《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告多通道百分秒表設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱(chēng)多通道百分秒表設(shè)計(jì)學(xué) 院自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào) 時(shí) 間2012年1月 基于單片機(jī)的多通道百分秒表設(shè)計(jì)摘要：近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的運(yùn)用正在不斷的走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異的更新。本秒表設(shè)計(jì)采用8051單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)、計(jì)數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、按鍵控制電路等外圍電路來(lái)完成。將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)4位led顯示，顯示時(shí)間為00.00到99.99秒，每秒自動(dòng)加一，可以用開(kāi)關(guān)控制開(kāi)始、停止、復(fù)位，并且能擁有多通道（兩個(gè)或以上）分別計(jì)時(shí)功能。其軟件系統(tǒng)

2、采用c語(yǔ)言編寫(xiě)程序，包括：顯示程序、中斷初始化程序、中斷服務(wù)程序、顯示程序及開(kāi)關(guān)控制程序。通過(guò)keil4與proteus進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使得硬件與軟件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，達(dá)到了預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，秒表，多通道abstract:in recent years along with the rapid development of science and technology, the single-chip microcomputer application is constantly deepening, led the traditional control test at the same

3、 time change rapidly update. the stopwatch design using 8051 single chip as a core device, using the timer / counter timing, counting principles, combined with display circuit, control circuit and other peripheral circuit to complete. the soft, hardware of organic combination, so that the system can

4、 achieve 4 led display, display time is 0 to 99.99 seconds, plus a second automatic, can use the switch to control start, stop, reset, and can have multiple channels ( two or more ) are functions of time. the system software using c language programming, including: display program, interrupt initial

5、ization, interrupt service routines, display and switch control procedures. through the keil4 and proteus joint debugging, which makes hardware and software combined with organic, to achieve the expected goal.key words: single chip microcomputer; stopwatch; multi channel目錄一、內(nèi)容提要31.設(shè)計(jì)任務(wù)32.主要功能33.設(shè)計(jì)提示

6、3二、步驟及方案3三、硬件設(shè)計(jì)41.單片機(jī)的選擇與外圍電路42.單片機(jī)與顯示模塊電路53.開(kāi)關(guān)電路64.顯示led電路65.外圍小燈電路76.整體電路protuus仿真圖8四、軟件設(shè)計(jì)81.系統(tǒng)主函數(shù)程序82.初始化函數(shù)程序93.顯示函數(shù)程序94.開(kāi)關(guān)函數(shù)程序105.中斷函數(shù)程序11五、調(diào)試12六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)13七、參考文獻(xiàn)13附錄：14源程序代碼14一、內(nèi)容提要1.設(shè)計(jì)任務(wù)基于at89c51設(shè)計(jì)一個(gè)5位led數(shù)碼作為“多通道百分秒表”。2.主要功能（1）、顯示時(shí)間為00.00到99.99，每百分之一秒自動(dòng)加一。（2）、設(shè)計(jì)一個(gè)有五個(gè)按鍵的鍵盤(pán)。k1：開(kāi)始，k2:停止，k3：復(fù)位，k4通道加

7、1，k5:通道減1。（3）、設(shè)計(jì)led提醒，即d1小燈按照當(dāng)前通道隔一秒亮一次，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)關(guān)閉該功能。 （4）、其他功能：d2、d3小燈按照01、02通道分別計(jì)時(shí)時(shí)間到10秒時(shí)熄滅。（定時(shí)：到某一時(shí)間有l(wèi)ed提醒功能）。3.設(shè)計(jì)提示（1）、用1個(gè)6位7段led數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，最高位顯示通道號(hào)，低四位顯示時(shí)間。 （2）、可采用定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為10ms。 （3）、可參考proteus仿真圖二、步驟及方案根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇at89c51單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心來(lái)完成定時(shí)、計(jì)數(shù)的功能，用74hc245來(lái)完成數(shù)據(jù)的鎖存和對(duì)led的刷新控制，用外圍開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的外圍輸入，用小燈來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于

8、計(jì)時(shí)等功能的提示。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體思路如下：開(kāi)關(guān)k1把開(kāi)始信號(hào)傳輸給at89c51單片機(jī)，單片機(jī)開(kāi)始計(jì)數(shù)，然后在p2口輸出信號(hào)，通過(guò)74hc245后傳輸給led數(shù)碼管控制數(shù)碼管位數(shù)是否啟用，然后p0口傳輸相對(duì)應(yīng)的信號(hào)控制啟用的數(shù)碼管位輸出的具體信號(hào)。同理，其余開(kāi)關(guān)的信號(hào)分別控制了at89c51的停止、復(fù)位和通到的加減。外接的小燈接到p1.5、p1.6、p1.7口，分別作用于計(jì)時(shí)提示。綜上，可知7seg-mpsx6-cc的最高2位用來(lái)顯示通道，低四位用來(lái)顯示時(shí)間（00.00到99.99秒），按照功能要求，確定由四個(gè)部分組成：主控制器，開(kāi)關(guān)控制、小燈顯示、led顯示?？傮w設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示：三

9、、硬件設(shè)計(jì)1.單片機(jī)的選擇與外圍電路at89c51作為秒表計(jì)時(shí)系統(tǒng)的核心器件。該器件是intel公司生產(chǎn)的mcs51系列單片機(jī)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用了可靠的cmos工藝制造技術(shù)，具有高性能的8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的mcs51的cmos產(chǎn)品。不僅結(jié)合了hmos的高速和高密度技術(shù)及hmos的低功耗特征，而且繼承和擴(kuò)展了mcs48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。單片機(jī)小系統(tǒng)的電路圖如圖所示。 at89c51單片機(jī)的主要特征：（1）與mcs51兼容，4k字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；（2）靈活的在線系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性；（3）壽命為1000次寫(xiě)/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可10年以上；（4）全靜態(tài)工作模式：0hz3

10、3hz；（5）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；（6）1288位內(nèi)部ram，32位可編i/o線；（7）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，4個(gè)8位并行的i/o接口，1個(gè)全雙工i/o接口。2.單片機(jī)與顯示模塊電路由74hc245芯片和電阻，導(dǎo)線構(gòu)成，控制鎖存單片機(jī)輸出信號(hào)。74hc245元件的封裝：(1)第1腳dir，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，dir=“1”高電平時(shí)信號(hào)由“a”端輸入“b”端輸出，dir=“0”低電平時(shí)信號(hào)由“b”端輸入“a”端輸出。 (2)第29腳“a”信號(hào)輸入輸出端，a1=b1、a8=b8，a1與b1是一組，如果dir=“1”oe=“0”則a1輸入b1輸出，其它類(lèi)同。如果dir=“0”oe=

11、“0”則b1輸入a1輸出，其它類(lèi)同。 (3)第1118腳“b”信號(hào)輸入輸出端，功能與“a”端一樣，不在描述。 (4)第19腳oe，使能端，若該腳為“1”a/b端的信號(hào)將不導(dǎo)通，只有為“0”時(shí)a/b端才被啟用，該腳也就是起到開(kāi)關(guān)的作用。 (5)第10腳gnd，電源地。 (6)第20腳vcc，電源正極。74hc245真值表：3.開(kāi)關(guān)電路由電源、導(dǎo)線、電阻、開(kāi)關(guān)（k1、k2、k3、k4、k5五個(gè)開(kāi)關(guān)）構(gòu)成，k1連接p1.0口控制開(kāi)始；k2連接p1.1口控制暫停；k3連接p1.2口控制復(fù)位清零；k4連接p1.3口控制通道減1；k5連接p1.4口控制通道加1。如圖：圖 開(kāi)關(guān)電路4.顯示led電路由7se

12、g-mpsx6-cc共陰led8段位顯示器構(gòu)成：結(jié)構(gòu)圖為：abcde fg12345. dp678910e d g c dpg f g a b其真值表為：顯示字符共陰極接法八段狀態(tài)斷碼（共陰）spgfedcba0001111113fh10000011006h2010110115bh3010011114fh40110011066h5011011016dh6011111017dh70000011107h8011111117fh9011011116fh.1000000080h綜上則可知：顯示0123456789.斷碼3fh06h5bh4fh66h6dh7dh07h7fh6fh80h5.外圍小燈電路采

13、用了3個(gè)led小d1、d2、d3，當(dāng)按鈕按下后，3個(gè)led小燈接入電路，接口為：d1端接到p1.5口、d2端接到p1.6口、d3端接到p1.7口，其中d1小燈按照當(dāng)前通道隔一秒亮一次，d2、d3小燈按照01、02通道分別計(jì)時(shí)時(shí)間到10秒時(shí)熄滅。如圖。6.整體電路protuus仿真圖四、軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序包括：主函數(shù)程序、顯示函數(shù)程序、中斷函數(shù)程序、開(kāi)關(guān)函數(shù)程序、系統(tǒng)初始化函數(shù)程序，通道設(shè)置函數(shù)程序。主程序結(jié)構(gòu)：1.系統(tǒng)主函數(shù)程序主程序程序中調(diào)用了兩個(gè)子函數(shù)程序，分別是中斷初始化函數(shù)程序及顯示函數(shù)程序。2.初始化函數(shù)程序初始化函數(shù)程序包括對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式設(shè)定、初值設(shè)定。3.顯示函數(shù)程序顯

14、示函數(shù)程序通過(guò)識(shí)別兩個(gè)通道的刷新標(biāo)志位flag_1和flag_2來(lái)實(shí)現(xiàn)雙通道顯示轉(zhuǎn)換。4.開(kāi)關(guān)函數(shù)程序 開(kāi)關(guān)函數(shù)程序主要通過(guò)p1.0、p1.1、p1.2三個(gè)引腳來(lái)操作秒表的開(kāi)始、停止、清零。5.中斷函數(shù)程序中斷函數(shù)程序通過(guò)p1.3和p1.4控制用戶(hù)選擇的通道數(shù)，然后根據(jù)開(kāi)關(guān)函數(shù)來(lái)分別對(duì)兩個(gè)通道的刷新標(biāo)志位flag_1和flag_2賦值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通道的互相切換。五、調(diào)試把程序從keil中生成hex文件，導(dǎo)入單片機(jī)中，測(cè)試是否實(shí)現(xiàn)題目要求的各個(gè)功能。1.由于開(kāi)始計(jì)算中斷初始時(shí)間不準(zhǔn)確，故重新設(shè)置初始化時(shí)間；2.經(jīng)過(guò)調(diào)試，延時(shí)時(shí)間設(shè)為1000效果最佳；3.由于3通道數(shù)要求過(guò)于復(fù)雜，故采用雙通道設(shè)計(jì)；

15、4.由于難以實(shí)現(xiàn)一個(gè)按鍵具備：開(kāi)始、停止及清零功能，所以只能采用三個(gè)按鍵分別控制。經(jīng)過(guò)耐心的調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。proteus仿真圖如圖：通道一通道二六、課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)兩周的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，讓我們了解了設(shè)計(jì)電路的程序的基本步驟，以及多通道百分秒表的原理。同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)編程上，我們了解到了很多編程方面的方法和技巧，并且使我們對(duì)單片機(jī)及其他芯片的各個(gè)引腳的功能有更深的了解，鞏固了單片機(jī)的書(shū)面知識(shí)，發(fā)現(xiàn)了以往在學(xué)習(xí)中忽略的東西，明白了在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中只有書(shū)面知識(shí)是不夠的，只有在自己的實(shí)踐中才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，從而不再犯眼高手低的錯(cuò)誤。在這次的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們運(yùn)用了以前學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如pr

16、otues仿真、匯編語(yǔ)言、c語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路的知識(shí)等。并且查閱大量的設(shè)計(jì)資料，每一步都有可能出現(xiàn)的問(wèn)題，我們所做的就是迎接問(wèn)題，改正錯(cuò)誤，使自己的作品更加完善。在學(xué)習(xí)過(guò)程中帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)我發(fā)現(xiàn)效率很高，這就是在這次課程設(shè)計(jì)中的又一個(gè)收獲。要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到在課程設(shè)計(jì)之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的理解，知道該單片機(jī)有哪些資源：要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件電路圖；在程序設(shè)計(jì)時(shí)，不能妄想一次將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，反復(fù)修改、不斷改進(jìn)是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路，要養(yǎng)成注釋程序的好習(xí)慣，這樣為資料的保留和交流提供了方便。總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)更進(jìn)一步地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，提高

17、了組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。在今后的學(xué)習(xí)生活中，要牢記在實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，爭(zhēng)取獲得更大的進(jìn)步。并且在這次在這次設(shè)計(jì)中，我們了解到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，對(duì)以后步入社會(huì)積累了很好的經(jīng)驗(yàn)。七、參考文獻(xiàn) 梁 立、解 敏 c程序設(shè)計(jì)實(shí)例教程 清華大學(xué)出版社； 秦曾煌 電工學(xué)（第六版） 高等教育出版社; 吳亦鋒、陳德為 單片機(jī)原理與接口技術(shù) 電子工業(yè)出版社；邊清遠(yuǎn)、王志強(qiáng) mcs-51單片機(jī)運(yùn)用與開(kāi)發(fā)使用子程序 人民郵電出版社附錄：源程序代碼#include reg51.h#define thc0 0xd8#define tlc0 0xf0void starandstop();unsigned cha

18、r code duan=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/0-9段數(shù)碼管，共陰極unsigned char databuffer4=0,0,0,0,databuffer_14=0,0,0,0,databuffer_24=0,0,0,0;/四個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)值，數(shù)組變量定義unsigned int a=1;unsigned int hdrsec_1=0,miao_1=0,hdrsec_2=0,miao_2=0;bit flag_1=0,flag_2=0;/三個(gè)通道數(shù)碼管刷新標(biāo)志位sbit p10=p10; sbit p11=p11

19、;sbit p12=p12;sbit p13=p13;sbit p14=p14;sbit p15=p15;sbit p16=p16;sbit p17=p17;sbit p07=p07;/*程序初始化*/void timer1_init()tmod=0x11;/初始化兩個(gè)定時(shí)器tr0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器0et0=1; /允許定時(shí)器中斷ea=1; /總中斷打開(kāi)th0=thc0;tl0=tlc0;/*顯示程序*/void display()unsigned char b; int x;while(1)if(miao_1=10)p16=0;if(miao_2=10)p17=0;if(a=1)if(mi

20、ao_1%2=1)p15=0;else if(miao_1%2=0) p15=1;databuffer0=databuffer_10;databuffer1=databuffer_11;databuffer2=databuffer_12;databuffer3=databuffer_13;if(a=2)if(miao_2%2=1)p15=0;else if(miao_2%2=0)p15=1;databuffer0=databuffer_20;databuffer1=databuffer_21;databuffer2=databuffer_22;databuffer3=databuffer_23

21、;for(b=0;b1;x-); /*中斷程序*/void timer0() interrupt 1tmod=0x11;/初始化兩個(gè)定時(shí)器th0=thc0;tl0=tlc0;/*通道設(shè)置*/if(p13=0)a=1;if(p14=0)a=2;starandstop(); if(flag_1=1&flag_2=1)hdrsec_1+;hdrsec_2+;if(hdrsec_2=99)hdrsec_2=0;miao_2+;if(miao_2=99) miao_2=0; databuffer_20=miao_2%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_21=miao_2%10;data

22、buffer_22=hdrsec_2%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_23=hdrsec_2%10;if(hdrsec_1=99)hdrsec_1=0;miao_1+;if(miao_1=99)miao_1=0; databuffer_10=miao_1%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_11=miao_1%10;databuffer_12=hdrsec_1%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_13=hdrsec_1%10; if(flag_1=1&flag_2=0)hdrsec_1+;if(hdrsec_1=99)hdrse

23、c_1=0;miao_1+;if(miao_1=99) miao_1=0; databuffer_10=miao_1%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_11=miao_1%10;databuffer_12=hdrsec_1%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_13=hdrsec_1%10;databuffer_20=miao_2%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_21=miao_2%10;databuffer_22=hdrsec_2%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_23=hdrsec_2%10;if(fla

24、g_1=0&flag_2=1)hdrsec_2+;if(hdrsec_2=99)hdrsec_2=0;miao_2+;if(miao_2=99) miao_2=0; databuffer_20=miao_2%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_21=miao_2%10;databuffer_22=hdrsec_2%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_23=hdrsec_2%10;databuffer_10=miao_1%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_11=miao_1%10;databuffer_12=hdrsec_1%100/1

25、0; /后兩位顯示百分秒表databuffer_13=hdrsec_1%10;if(flag_1=0&flag_2=0)databuffer_20=miao_2%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_21=miao_2%10;databuffer_22=hdrsec_2%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer_23=hdrsec_2%10;databuffer_10=miao_1%100/10; /前兩位顯示秒表databuffer_11=miao_1%10;databuffer_12=hdrsec_1%100/10; /后兩位顯示百分秒表databuffer

26、_13=hdrsec_1%10;/*開(kāi)關(guān)程序*/三鍵分別為：開(kāi)始、停止、清零（正確程序） void starandstop() if(a=1) if(p10=0) flag_1=1;if(p11=0)flag_1=0;p10=1;if(p12=0)flag_1=0;hdrsec_1=0;miao_1=0;databuffer_10=0; /前兩位顯示秒表databuffer_11=0;databuffer_12=0; /后兩位顯示百分秒表databuffer_13=0; if(a=2) if(p10=0) flag_2=1;if(p11=0)flag_2=0;p10=1;if(p12=0)fl

27、ag_2=0;hdrsec_2=0;miao_2=0;databuffer_20=0; /前兩位顯示秒表databuffer_21=0;databuffer_22=0; /后兩位顯示百分秒表databuffer_23=0; /*主程序*/void main()timer1_init();display();ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfv

28、qult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zpfzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6h

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