簡易數(shù)字秒表課程設(shè)計1

單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書題目系、部：電氣與信息工程系學(xué)生姓名：胡世平指導(dǎo)教師：王韌職稱副教授專業(yè)：自動化班級：自本0801班完成時間：2010年12月30日星期三摘要隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的運用也越來越廣泛，滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫?掌握必要的電工電子知識已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生特別是理工類大學(xué)生必備的素質(zhì)之一。本次我們設(shè)計的秒表，是以AT89S52為核心，以分頻、計數(shù)與譯碼顯示模塊為主要構(gòu)成部分的電子秒表的設(shè)計方案，充分利用數(shù)字電路的計數(shù)、譯碼、顯示的優(yōu)良特性，使整個設(shè)計達(dá)到了比較滿意的效果。基本電路主要有時基產(chǎn)生電路、電源電路、分頻電路、計數(shù)與譯碼電路（包括顯示電路）、開關(guān)按鈕電路。所設(shè)計的電子秒表達(dá)到了設(shè)計要求的各項指標(biāo)，并且在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴展，系統(tǒng)具有隨時啟動、停止以及清零功能。這次設(shè)計中不但對以前的知識進(jìn)行鞏固，而且學(xué)會了更多的新知識，提高思維、強化動手能力，能夠更好地適應(yīng)和走上工作崗位，為以后的就業(yè)打下一定的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞數(shù)字式秒表；單片機；計時ABSTRACTWiththedevelopmentofelectronictechnology,electronictechnologyinvariousfieldsofusingmoreandmorewidely,penetratesintoallaspectsofPeople'sDailylife,andhavethenecessaryelectricalandelectronicknowledgehasbecomecontemporarycollegestudentsespeciallynecessary.Thiswedesignedstopwatch,isAT89S52asthecore,withseparatefrequency,countinganddecodingdisplaymoduleformaincomponentsofelectronicstopwatchdesignscheme,makefulluseofdigitalcircuitcounting,decoding,displayexcellentcharacteristicsof,makewholedesignachievedsatisfactoryeffect.Thebasiccircuitmainsometimesbaseproducecircuit,countanddecodercircuit(includingdisplaycircuit),switchbuttoncircuit.Thedesignofelectronicstopwatchmeetsthedesignrequirementsofeachindex,andonthisbasis,thefunctionexpansionandthesystemhasalwaysstartandstopandresetfunction.Thisdesignnotonlyforthepreviousknowledgeforconsolidated,andlearntomorenewknowledge.KeywordsDigitalstopwatch；Computers,；

Counttime目錄1設(shè)計課題名稱任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹等等………41.1設(shè)計課題任務(wù)…………………41.2功能要求說明…………………41.3設(shè)計課題總體方案介紹………42硬件系統(tǒng)的設(shè)計……………………52.1硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹……………62.2電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖………62.3元器件清單…………………93軟件系統(tǒng)的設(shè)計…………………113.1設(shè)計課題使用單片機資源的情況…………113.2設(shè)計課題軟件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹…………………113.3設(shè)計課題軟件系統(tǒng)程序流程框圖…………133.4設(shè)計課題軟件系統(tǒng)程序清單………………154設(shè)計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析、教學(xué)建議等等………………214.1設(shè)計課題的設(shè)計結(jié)論及使用說明…………214.2設(shè)計課題的仿真結(jié)果………214.3設(shè)計課題的誤差分析………224.4設(shè)計體會，談?wù)劚驹O(shè)計的重點、難點及精妙之處…………224.5教學(xué)建議……………………22致謝……………………23參考文獻(xiàn)………………24附錄……………………251設(shè)計課題名稱任務(wù)、功能要求說明及總體方案介紹1.1設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)。利用單片機的定時器計數(shù)器定時計數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路，用8個LED數(shù)碼管以及按鍵來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機的結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確的進(jìn)行加計時。同時，數(shù)碼管能夠正確的顯示時間。功能要求說明：該秒表是基于單片機技術(shù)設(shè)計的8位數(shù)字式秒表。它具有計時的功能，該數(shù)字式秒表上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該數(shù)字式秒表具有開始、暫停、連續(xù)、清零和停止功能。設(shè)計課題總體方案介紹 2.1各模塊功能介紹電子秒表主要應(yīng)用了單片機最小系統(tǒng)中的“數(shù)碼管電路”、“CPU”、“下載口”、“獨立式鍵盤”、“晶振電路”、“電源”。其中“數(shù)碼管電路”主要負(fù)責(zé)顯示功能，“CPU”負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)處理、采集、發(fā)送的功能，“下載口”負(fù)責(zé)輸入軟件程序，“獨立式鍵盤”負(fù)責(zé)人機溝通進(jìn)行操作的功能，“晶振電路”負(fù)責(zé)提供外部震蕩信號，“電源”提供單片機最小系統(tǒng)的“+5V”電源。2.3總體電路圖，布線圖以及說明：電路圖部分見附錄數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。本設(shè)計采用兩個四位共陽數(shù)碼管實現(xiàn)。位控線通過八個PNP接在8951P2口，段控線接至P0口線。本系統(tǒng)采用的是獨立鍵盤結(jié)構(gòu)，每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。他軟件是采用查詢結(jié)構(gòu)，首先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，在轉(zhuǎn)向該鍵功能處理程序。時鐘信號部分單片機本身是一個復(fù)雜的同步時序系統(tǒng)，為了保證同步工作方式的思想，單片機必須有時鐘信號，以使其系統(tǒng)在時鐘信號的控制下按時序協(xié)調(diào)工作。本設(shè)計采用單片機片內(nèi)時鐘電路結(jié)合外部晶振、電容產(chǎn)生。圖所示為時鐘電路原理圖，在at89s52芯片內(nèi)部有一個高增益方相剛大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端魏應(yīng)交XTAL2。而在內(nèi)部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的震蕩脈沖為單片機提供時鐘脈沖信號利用變壓線圈和穩(wěn)壓管以及極性和無極性電容制作一個帶有±5V的直流電壓源。這個直流電壓源的功率能夠驅(qū)動帶有單片機最小系統(tǒng)、簡單的數(shù)字功放，以及本次我們做的簡易三功能電子秒表。復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是吧PC初始化為0000H，是單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，病史復(fù)位電路采用的是按鍵復(fù)位，他是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的，它兼具上電復(fù)位功能。PROTEL布線圖見附錄Protues仿真圖見附錄2.3元器件選擇及說明：名稱規(guī)格數(shù)量變壓器(中心軸頭)12V輸出20w1六角開關(guān)6mm*6mm1電解質(zhì)電容25v2200μF2電解質(zhì)電容25v470μF4瓷片電容1044LM78121LM79121LM78051LM79051發(fā)光二極管4接口插座12散熱片4整流橋2W102A/1000V1220V電源插頭線1AT89S521底座3晶振12MHZ1單排插40腳1三極管PNP型90129蜂鳴器1小按鍵9下載口座子十芯118b20溫度傳感器1六腳開關(guān)1USB電源線加接口1電阻2001電阻1電阻1K3電阻47024電解電容220uF1瓷片電容33pF2排阻10K2短路帽3杜邦線8p1PCB板子1KA、KB、KC鍵分別連接P1.0-P1.2，當(dāng)有鍵按下時P1.0-P1.2的某一位為低電平，反之，則為高電平；兩個八位數(shù)碼管位控線分別連接P2口的P2.0-P2.7，從左至右。其段控線分別接至P0.7---P0.0段控線，分別接LED的顯示段dp,g,f,e,d,c,b,a，采用共陽數(shù)碼管，當(dāng)控制位為低電平時，LED相應(yīng)段點亮。P2.0---P2.7位控線,(LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0)，顯示緩沖區(qū)設(shè)定從左至右依次為78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH。本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要可分為主程序、定時計數(shù)中斷程序、鍵掃描程序、鍵功能程序、延時程序、顯示子程序幾大大模塊。*************************************************************************堆棧棧底80H*************************************************************************LED數(shù)碼管顯示器設(shè)定P0.7---P0.0段控線，接LED的顯示段dp,g,f,e,d,c,b,aP2.0---P2.7位控線,從左至右(LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0)顯示緩沖區(qū)設(shè)定從左至右依次為78H,79H,7AH,7BH,7CH,7DH,7EH,7FH*************************************************************************獨立式鍵盤設(shè)定30H為毫秒寄存器31H為秒寄存器32H為分寄存器*************************************************************************鍵功能程序KEYA(S2鍵鍵功能程序)KEYB(S3鍵鍵功能程序)KEYC(S4鍵鍵功能程序)TC0(中斷服務(wù)程序)*************************************************************************常數(shù)表格DISBH(系統(tǒng)提示符P.字型代碼序號表)DISBI(00-00字符的代碼序號)TAB(共陽數(shù)碼管字型代碼表)*************************************************************************子程序DL(2毫秒延時子程序)DISP（數(shù)碼管顯示子程序）KEY(鍵掃描子程序);KEYCHULI(P1口數(shù)據(jù)處理子程序)圖3.3鍵掃描程序流程框圖;項目名稱:秒表 ;設(shè)計者：胡世平 ;設(shè)計日期：2010年12月25日 ;************************************************************************ ;堆棧棧底7FH; ;************************************************************************ ;LED數(shù)碼管顯示器設(shè)定; ;P0.7---P0.0段控線，接LED的顯示段dp,g,f,e,d,c,b,a ;P2.7---P2.0位控線,從左至右(LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0) ;顯示緩沖區(qū)設(shè)定從左至右依次為7FH,7EH,7DH,7CH,7BH,7AH,79H,78H(LED7,LED6,LED5,LED4,LED3,LED2,LED1,LED0) ;************************************************************************ ;獨立式鍵盤設(shè)定; ;8個按鍵S2至S9分別依次接在P1.0至P1.7口線; ;************************************************************************ ;子程序; ;DL(1毫秒延時子程序,晶振頻率12MHz) ;KEY(鍵掃子程序) ;KEYCHULI(P1口數(shù)據(jù)處理子程序) ;************************************************************************ ;常數(shù)表格; ;DISBH(共陽數(shù)碼管字型代碼表) ;TAB(系統(tǒng)提示符P.字型代碼序號表) ;******************************************************************** ;中斷服務(wù)程序; ;******************************************************************** ;鍵功能程序; ;******************************************************************** ;數(shù)據(jù)存儲器變量及常量單元定義; ; ;******************************************************************** ;偽指令定義區(qū) ;******************************************************************** ORG 0000HSTART:LJMPMAIN ORG 000BH LJMPZHONG ORG0030H ;***************************************************************** ;初始化程序MAIN:MOVSP,#7FH MOVPSW,#00H MOVR0,#20H MOVR7,#96 KAI:MOV@R0,#00H INCR0 DJNZR7,KAI TSF:MOVDPTR,#DISBH MOVR5,#08H MOVR0,#78H DISPTS:CLRA MOVCA,@A+DPTR MOV@R0,A INCR0 INCDPTR DJNZR5,DISPTS ;*****************************************************************JIAN:LCALLDISP LCALLKEYLUO JB20H.0,KEY00 ;是S2鍵，轉(zhuǎn)KEY00執(zhí)行 LJMPJIAN LCALLDISP ;***************************************************************** KEY00:MOVR4,#100 MOV78H,#00H MOV79H,#00H MOV7AH,#12H MOV7BH,#00H MOV7CH,#00H MOV7DH,#12H MOV7EH,#00H MOV7FH,#00H SETBEA SETBET0 MOVTMOD,#01H MOVTH0,#0D8H MOVTL0,#0F0H SETBTR0 ;啟動定時 LCALLDISP PP:LCALLDISP LCALLKEYLUO LCALLDISP JNB20H.0,DUD ;按下暫停鍵 LCALLDISP LJMPSDF LCALLDISP DUD:JNB20H.1,PP ;按下直接清零鍵（暫停） MOV78H,#00H MOV79H,#00H MOV7AH,#12H MOV7BH,#00H MOV7CH,#00H MOV7DH,#12H MOV7EH,#00H MOV7FH,#00H PP22:LCALLDISP LCALLKEYLUO JNB20H.0,PP22 ;清零鍵（暫停）的啟動鍵 LCALLDISP LJMPKEY00 LCALLDISP SDF:CLRTR0 ;關(guān)閉定時 LCALLDISP P8:LCALLDISP LCALLKEYLUO LCALLDISP JNB20H.0,DU ;啟動鍵 LCALLDISP LJMPPP8 LCALLDISP DU:JNB20H.1,P8 ;暫停時的清零鍵 LCALLDISP MOV78H,#00H MOV79H,#00H MOV7AH,#12H MOV7BH,#00H MOV7CH,#00H MOV7DH,#12H MOV7EH,#00H MOV7FH,#00H PP11:LCALLDISP LCALLKEYLUO LCALLDISP JNB20H.0,PP11m;清零后再次啟動鍵 LCALLDISP LJMPKEY00 LCALLDISP PP8:SETBTR0 LCALLDISP LJMPPP ;*********************************************************************************************************** ;中斷服務(wù)程序 ZHONG:MOVTH0,#0D8H MOVTL0,#0F0H MOVR0, #79H LCALLDAAD1 DJNZR4,OUT MOVR4,#100 MOVR0,#7CH LCALLDAAD1 CJNEA,#6,OUT MOV7CH,#00H MOVR0,#7FH LCALLDAAD1 CJNEA,#6,OUT MOV7FH,#00HOUT:RETI ;*************************************************************** ;加1子程序DAAD1:MOVA,@R0 DECR0 SWAPA ORLA,@R0 ADDA,#01H DAA MOVR2,A ANLA,#0FH MOV@R0,A MOVA,R2 INCR0 ANLA,#0F0H SWAPA MOV@R0,A RET;***************************************************************** ;數(shù)碼管顯示子程序DISP:PUSH DPH PUSH DPL PUSH ACC PUSH PSW CLRRS1;改變當(dāng)前寄存器組為組1 SETBRS0 MOVR1,#78H;顯示緩沖存儲單元首地址 MOVR2,#0FEH;從右至左顯示DISP1:MOVA,@R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A ;送段控 MOV P2,R2;送位控 LCALLDL;延時2毫秒 MOV A,R2 JNB ACC.7,DISP2 RL A INC R1 MOV R2,A LJMP DISP1DISP2:POP PSW;恢復(fù)當(dāng)前寄存器組的組號 POPACC POP DPL POP DPH RET ;***************************************************************** ;延時1毫秒子程序DL:PUSHPSW SETBRS1 SETBRS0 MOV R7,#02H DL1:MOV R6,#0FFH DL2:DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 POPPSW RET ;***************************************************************** ;鍵掃描子程序 KEYLUO:LCALLKEY ;調(diào)P1口數(shù)據(jù)處理子程序 JZEXT ;沒有鍵按下，轉(zhuǎn)返回 LCALLDISP ;調(diào)顯示子程序去抖動 LCALLDISP LCALLKEY ;調(diào)P1口數(shù)據(jù)處理子程序 JZEXT ;沒有鍵按下，轉(zhuǎn)返回 MOVB,20H ;保存取反后的鍵值 KEY0:LCALLKEY ;調(diào)P1口數(shù)據(jù)處理子程序 JZKEY1 ;鍵釋放，轉(zhuǎn)恢復(fù)鍵值 LCALLDISP ;調(diào)顯示子程序延時 LCALLDISP LJMPKEY0 ;等待釋放 KEY1:MOV20H,B ;鍵值送20H保存 EXT:RET ;子程序返回 ;********************************************************** KEY:MOVP1,#0FFH ;先向P1口寫1 MOVA,P1 ;讀P1口數(shù)據(jù) CPLA ;P1口數(shù)據(jù)取反 MOV20H,A ;保存取反后的鍵值 RET ;******************************************************************** DISBH:DB10H,10H,10H,10H,10H,10H,10H,11H TAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H DB90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0BFH ;********************************************************************END

4.設(shè)計結(jié)論、仿真結(jié)果、誤差分析、教學(xué)建議等等根據(jù)仿真結(jié)果顯示，該秒表上電或按鍵復(fù)位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”，進(jìn)入秒表準(zhǔn)備狀態(tài)；第一次按KA電子鐘啟動/暫停，秒表從0秒0毫秒開始運行，進(jìn)入秒表運行狀態(tài)；再次按KA啟動/調(diào)整鍵，則電子鐘進(jìn)入時鐘調(diào)整狀態(tài)，此時可利用各調(diào)整鍵調(diào)整時間，調(diào)整結(jié)束后可按啟動/調(diào)整鍵再次進(jìn)入時鐘運行狀態(tài)。圖4.1Protues仿真圖功能太過單調(diào)，只能實現(xiàn)時分秒的顯示，設(shè)計比