單片機課程設計---秒表設計

1、<p><b>　　單片機課程設計報告</b></p><p><b>　　秒表設計</b></p><p>　　年 級：2 0 1 0級</p><p>　　專 業(yè)：通信工程</p><p>　　姓 名：* * *</p><p>　　指導

2、老師：* * *</p><p><b>　　2013-1-7</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理，利用AT89S52單片機、LED數(shù)碼管以及軟件來控制秒表的計數(shù)以及計數(shù)的計時/倒計時/清零/復位。</p><p&

3、gt;　　本設計主要完成具備基本功能的電子秒表的理論和實踐設計，其中一個按鍵來清零(00)；一個計時開始按鍵，控制計時的開始（執(zhí)行加1操作）；一個復位鍵（60秒，用來倒計時）；一個倒計時按鍵，表示開始逐漸減1。</p><p>　　關鍵字:電子秒表，單片機，定時中斷</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、前言 ………

4、……………………………………………………4</p><p>　　1.1單片機技術的特點及應用…………………………………4</p><p>　　二、設計任務要求及研究意義 ……………………………………6</p><p>　　2.1設計任務……………………………………………………6</p><p>　　2.2設計要求………………………………………

5、……………6</p><p>　　2.3課題的研究意義……………………………………………6</p><p>　　三、總體方案設計分析、討論……………………………………7</p><p>　　3.1、硬件方案…………………………………………………7</p><p>　　3.2、軟件方案…………………………………………………7</p>

6、<p>　　四、硬件原理圖設計………………………………………………8</p><p>　　4.1單片機簡介…………………………………………………8</p><p>　　4.2時鐘電路……………………………………………………9</p><p>　　4.3LED8段數(shù)碼顯示管結構與原理……………………………9</p><p>　　五

7、、軟件框圖及程序設計…………………………………………11</p><p>　　5.1系統(tǒng)框圖 …………………………………………………11</p><p>　　5.2程序流程圖 ………………………………………………12</p><p>　　5.3程序代碼 …………………………………………………13</p><p>　　六、設計總結和心得體會……

8、……………………………………20</p><p>　　6.1設計總結 …………………………………………………20</p><p>　　6.2心得體會 …………………………………………………20</p><p>　　七、參考文獻………………………………………………………20</p><p><b>　　一、前言</b>&l

9、t;/p><p>　　1.1 單片機技術的特點及應用</p><p>　　隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展和計算機微型化的需要，將微型計算機的基本部件：中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）接口、定時器/計數(shù)器等多種資源集成在一個半導體芯片上，使得一塊集成電力芯片就能構成一個完整的微型計算機。這種集成電路芯片被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。單片機在結構設計上，他的軟、硬件

10、系統(tǒng)及I/O接口控制能力等方面都有獨到之處，具有較強而有效的功能。從其組成、邏輯功能上來看，單片機具備了微型計算機系統(tǒng)的基本部件。</p><p>　　目前，8位高檔機和16位機在單片機應用中占主導地位，產(chǎn)品眾多，已有幾十個系列、幾百個型號，除了通用單片機以外，集成更多資源，如A/D轉換器、D/A轉換器、“看門狗”（Watchdog）電路、LCD控制器、網(wǎng)路控制模塊等，將單片機嵌入式系統(tǒng)和Internet連接起來

11、已是一種趨勢。還有專用單片機產(chǎn)品，如專門用于數(shù)據(jù)處理（圖像和語言處理等）的單片機。總之，單片機正在向微型化、低功耗、高速、集成、高集成度、多資源、網(wǎng)絡化、專用型方向發(fā)展。</p><p>　　1.1.1 單片機的特點</p><p>　　單片機在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需要的基本部件。它在硬件結構、指令功能等方面均有獨到之處，其特點如下：</p><p>　

12、　性價比高。單片機性能穩(wěn)定，功能強大，價格便宜。</p><p>　　體積小，集成度高、可靠性高。單片機將一臺計算機所需要的基本部件集成在一塊芯片上，減少了各部件間的連線，能大大地提高運行速度和抗干擾能力。</p><p>　　控制功能強。為了，滿足工業(yè)控制的需要，單片機有很強的位處理功能。在其他的邏輯控制功能等方面，也都優(yōu)于一般的8位微處理。</p><p>　　

13、單片機系統(tǒng)配置靈活、方便。由于單片機帶有一定數(shù)量的接口電路，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)。</p><p>　　單片機類型多。單從ROM類型來說，單片機的只讀存儲器有ROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等多種，可以根據(jù)實際需要進行選擇。</p><p>　　1.1.2 單片機的應用</p><p>　　由于單片機具有如上所述的特點，因此在工業(yè)生產(chǎn)

14、、日常生活等諸多領域，得到了日益廣泛的應用，單片機的主要應用領域有：工業(yè)控制，如在工業(yè)生產(chǎn)過程中參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位等）的控制，數(shù)據(jù)處理功能于一體，如轉速測試儀、噪聲測試儀、振動測試儀及電子秤等。計算機網(wǎng)絡與通信，單片機上有并行I/O接口角兒串聯(lián)I/0接口，可用于通信接口，如單片機控制的自動呼叫應答系統(tǒng)、列車無線通信系統(tǒng)、遙測遙控系統(tǒng)等。家用電器，由于單片機體積小，控制能力強，且片內與定時器/計數(shù)器，所以廣泛應用于家用設備中。

15、如空調、洗衣機、微波爐及防盜報警等。</p><p>　　設計任務要求及研究意義</p><p><b>　　2.1設計任務：</b></p><p>　　用AT89S52設計一個單片機控制的秒表系統(tǒng)。2位的LED數(shù)碼作為“秒表”，利用單片機的定時器、計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結合顯示電路、LED數(shù)碼管以及按鍵來設計計時器。將軟、硬件有機的結合起

16、來，使得系統(tǒng)能夠正確的進行加計時和減計時，數(shù)碼管能夠正確的顯示時間。</p><p><b>　　2.2設計要求：</b></p><p>　　2位LED數(shù)碼顯示的秒表設計，顯示時間為，00--59，以秒為單位；并設置一個按鍵來清零(00)；一個計時開始按鍵，控制計時的開始（加1操作）；一個復位鍵（60秒，用來倒計時）；一個倒計時按鍵，表示開始逐漸減1。</p&

17、gt;<p>　　2.3課題的研究意義</p><p>　　通過本次課程設計加深對單片機課程的全面認識復習和掌握，對單片機課程的應用進一步的了解。</p><p>　　掌握定時器、中斷的設置和編程原理。</p><p>　　通過此次課程設計能夠將單片機軟硬件結合起來，對程序進行編輯，校驗。</p><p>　　該實驗通過單片機的

18、定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)原理，設計簡單的計時器系統(tǒng)，擁有正確的計時、倒計時、清零、置位功能，并同時可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實生活中應用廣泛，具有現(xiàn)實意義</p><p>　　三、總體方案設計分析、討論</p><p>　　本設計分為時鐘電路、按鈕電路、顯示電路和單片機四大部分，這些模塊中單片機占主控地位。時鐘電路常用的有內部時鐘方式和外部時鐘方式，但因為本設計中只需要一片單片機，所以采用內部

19、時鐘方式比較簡單。顯示電路所用的數(shù)碼管有共陰和共陽之分，不管使用何種數(shù)碼管，P0口作為I/O使用時都是需要上拉電阻才能驅動數(shù)碼管。另外，因為單片機的4個并行I/O口的輸出電流一般是1mA,短路電流為4mA左右，而數(shù)碼管的最少驅動電流也需要10mA，因而不管在使用共陰數(shù)碼管時，單片機輸出口也必須使用上拉電阻提高輸出電流，才能驅動數(shù)碼管。</p><p>　　根據(jù)顯示方式的不同選擇，我們可以有幾種方案：</p&

20、gt;<p>　　方案一：使用靜態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式下的數(shù)碼管的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器鎖存的斷碼輸出將維持不變，直到送入另一個字符的斷碼為止。因而此設計中使用的顯示位數(shù)使用了三個8位并行I/0口。如果另外想擴展單片機功能，則能使用的輸出管腳很是有限。</p><p>　　方案二：使用動態(tài)顯示方式。這個顯示方式是將所有顯示位的段碼線的相應段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而各位的共陰或共

21、陰極分別由相應的I/O線控制，形成各位的分時選通。這種顯示方式，簡化了硬件電路，特別在多位數(shù)碼管顯示時尤為突出。</p><p><b>　　3.1、硬件方案</b></p><p>　　單片機選擇AT89S52</p><p>　　采用兩個LED八段數(shù)碼顯示管分別顯示秒表的個位和十位；</p><p>　　P0口輸出十

22、位段碼和個位段碼，通過兩個鎖存器74HC573控制段選和位選信號。</p><p><b>　　3.2、軟件方案</b></p><p>　　因為當晶振頻率為12MHz時，定時/計數(shù)器最大計時時間為65536ms，所以應根據(jù)計時時間設定定時/計數(shù)器定時時間，累計合適中斷次數(shù)后執(zhí)行刷新顯示子程序；按2鍵每隔1s秒計數(shù)加1，秒計數(shù)到60自動從0開始，循環(huán)不止。按4鍵每隔1

23、s秒計數(shù)減1，秒計數(shù)到0自動從60開始，循環(huán)不止。</p><p><b>　　四、硬件原理圖設計</b></p><p><b>　　4.1 單片機簡介</b></p><p>　　本系統(tǒng)設計采用89C52系列單片機。</p><p>　　AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的

24、低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非意識存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-52指令集和輸出管腳相兼容（由于在微機原理中學過C-52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，ATMEL的AT89S52是一種高效的微控制器。</p><p><b>　　4.2時鐘電路</b></p><p>　　

25、時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。在AT89C52芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳TXAL2，在芯片的外部通過這兩個引角跨接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用12MHz的石英晶體。時鐘電路如下圖：</p><

26、p>　　4.3LED8段數(shù)碼顯示管結構與原理</p><p>　　按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管 的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)

27、的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時。</p><p><b>　　數(shù)碼管結構</b></p><p>　　八段LED數(shù)碼管段碼表</p><p><b>　　鎖存器</b></p><p>　

28、　五、軟件框圖及程序設計</p><p>　　本系統(tǒng)采用89S52系列單片機為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結合硬件電路如電源電路，晶振電路，復位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來設計計數(shù)器，將軟、硬件有機的結合起來。其中軟件系統(tǒng)采用C語言編寫程序，并在keil中調試運行，硬件系統(tǒng)利用開發(fā)板來實現(xiàn)，簡單且易于觀察，。系統(tǒng)框圖如圖所示。</p><p><b>

29、　　5.1系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　5.2程序流程圖：</b></p><p><b>　　5.3程序代碼</b></p><p>　　#include<reg52.h> //頭文件包含特殊功能寄存器的定義</p><p>　　#define uc

30、har unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit key1=P3^4; //獨立鍵盤</p><p>　　sbit key2=P3^5;</p><p>　　sbit key3=P3^6;</p><p>　　sbit key

31、4=P3^7;</p><p>　　sbit dula=P2^6; //段鎖存位</p><p>　　sbit wela=P2^7; //位鎖存位</p><p>　　uchar code table[]={</p><p>　　0x3f,0x06,0x5b,0x4f,</p><p>　　0x66,0x6d

32、,0x7d,0x07,</p><p><b>　　0x7f,0x6f</b></p><p>　　}; //共陰數(shù)碼管 0-9</p><p>　　uchar num,num0,num1,num2,num3,num4;</p><p>　　/*********************************

33、************************/ </p><p>　　/* 延時函數(shù) */</p><p>　　/*********************************************************/</p><p>　　void delayms

34、(uint xms)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=xms;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p><

35、b>　　}</b></p><p>　　/********************************************************/ </p><p>　　/* 數(shù)碼管顯示函數(shù) */</p><p>　　/**********************

36、**********************************/</p><p>　　void display(uchar numdis)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar shi,ge;</p><p>　　shi=numdis/10;</p><p>

37、;　　ge=numdis%10;</p><p><b>　　dula=1;</b></p><p>　　P0=table[shi];//送段顯示碼 十位數(shù)字</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p>　　P0=0xff;//消影</p>&

38、lt;p><b>　　wela=1;</b></p><p>　　P0=0xfe;//送位選碼 </p><p><b>　　wela=0;</b></p><p>　　delayms(5);</p><p><b>　　dula=1;</b></p>

39、;<p>　　P0=table[ge]; //送段顯示碼 個位數(shù)字</p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　P0=0xff;</b></p><p><b>　　wela=1;</b></p><p>　　P0=0xfd

40、;//送位選碼</p><p><b>　　wela=0;</b></p><p>　　delayms(5);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********************************************************/ &

41、lt;/p><p>　　/* 初始化子函數(shù) */</p><p>　　/********************************************************/</p><p>　　void init()</p><p><b>

42、;　　{</b></p><p>　　TMOD=0x01;//定時器0工作在模式1，16位定時</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;//裝初值，50ms中斷一次</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p>　　EA=1;//開總中斷</p&g

43、t;<p>　　ET0=1;//開定時器0中斷</p><p>　　TR0=1;//啟動定時器0</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********************************************************/ </p><p>

44、;　　/* 鍵盤掃描函數(shù) */</p><p>　　/********************************************************/</p><p>　　void keyscan()</p><p><b>　　{</b></p

45、><p>　　if(key1==0)//第一個鍵按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(10);//消抖</p><p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{</b></p><

46、;p><b>　　num1=0;</b></p><p>　　while(!key1);//第一個鍵釋放</p><p>　　while(key2&&key4&&key3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(n

47、um1);//數(shù)碼管顯示00</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key2==0)//第二個鍵按下</p><p><b&

48、gt;　　{</b></p><p>　　delayms(10);//消抖</p><p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num2=0;</b></p><p>　　while(!key2)

49、; //第二個鍵釋放</p><p>　　while(key1&&key4&&key3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(num2);//數(shù)碼管顯示00-59每秒增1</p><p><b>　　}</b><

50、/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key3==0) //第三個鍵按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(10); //消抖<

51、;/p><p>　　if(key3==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num3=60;</b></p><p>　　while(!key3); //第三個鍵釋放</p><p>　　while(key1&&key2&

52、amp;&key4)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　display(num3);//數(shù)碼管顯示60</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&g

53、t;　　}</b></p><p>　　if(key4==0) //第四個鍵按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(10);//消抖</p><p>　　if(key4==0)</p><p><b>　　{<

54、/b></p><p><b>　　num4=59;</b></p><p>　　while(!key4);//第四個鍵釋放</p><p>　　while(key1&&key2&&key3)</p><p><b>　　{</b></p>

55、<p>　　display(num4);//數(shù)碼管顯示59-00每秒減1</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></

56、p><p>　　/********************************************************/ </p><p>　　/* 主函數(shù) */</p><p>　　/*************************************************

57、*******/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　init();//初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b>&l

58、t;/p><p>　　keyscan();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/********************************************************/ </p><p>

59、　　/* 定時器0中斷函數(shù) */</p><p>　　/********************************************************/</p><p>　　void T0_time() interrupt 1</p><p><b>　　{<

60、/b></p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-50000)%256;</p><p><b>　　num++;</b></p><p>　　if(num==20)//計時1s</p><p><b>　　{

61、</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　num2++;</b></p><p>　　if(num2==60)num2=0;</p><p>　　if(num4==0)num4=60;</p><p><b>

62、;　　num4--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　六、設計總結和心得體會</p><p><b>　　6.1設計總結</b></p><p><b>