單片機課程設(shè)計倒計時秒表.doc

一、設(shè)計目的此次設(shè)計是我們更進一步了解基本電路的設(shè)計流程，提高自己的設(shè)計理念，豐富自己的理論知識，鞏固所學知識，使自己的動手動腦能力有更進一步提高，為自己今后的學習和工作打好基礎(chǔ)，為自己的專業(yè)技能打好基礎(chǔ)。通過解決實際問題，鞏固和加深“單片機原理與應(yīng)用”課程中所學的理論知識和實驗?zāi)芰Γ菊莆諉纹瑱C應(yīng)用電路的一般設(shè)計方法提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰?，加深對單片機軟硬知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。本次設(shè)計注重對單片機工作原理以及鍵盤控制及顯示原理的理解，以便今后自己在單片機領(lǐng)域的學習和開發(fā)打下基礎(chǔ)，提高自己的動手能力和設(shè)計能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論知識，做到理論和實踐相結(jié)合。本次設(shè)計的重要意義還在于對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進一步的了解，同時還對單片機的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲方式和控制方式作更深層次的了解。掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，強化單片機應(yīng)用電路的設(shè)計與分析能力。提高學生在單片機應(yīng)用方面的實踐技能和科學作風;培育學生綜合運用理論知識解決問題的能力，實現(xiàn)理論結(jié)合實際，學以至用的原則。用所學的知識和自身課外的拓展學習加深對專業(yè)課的理解和學習；鍛煉綜合運用電路設(shè)計及相關(guān)電子儀器、單片機軟硬件結(jié)合的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工作工程實際問題的能力，加固、加深和擴展有關(guān)電子類，匯編語言，相關(guān)電子電路和仿真軟件方面的知識和能力。通過本次課程設(shè)計，應(yīng)加強培養(yǎng)如下能力：(1)加強自身獨立的動手能力和思考解決問題的能力，提高創(chuàng)造能力；(2)學會使用軟件Proteus畫原理圖和仿真調(diào)試。(3)學會基本焊接電路板的技能通過本次課程設(shè)計加深對單片機課程的全面認識復(fù)習和掌握，對單片機課程的應(yīng)用進一步的了解。二、設(shè)計要求1、可以以實現(xiàn)正常秒表的所有功能，包括啟動、暫停、復(fù)位等；2、可以自由設(shè)定倒計時時間（10s、20s、30s），并進行倒計時；3、顯示方式自選；4、任選一款51單片機；5、擴展功能：在秒表的基礎(chǔ)上增加時鐘功能，倒計時完成時加入報警單元，如聲音、燈光等。三、總體設(shè)計3.1總體框圖本硬件設(shè)計總共包括五部分電路：顯示電路、振蕩電路、復(fù)位電路、報警電路、按鍵電路。除了單片機工作必須的振蕩電路，復(fù)位電路外，該設(shè)計增加了報警電路用來提示倒計時完成，顯示電路用來顯示倒計時，按鍵電路用來設(shè)定倒計時間以及控制開始暫停?？傮w設(shè)計框圖如圖3.1所示。AT89S51單片機報警電路復(fù)位電路振蕩電路顯示電路按鍵電路圖1 總體框圖3.2工作原理以AT89S51單片機為核心元件，利用兩位7 段共陽極數(shù)碼管作為顯示器件。在此設(shè)計中共接入2個兩位一體7段共陽LED 數(shù)碼管，來顯示實時數(shù)字，其中1個用于顯示十位，1個用于顯示個位，通過查表指令分別動態(tài)顯示個位和十位。2個LED數(shù)碼管顯示范圍可達到O-99 。按下開始鍵開始計時，按下倒計時鍵開始設(shè)定倒計時時間，再按開始鍵開始倒計時。利用中斷實現(xiàn)記錄，利用單片機的外部中斷0和外部中斷1來實現(xiàn)記錄和顯示，把記錄處理和顯示處理做成分別做成外部中斷0和外部中斷1的中斷服務(wù)程序，通過中斷服務(wù)程序處理不同的動作。利用T0做一個1秒的中斷，從而實現(xiàn)倒計時。另外通過數(shù)據(jù)區(qū)來記錄記錄值。通過顯示子程序來顯示當前倒計時和記錄值。3.3主程序框圖Y有鍵按下嗎？取秒計數(shù)值轉(zhuǎn)為十進制送顯示緩沖區(qū)調(diào)用顯示程序取得鍵值NK12,K2鍵處理K3,K4鍵處理K5,K6鍵處理圖2 主程序流程圖開始本程序采用定時器T0產(chǎn)生1秒定時來實現(xiàn)秒表的倒計時，采用外部中斷0來記錄不同的記錄值，通過外部中斷1來顯示已經(jīng)記錄的記錄值。在主程序中初始化各個數(shù)值并且僅僅循環(huán)執(zhí)行顯示程序，有中斷來時才轉(zhuǎn)去做相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。（1） 主程序 ORG 00HAJMP MAINORG 0BHAJMP T0INT ORG 30HMAIN: MOV SP,#60HMOV DPTR,#TABMOV TMOD,#01H ;T0定時方式1SETB EASETB ET0MOV TH0,#3CH ;50ms定時常數(shù)MOV TL0,#0B0HMOV R0,#20 ;20x50mS=1S（2） 定時中斷程序T0INT: MOV TH0,#03CH; ;定時中斷子程序。重裝定時常數(shù)MOV TL0,#0B0H;DJNZ R0,T0INTR ;50msX20=1S，未滿20次，跳出中斷子程序MOV R0,#20JNB 7FH,T0INT00 ;時間未到轉(zhuǎn)T0INT00DJNZ R3,T0INTR ;未到3 S 跳出中斷子程序CLR 7FH ;3 S時間到，清計時時間到標志CLR TR0 ;關(guān)定時器AJMP T0INTR ;跳出中斷T0INT00: JNB 7EH,T0INT0 ;7EH為倒計時標志，1為倒計時DEC R4 ;1,R41CJNE R4,#0,T0INTR CLR 7EH SETB 7FH ;時間到標志AJMP T0INTRT0INT0: INC R4CJNE R4,#99,T0INTRSETB 7FH ;時間到標志T0INTR:RETI四、各部分電路設(shè)計4.1復(fù)位電路AT89S-51單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的。MCS-52單片機工作之后，只要在他的RST引線上加載10ms以上的高點平，單片機就能有效地復(fù)位。MCS-52單片機通常采用上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。最簡單的按鍵復(fù)位電路如下圖：圖3 復(fù)位電路按鍵按下瞬間，RC電路充電，RST引線出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持10ms以上的高電平，就能使單片機有效的復(fù)位。4.2 振蕩電路在AT89S-51單片機一般常用內(nèi)部時鐘方式，也就是在XTAL1和XTAL2之間連接晶體震蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激震蕩器，本模塊用了一個12MHZ的晶振外加兩個30pf的電容，圖4 振蕩電路4.3按鍵電路由六個相同按鍵組成，分別作為開始，暫停，清零，倒計時，十位加一，個位加一，電路圖如下：圖5 按鍵電路4.4 兩位數(shù)碼顯示電路由兩位共陽極LED數(shù)碼管和1k歐排阻構(gòu)成。數(shù)碼管的位由p2.1和p2.0口決定，段選由P0口決定。如下圖： 圖6 顯示電路4.5.報警電路報警電路由小揚聲器組成，計時完成后，利用顯示子程序延時約2ms求反，產(chǎn)生250H的方波，從而揚聲器發(fā)聲，電路如下 圖7 報警電路五、整體電路圖圖8 整體電路圖六、仿真及調(diào)試 圖9 Proteus仿真圖調(diào)試問題及解決方法開始在主程序的循環(huán)中沒有添加調(diào)用顯示子程序的語句導(dǎo)致在沒有按鍵按下的情況下LED數(shù)碼管沒有顯示。當在主程序循環(huán)檢測按鍵的過程中添加了調(diào)用顯示子程序的語句后就解決了這一問題。由于鍵盤需要消抖延時和等待按鍵釋放所以相似的情況又出現(xiàn)了按下按鍵后有一段時間LED數(shù)碼管斷續(xù)顯示或者按下按鍵后不釋放按鍵時LED數(shù)碼管沒有顯示。仔細分析后發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的原因還是一樣的，由于本設(shè)計的LED數(shù)碼管采用了動態(tài)顯示，故需要不斷調(diào)用顯示子程序，否則會導(dǎo)致LED數(shù)碼管沒有顯示。所以最終做了以下改進1.按鍵的消抖延時選擇調(diào)用兩次顯示子程序每次顯示子程序大約用時5ms，兩次即為10ms左右來取代原來的10ms軟件延時。在等待按鍵釋放時使用循環(huán)調(diào)用顯示子程序來替代原來的循環(huán)等待。經(jīng)過上述兩點的改進后LED數(shù)碼管無顯示或者斷續(xù)顯示的問題就得到了徹底的解決。 七、設(shè)計總結(jié)剛接到課程設(shè)計的時候完全沒有思路，不知該如何下手，好像自己學到的東西一點都用不上，后來經(jīng)過翻閱資料從最基本的著手，開始對倒計時秒表有了一點認識，從單元電路到整體電路按部就班。在整個課程設(shè)計完后，總的感覺是：很累，很有壓力，但是很有收獲。在這個過程中，我的確學得到很多在書本上學不到的東西，如：如何將學過的單片機知識加以運用，如何查找資料，如何利用計算機來畫圖以及如何利用proteus進行單片機仿真等等。通過查閱資料、接口設(shè)計、程序設(shè)計、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成AT89S-51單片機多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設(shè)計與編程應(yīng)用。讓我不僅能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐贰㈦娮釉骷?、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，增進對單片機的感性認識，加深對單片機理論方面的理解，掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時器/計數(shù)器、中斷、I/O口等。更重要的是，團結(jié)精神，合作精神在這次課程設(shè)計中得到了很好地體現(xiàn)，僅憑我個人的力量是無法完成任務(wù)的。但現(xiàn)在回過頭來看，還是挺有成就感的，畢竟這是大學里第一次進行實物課程設(shè)計，第一次真正的將理論轉(zhuǎn)化為實際，第一次實際接觸電路板。這是一筆無法估量的財富。對單片機有了更深刻的認識和掌握，我感到很欣慰，付出的中就會有收獲！。但是由于理論和實際存在差距，我們成功進行了仿真，但是在制作電路板時始終有部分功能不能實現(xiàn)，盡管我們不停地調(diào)試但是終究沒有效果，我們的倒計時秒表能實現(xiàn)自由設(shè)定時間，倒計時，報警。最令我高興的是我們設(shè)計的倒計時秒表不僅能倒計時也能正計時，這是在要求之外的。由于時間有限，只有一個星期，我相信，我們還可以實現(xiàn)更多的功能，雖然課程設(shè)計結(jié)束了，但是在課余時間，我還會繼續(xù)進行實踐，從實踐中學習知識掌握單片機！八、參考文獻1 張毅剛 單片機原理及應(yīng)用 高等教育出版社 2003年2 張毅剛 單片微機原理及應(yīng)用西安電子科技大學出版社 1994年3 李全利 遲榮強 單片機原理及接口技術(shù)北京高等教育出版社 2004年4 樓然笛 單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo)北京航空航天大學出版社2004年5 何立民 單片機應(yīng)用技術(shù)選編 北京航空航天大學出版社 1993年6 梁宗善 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計華中科技大學出版社 2009年7 李廣弟 單片機基礎(chǔ)北京航空航天大學出版社 2001年 附錄源程序代碼：STRT EQU P2.2P_S EQU P2.3CLRR EQU P2.4CDWN EQU P2.5ADJH EQU P2.6ADJL EQU P2.7 ORG 00HAJMP MAINORG 0BHAJMP T0INT ORG 30HMAIN: MOV SP,#60HMOV DPTR,#TABMOV TMOD,#01H ;T0定時方式1SETB EASETB ET0MOV TH0,#3CH ;50ms定時常數(shù)MOV TL0,#0B0HMOV R0,#20 ;20x50mS=1S MAIN1:ACALL ALARM ;調(diào)用報警子程序k1: ;按鍵檢測子程序開始鍵LCALL DISP JB STRT,K2ACALL DISPJNB STRT,$-2AJMP STARTk2: ;暫停鍵JB P_S,K3LCALL DISPJNB P_S,$-3AJMP PAUSEK3: ;清零鍵 JB CLRR,K4LCALL DISPJNB CLRR,$-3 AJMP CLEARK4: ;倒計時鍵 JB CDWN,K5ACALL DISPJNB CDWN,$-2AJMP CDOWNK5: ;倒計時設(shè)定十位JB 7EH,K51AJMP MAIN1K51:JB ADJH,K6ACALL DISPJNB ADJH,$-2AJMP SHINCK6: ;倒計時設(shè)定個位JB 7EH,K61AJMP MAIN1K61:JB ADJL,MAIN1ACALL DISPJNB ADJL,$-2AJMP SLINCSTART: SETB TR0CLR 7DH ;開始后此標志清0 ，跳過顯示子程序的設(shè)定部分MOV R3,#3 ;蜂鳴3SAJMP K1 PAUSE: CLR TR0AJMP K2CLEAR: CLR TR0MOV R4,#0AJMP K3CDOWN:SETB 7EH ;倒計標志，作倒計減1計數(shù)用SETB 7DH ;倒計標志，作倒計設(shè)定顯示用AJMP K4SHINC:INC 23H ;23H為設(shè)定值十位緩存MOV A,23HCJNE A,#10,K5MOV 23H,#0AJMP K5SLINC:INC 22H ;22H為設(shè)定值個位緩存MOV A,22HCJNE A,#10,K6MOV 22H,#0AJMP K5ALARM:JB 7FH,ALARM0 ;7FH為時間到標志，RAM內(nèi)存2FH的D7位AJMP ALARMRT ;時間未到，跳出報警ALARM0:CPL P1.0ACALL DISP ;利用顯示子程序延時約2ms求反，產(chǎn)生250H的方波。AJMP ALARMALARMRT:RETT0INT: MOV TH0,#03CH; ;定時中斷子程序。重裝定時常數(shù)MOV TL0,#0B0H;DJNZ R0,T0INTR ;50msX20=1S，未滿20次，跳出中斷子程序MOV R0,#20JNB 7FH,T0INT00 ;時間未到轉(zhuǎn)T0INT00DJNZ R3,T0INTR ;未到3 S 跳出中斷子程序CLR 7FH ;3 S時間到，清計時時間到標志CLR TR0 ;關(guān)定時器AJMP T0INTR ;跳出中斷T0INT00:JNB 7EH,T0INT0 ;7EH為倒計時標志，1為倒計時DEC R4 ;1,R41CJNE R4,#0,T0INTR CLR 7EH SETB 7FH ;時間到標志AJMP T0INTRT0INT0:INC R4CJNE R4,#99,T0INTRSETB 7FH ;時間到標志T0INTR:RETI DISP: JNB 7DH,DISP1MOV 20H,22H ;22H存設(shè)定個位MOV 21H,23H ;23H存設(shè)定十位MOV A,23H MOV B,#10MUL ABADD A,22HMOV R4,ADISP1:MOV A,R4MOV B,#10DIV AB ;當前值除以10MOV 20H