毫秒。電路外設(shè)置8個(gè)按鍵，起到控制電子秒表實(shí)現(xiàn)不同功能。另外添加了幾個(gè)LED二極管，用來(lái)提示使用者當(dāng)前電子秒表處于什么狀態(tài)。鬧鈴方面，除了使用者自己定下的時(shí)間外，電路本身會(huì)在整時(shí)自動(dòng)報(bào)時(shí)，例如，當(dāng)電子秒表計(jì)時(shí)到10-00-00，即10分鐘時(shí)。鬧鈴響起，LED燈點(diǎn)亮。方案三：采用555定時(shí)器控制數(shù)碼管。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種信號(hào)比較好的時(shí)鐘發(fā)生器。主要由555定時(shí)器，電容，電阻構(gòu)成。調(diào)節(jié)電位器，就可以獲得一定頻率的波信號(hào)。然后輸入計(jì)數(shù)器，使計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。1.4 方案論證方案一：使用PIC單片機(jī)控制數(shù)碼管。PIC系列單片機(jī)的性能雖然比其

5、他的系列單片機(jī)更好，但是由于我們小組本來(lái)一直在使用C51的開(kāi)發(fā)板，而沒(méi)有PIC的開(kāi)發(fā)板。并且再次學(xué)習(xí)PIC的開(kāi)發(fā)板，時(shí)間上也有些緊急。所以我們最終就決定還是使用C51單片機(jī)來(lái)完成本次的設(shè)計(jì)。方案二：使用C52單片機(jī)控制數(shù)碼管。使用C52單片機(jī)需要用C語(yǔ)言編程序，考慮到我們上學(xué)期對(duì)C語(yǔ)言有了初步的學(xué)習(xí)，有一定的基礎(chǔ)。所以這個(gè)方案一開(kāi)始就吸引了我們。然后我們正好也有C51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)板，這讓我們?cè)僖淮沃幸膺@個(gè)方案。排除這些因素，C51單片機(jī)本身的一些優(yōu)勢(shì)也是不錯(cuò)的。通過(guò)外接兩個(gè)74HC573芯片，可以很好的方便控制8個(gè)數(shù)碼管。而且在硬件電路的焊接方面也是很方便的。所以我們通過(guò)比較論證，最終還是決定

6、采用方案二。方案三：使用555定時(shí)器控制數(shù)碼管。555定時(shí)器通過(guò)外部電容與電阻的搭配產(chǎn)生固定的頻率，來(lái)控制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)電子秒表功能。使用此方案能夠獲得較精確的計(jì)數(shù)時(shí)間，使得電子秒表的精確度能更好。但是經(jīng)過(guò)我們小組的商議，一致認(rèn)為該方案的硬件方面有較大的難度。每個(gè)數(shù)碼管都需要一個(gè)555定時(shí)電路。在焊電路時(shí)容易發(fā)生一些意想不到的問(wèn)題。所以我們決定不采用此方案。2功能概述此次設(shè)計(jì)的功能實(shí)現(xiàn)主要依靠電路外圍的8個(gè)輸入按鍵?，F(xiàn)在主要對(duì)這8個(gè)按鍵的各自功能，以及先后按下的不同現(xiàn)象進(jìn)行敘述。（1）當(dāng)電路接通電源后,將有一段音樂(lè)：世上只有媽媽好。大概10秒鐘會(huì)結(jié)束音樂(lè)播放，音樂(lè)結(jié)束后，8段數(shù)碼管將顯示 “HEL

7、LO”字符。提醒使用人員進(jìn)入操作任務(wù)。此時(shí)可有兩種選擇：a按下K2鍵，或者b按下K1鍵。其中K1是進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)，K2是進(jìn)入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)。（注：若想要調(diào)用數(shù)據(jù)，需要在計(jì)時(shí)前執(zhí)行。）a 當(dāng)使用人員按下k2鍵時(shí)：數(shù)碼管進(jìn)入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)。由于在單片機(jī)程序中，秒表存儲(chǔ)了5組數(shù)據(jù)，分別為10-10-00 , 20-20-00 ，30-30-00 ，40-40-00 ，50-50-00.所以當(dāng)按下k2鍵一次時(shí)，調(diào)用出 10-10-00，當(dāng)按下兩次時(shí)，調(diào)用出 20-20-00,以此類(lèi)推。當(dāng)調(diào)出50-50-00后，再按兩次，調(diào)用數(shù)據(jù)重新回到10-10-00，依次循環(huán)。調(diào)用完成后。按下k1鍵確認(rèn)。此時(shí)可以再用K5

8、，K6，K7，K8來(lái)調(diào)節(jié)時(shí)間。然后再按下k3鍵，計(jì)時(shí)開(kāi)始。b 當(dāng)使用人員不想調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，可以按下K1鍵：數(shù)碼管顯示 00-00-00,此時(shí)使用人員可根據(jù)自己意愿，選擇定下鬧鈴時(shí)間，或者進(jìn)入計(jì)時(shí)開(kāi)始。若想要定下鬧鈴時(shí)間，就可以按下k2鍵。紅燈提示進(jìn)入設(shè)置鬧鈴狀態(tài)。然后通過(guò)k5,k6,k7,k8四個(gè)鍵調(diào)節(jié)鬧鈴時(shí)間。其中k5鍵是使秒鐘數(shù)遞減，即每按一下k5，就使秒鐘數(shù)減1；k6鍵是使秒鐘數(shù)遞增；k7鍵是使分鐘數(shù)遞減；k8鍵是使分鐘數(shù)遞增。當(dāng)使用者確定好鬧鈴時(shí)間后，再按下k1鍵，數(shù)碼管清零。此時(shí)鬧鈴時(shí)間就設(shè)置好了。然后按下k3鍵。計(jì)時(shí)開(kāi)始。計(jì)時(shí)到達(dá)鬧鈴時(shí)間時(shí)，蜂鳴器鳴叫0.5秒，同時(shí)黃燈亮起。語(yǔ)音播報(bào)

9、鬧鈴時(shí)間。（2） 當(dāng)數(shù)碼管處于計(jì)時(shí)狀態(tài)時(shí)。按下k4鍵時(shí)，計(jì)時(shí)停止，并保留當(dāng)前的時(shí)間。再按下k3鍵時(shí)，計(jì)時(shí)重新從保留的時(shí)間處開(kāi)始。可反復(fù)操作。無(wú)論數(shù)碼管是處于計(jì)時(shí)狀態(tài)，還是暫停狀態(tài)，只要按下k1鍵，數(shù)碼管就會(huì)全部清零。下面再對(duì)八個(gè)按鍵進(jìn)行歸納說(shuō)明一下：K1鍵：主要起到清零的作用，當(dāng)調(diào)用數(shù)據(jù)完畢，定時(shí)完畢后，也需要按下K1鍵，然后再執(zhí)行計(jì)時(shí)或設(shè)置計(jì)時(shí)起點(diǎn)的功能。K2鍵：主要起到調(diào)用數(shù)據(jù)與定鬧鈴的作用。在數(shù)碼管顯示“HELLO“字樣時(shí)按K2鍵進(jìn)入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)，在數(shù)碼管顯示”00-00-00“字樣時(shí)按K2鍵進(jìn)入定鬧鈴狀態(tài)。K3鍵：起到開(kāi)始計(jì)時(shí)的作用。即在一定情況下，按下K3鍵就可以進(jìn)入計(jì)時(shí)狀態(tài)。K4鍵

10、：起到暫停計(jì)時(shí)的作用。即當(dāng)電子秒表正在計(jì)時(shí)時(shí)，按下K4鍵就可以使計(jì)數(shù)暫停。K5鍵：設(shè)置時(shí)間，使秒鐘數(shù)遞減。K6鍵：設(shè)置時(shí)間，使秒鐘數(shù)遞增。K7鍵：設(shè)置時(shí)間，使分鐘數(shù)遞減。K8鍵：設(shè)置時(shí)間，使分鐘數(shù)遞增。硬件按鍵的連接及布局:K7 K5 K3 K1K8 K6 K4 K23硬件設(shè)計(jì)3.1 處理器設(shè)計(jì)（a）AT89SC52的最基本電路圖。（b）AT89SC52的其他引腳連接。 P0口：連接到兩個(gè)74HC573上，起到控制數(shù)碼管的段選和位選的作用。 P1口：連接到兩個(gè)74HC377上，起到控制錄放音芯片的作用。 P3口：連接到8個(gè)按鍵。用來(lái)控制秒表的工作。（c）注意問(wèn)題。 上拉電阻的連接。STC系列芯

11、片中，有的IO口需要接上拉電阻，而有的IO口就不需要。比如P1口作為輸出端口時(shí)必須接上拉電阻。這種小問(wèn)題是必須要注意的。不然會(huì)很難檢測(cè)出問(wèn)題的。（a）放音電路圖（b）數(shù)碼管電路圖4 軟件設(shè)計(jì)調(diào)用數(shù)據(jù)程序 if(key1=0) DelayMs(20); while(p) if(key0=0) a=0;n=1;m=0;p=0;d=1; diaoyong(); switch(e) case 2: hour=10;minute=10;second=0;break; case 3: hour=20;minute=20;second=0;break; case 4: hour=30;minute=30;s

12、econd=0;break; case 5: hour=40;minute=40;second=0;break; case 6: hour=50;minute=50;second=0;break; default:break; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMaseco

13、nd/10; TempData7=dofly_DuanMasecond%10； 鬧鐘程序while(n) if(key1=0) ding2=0; while(d) H=hour;M=minute; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMasecond/10; TempData

14、7=dofly_DuanMasecond%10; Display(0,8);if(key0=0)d=0;hour=0;minute=0;second=0;ding2=1;num=KeyScan(); switch(num) case 1:hour+;if(hour=60)hour=0; break; case 2:hour-;if(hour=255)hour=59; break; case 3:minute+; if(minute=60)minute=0; break; case 4:minute-; if(minute=255)minute=59; break; default:break;

15、 計(jì)數(shù)程序while (m) unsigned int i; extern unsigned char hour,minute,second;i+; if(i=5) i=0;UpdateTimeFlag=1; num+; if(num=77) num=0;second+;if(second=100) second=0; minute+; if(minute=60) minute=0; hour+; if(hour=60) hour=0;其他子程序void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char

16、 i=0; DataPort=0; LATCH1=1; LATCH1=0; DataPort=dofly_WeiMai+FirstBit; LATCH2=1; LATCH2=0; DataPort=TempDatai; LATCH1=1; LATCH1=0; i+； if(i=8)i=0;unsigned char KeyScan(void)unsigned char keyvalue; if(KeyPort!=0xff) DelayMs(10); if(KeyPort!=0xff) keyvalue=KeyPort; while(KeyPort!=0xff)Display(0,8); ;sw

17、itch(keyvalue) case 0xfe:return 1;break; case 0xfd:return 2;break; case 0xfb:return 3;break; case 0xf7:return 4;break; case 0xef:return 5;break; case 0xdf:return 6;break; case 0xbf:return 7;break; case 0x7f:return 8;break; default:return 0;break; return 0;5 測(cè)試數(shù)據(jù)與理論分析1.1 問(wèn)題:當(dāng)數(shù)碼管顯示數(shù)字時(shí)，其中的3，5，9最下面的一橫不亮

18、，但 是2，6，8的時(shí)候它又亮了。分析:一開(kāi)始，我們都很糾結(jié)，百思不得其解。但是后來(lái)，我們認(rèn)為，像這種情況，一定不會(huì)是電路原理，或者是LED燈的問(wèn)題。因?yàn)槿绻沁@些類(lèi)似問(wèn)題，當(dāng)顯示2，6，8時(shí)它也應(yīng)該不亮。后來(lái)，我們把這些數(shù)對(duì)應(yīng)的P0口輸出數(shù)據(jù)列出，對(duì)比它們的不同。如下， ：0101 1011 3 : 0100 1111 5 : 0110 11016 : 0111 1101 8 : 0111 1111 9 : 0110 1111 經(jīng)過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，凡是不亮的數(shù)值，第五位前的第四位都是0；凡是亮的數(shù)值，第五位前的第四位都是1。既是第五位受到了第四位的影響，應(yīng)該是兩條線相連了。于是我們用萬(wàn)用表測(cè)試發(fā)現(xiàn)，果真如此。重新焊接后，再測(cè)試發(fā)現(xiàn)它就好了。1.2 問(wèn)題:當(dāng)蜂鳴器在時(shí)間達(dá)到設(shè)置的鬧鈴時(shí)間時(shí),響了0.5秒之后.不會(huì)停止,而是繼續(xù)鳴響。 分析:在開(kāi)發(fā)板上測(cè)試程序時(shí),蜂鳴器是按照要求鳴聲的。所以我們?cè)谝婚_(kāi)始就認(rèn)為是在焊電路時(shí)出現(xiàn)了虛焊。于是我們用萬(wàn)用表進(jìn)行了檢測(cè).但是發(fā)現(xiàn)實(shí)際電路并沒(méi)出錯(cuò)。排出了這種可能。我們認(rèn)為可能是電路原理或是元件選擇出了錯(cuò)。比如分壓電阻阻值太小或則太大，使三極管不能達(dá)到響應(yīng)值。為此我們重新測(cè)量數(shù)據(jù).確實(shí)是電阻的選擇出了錯(cuò)