電子秒表設(shè)計(jì)與制作2

1、單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì) 目 錄 第第 1 1 章章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .1 課程設(shè)計(jì)名稱.1 1.1 課程設(shè)計(jì)目的與要求.1 1.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及選題.1 1.3 方法、步驟及時(shí)間安排表.4 1.4 課程設(shè)計(jì)考核內(nèi)容、方法及成績評(píng)定.5 1.5 其它.5 1.6 選題及要求.6 第第 2 2 章章 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) .7 2.1 總體方案.7 2.2 系統(tǒng)功能分析.7 2.3 設(shè)計(jì)思路.8 第第 3 3 章章 硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì) .9 3.1 硬件選擇.9 3.2 硬件電路圖.10 3.3 硬件電路分析.10 第第 4 4 章章 軟件設(shè)計(jì)軟

2、件設(shè)計(jì) .11 4.1 軟件功能分析及設(shè)計(jì)思路.11 4.2 資源分配與系統(tǒng)定義.11 4.3 流程圖.12 4.4 源程序清單.14 第第 5 5 章章 調(diào)試和分析調(diào)試和分析 .17 5.1 硬件調(diào)試.17 5.2 軟件調(diào)試.17 5.3 系統(tǒng)調(diào)試.18 第第 6 6 章章 總結(jié)與體會(huì)總結(jié)與體會(huì) .19 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .20 參考書：參考書： .20 附錄附錄 .21 第第 1 1 章章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 恩恩施施職職業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)學(xué)院院 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案 課程設(shè)計(jì)名稱： 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì) 綜合實(shí)訓(xùn)班級(jí)：* 課程設(shè)計(jì)實(shí)施依據(jù)：

3、 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn) 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)大綱 1.11.1 課程設(shè)計(jì)目的與要求課程設(shè)計(jì)目的與要求 目的：通過課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在進(jìn)一步熟悉單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)， 學(xué)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作方法和開發(fā)過程，初步具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分 析和解決實(shí)際問題的能力，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)簡單應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。 要求： 1、熟悉單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，會(huì)使用單片機(jī)仿真系統(tǒng)調(diào)試程序。2、熟悉單 片機(jī)的指令和匯編語言程序設(shè)計(jì)方法，能夠編寫一般綜合應(yīng)用問題的程序。3、 熟悉單片機(jī)外部接口芯片的接口擴(kuò)展方法，會(huì)利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中 斷系統(tǒng)和串行通信等內(nèi)部資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中的定時(shí)、計(jì)數(shù)和通信功能。

4、4、 熟悉應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作的基本方法與步驟；能夠熟練使用 dvcc-j5286、qth- 2005 仿真系統(tǒng)軟硬件，調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。5、養(yǎng)成用科學(xué)的方法分析問題 和創(chuàng)新思維的習(xí)慣。6、具有獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)、按要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 的能力。 1.21.2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及選題課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及選題 1.2.11.2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)選題課程設(shè)計(jì)任務(wù)選題 單片機(jī)晶振頻率為：dvcc-j5286 仿真系統(tǒng) fosc=6mhz，qth-2005 仿真系統(tǒng) fosc=12mhz。用 dvcc-j5286 仿真系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，8255a 的控制端口地址為 0ff2bh，用 qth-2005 仿真系統(tǒng)調(diào)試時(shí)

5、 8255a 的端口地址由 8255a 的具體接口情 況確定 工業(yè)順序控制 直流電機(jī)的調(diào)速控制 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)（一） 交通信號(hào)燈模擬控制系統(tǒng)（二） 彩燈控制系統(tǒng)（一） 彩燈控制系統(tǒng)（二） 彩燈控制系統(tǒng)（三） 電腦時(shí)鐘設(shè)計(jì) 交流異步電動(dòng)機(jī) y/起動(dòng)控制 單片 機(jī)音樂程序設(shè)計(jì) 紅外線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)與制作 電子秒表設(shè)計(jì)與制作 倒計(jì)時(shí)顯示裝置設(shè)計(jì)與制作 1.2.2 各選題的目的和要求各選題的目的和要求 工業(yè)順序控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)以 51 單片機(jī)為核心的工業(yè)順序控制程序，由 p1.0p1.6 控制注塑機(jī) 的七道工序，并利用七只發(fā)光二極管模擬注塑機(jī)的七道工序，高電平有效點(diǎn)亮， 編制工業(yè)順序控制系統(tǒng)程序

6、；要求每道工序時(shí)間延時(shí)可以設(shè)定，p3.4 為啟動(dòng)開 關(guān)，高電平啟動(dòng)。p3.3 為外部故障輸入模擬開關(guān)，低電平報(bào)警，p1.7 為報(bào)警聲 音輸出，設(shè)定七道工序只有一位輸出。 思考問題：若要使每道工序中有多位輸出，應(yīng)怎樣修改程序？ 小直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 利用 dac0832 芯片進(jìn)行數(shù)/?？刂?，輸出的電壓經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)小直流電機(jī)的 速度進(jìn)行數(shù)字量調(diào)節(jié)。dvcc 仿真系統(tǒng)中 dac0832 芯片的端口地址為 8000h。 交通燈控制系統(tǒng)（一）設(shè)計(jì) 交通燈的變化規(guī)律：從初始狀態(tài) 0 依次轉(zhuǎn)到狀態(tài) 6，最后循環(huán)至狀態(tài) 1。交 通燈的變化狀態(tài)：狀態(tài) 0：東西紅燈亮，南北紅燈亮；狀態(tài) 1：南北綠燈亮，東 西紅

7、燈亮；狀態(tài) 2：南北綠燈閃，東西紅燈亮；狀態(tài) 3：南北黃燈亮，東西紅燈 亮；狀態(tài) 4：東西綠燈亮，南北紅燈亮；狀態(tài) 5：東西綠燈閃，南北紅燈亮；狀 態(tài) 6：東西黃燈亮，南北紅燈亮。（1）以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)。 用 p1 口作輸出口接交通燈（紅綠黃）。單片機(jī)控制發(fā)光二極管按交通燈的控制 規(guī)律點(diǎn)亮。（2）用中斷技術(shù)使系統(tǒng)滿足急救車優(yōu)先通過的要求：有急救車到達(dá) 時(shí)，交通燈紅燈全亮，僅急救車可通過。設(shè)急救車通過路口的時(shí)間為 10s，急 救車通過后，交通燈恢復(fù)中斷前狀態(tài)?？捎瞄_關(guān) k1 來模擬急救車通過的中斷申 請(qǐng), 用十二只發(fā)光二極管（l1l12）模擬交通燈。 交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（二）

8、（1）正常情況下 a、b 道（a、b 道交叉組成十字路口，a 是主道，b 是支道） 輪流放行，a 道放行 1 分鐘（其中 5 秒用于警告），b 道放行 30 秒（其中 5 秒 用于警告）。（2）一道有車而另一道無車（用按鍵開關(guān) k1、k2 模擬）時(shí)，使 有車車道放行。（3）有緊急車輛通過（用按鍵開關(guān) k0 模擬）時(shí)，a、b 道均為 紅燈。 思考問題： 1、如何改變程序，使發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r間改變。2、紅綠燈不允許同時(shí)點(diǎn) 亮，紅綠燈交換時(shí)黃燈閃爍，怎樣實(shí)現(xiàn)？3、填寫表 1 中的控制碼。 彩燈控制系統(tǒng)（一） （1）用開關(guān) k1 啟動(dòng)彩燈工作：十二個(gè)彩燈中按雙燈輪流點(diǎn)亮。每隔 2 秒鐘， 彩燈狀態(tài)轉(zhuǎn)為

9、同色燈一起閃爍，按紅、綠、黃順序依次輪流進(jìn)行，喇叭發(fā)出聲 音報(bào)警。同時(shí)，使繼電器動(dòng)作。須達(dá)到某條件（如開關(guān) k6 斷電）時(shí)，喇叭停止 報(bào)警，繼電器歸位，彩燈恢復(fù)到中斷前的狀態(tài)繼續(xù)雙燈輪流點(diǎn)亮。（2）利用定 時(shí)器以中斷方式完成 2 秒的定時(shí)中斷。（3）用十二只發(fā)光二極管（l1l12） 模擬彩燈。 彩燈控制系統(tǒng)（二） （1）用開關(guān) k1 啟動(dòng)彩燈工作：十二個(gè)彩燈輪流點(diǎn)亮。每隔 2 秒鐘，所有彩 燈一起閃爍，喇叭發(fā)出聲音，然后自動(dòng)恢復(fù)到輪流點(diǎn)亮狀態(tài)。（2）利用定時(shí)器 以中斷方式實(shí)現(xiàn) 2 秒的定時(shí)中斷。（3）用十二只發(fā)光二極管（l1l12）模擬 彩燈。 彩燈控制系統(tǒng)（三） （1）正常情況下，十二個(gè)彩燈

10、輪流點(diǎn)亮，不斷重復(fù)進(jìn)行，可以人為控制彩 燈的啟動(dòng)和停止。（2）一旦故障發(fā)生，引起中斷，自動(dòng)使所有紅燈閃爍，其它 燈全滅，同時(shí)，喇叭發(fā)出聲音報(bào)警。只有當(dāng)故障排除后報(bào)警才停止，彩燈恢復(fù) 到故障前的狀態(tài)繼續(xù)按輪流點(diǎn)亮的方式工作。（3）用十二只發(fā)光二極管 （l1l12）模擬彩燈。 電腦時(shí)鐘設(shè)計(jì) （1）利用 89s51 內(nèi)部定時(shí)器功能，編寫一個(gè)能在 led 上顯示時(shí)、分、秒的 電腦時(shí)鐘程序。（2）編寫一個(gè)能對(duì)上述程序進(jìn)行校時(shí)的程序。（3）8155 芯片 的控制端口地址為 0ff20h。 單片機(jī)音樂程序設(shè)計(jì) （1）利用 89s51 內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生不同頻率的方法，組成樂譜由單片機(jī)進(jìn)行 信息處理，經(jīng)過放大利用

11、單片機(jī)的 i/o 口線輸出音樂。（2）音頻脈沖的產(chǎn)生： 根據(jù)某一音頻的周期（1/頻率），利用定時(shí)器計(jì)時(shí)此半周期時(shí)間，在輸出口線 上得到此頻率的脈沖。改變定時(shí)初值，以產(chǎn)生不同的頻率。（3）每一個(gè)音符使 用一個(gè)字節(jié)，字節(jié)的高 4 位代表音符的高低，低 4 位代表音符的節(jié)拍。（4）歌 曲可自己任選，通過查資料獲取相應(yīng)的音樂控制碼。 電子秒表設(shè)計(jì)與制作 利用定時(shí)器進(jìn)行 1 秒定時(shí)程序設(shè)計(jì)，并把秒計(jì)數(shù) 0059 顯示在 led 數(shù)碼管 上，并具有清零、暫停、開始等控制功能。 紅外線防盜報(bào)警器 （1）用單片機(jī)控制，用紅外線收發(fā)管進(jìn)行檢測，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)。 （2）控測信號(hào)采用脈沖信號(hào)，節(jié)能且抗干擾。（

12、3）當(dāng)有人試圖闖入室內(nèi)時(shí)， 能自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警。 倒計(jì)時(shí)顯示裝置 設(shè)計(jì)一個(gè) 60 秒或 30 秒的倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示裝置，要求有啟動(dòng)、復(fù)位和停止功 能，當(dāng)計(jì)時(shí)到 0 時(shí)，燈光報(bào)警。 交流異步電動(dòng)機(jī) y/起動(dòng)控制 用單片機(jī)控制電機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組首先接成星形，待轉(zhuǎn)速上升到接近額定 轉(zhuǎn)速時(shí)，再將定子繞組的接線換成三角形，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行狀態(tài)。 1.31.3 方法、步驟及時(shí)間安排表方法、步驟及時(shí)間安排表 1.3.11.3.1 方法與步驟方法與步驟 （1） 分組集中輔導(dǎo)和個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合。（2）根據(jù)情況分配或自選設(shè)計(jì)題 目，查找相關(guān)資料。（3）設(shè)計(jì)硬件電路，繪制原理圖。（4）列出元器件清單， 完成

13、硬件電路。（5）軟件設(shè)計(jì)：繪制流程圖，寫源程序清單，完成調(diào)試工作， 現(xiàn)場答辯。（6）完善設(shè)計(jì)題目中要求的功能。（7）回答設(shè)計(jì)題目中的思考問 題。 （8）最后按要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。并在指定時(shí)間內(nèi)交到指導(dǎo)教師處。 1.3.21.3.2 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求如下課程設(shè)計(jì)報(bào)告的要求如下 （1）設(shè)計(jì)名稱、目的、任務(wù)和要求。（2）總體方案設(shè)計(jì)（在總體方案設(shè)計(jì) 過程中，對(duì)軟件和硬件進(jìn)行分工是一個(gè)首要的環(huán)節(jié)。原則上，能夠由軟件來完 成的任務(wù)就盡可能用軟件來實(shí)現(xiàn)，以降低硬件成本，簡化硬件結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還 要求大致規(guī)定各接口電路的地址、軟件的結(jié)構(gòu)和功能、上下位機(jī)的通信協(xié)議、 程序的駐留區(qū)域及工作緩沖區(qū)等。）（3）硬

14、件設(shè)計(jì):整理各部分電路，畫完整 的硬件原理圖，并作原理分析。（4）軟件設(shè)計(jì):繪制總體程序流程圖和中斷服 務(wù)程序、子程序流程圖；寫源程序清單及程序說明。（5）系統(tǒng)調(diào)試并程序設(shè)計(jì) 過程中的難點(diǎn)、解決辦法及編程和調(diào)試小結(jié)或體會(huì)。（6）結(jié)束語及參考資料。 1.3.31.3.3 時(shí)間安排表時(shí)間安排表 時(shí)間內(nèi) 容 上午講解課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù) 星期一 下午查資料、設(shè)計(jì)任務(wù)需求分析，擬定總體設(shè)計(jì)方案 上午總體方案設(shè)計(jì)：軟、硬件功能劃分。 星期二 下午硬件設(shè)計(jì)： 硬件電路設(shè)計(jì)及原理分析 星期三全天硬件設(shè)計(jì)： 硬件電路設(shè)計(jì)與調(diào)試 上午 軟件設(shè)計(jì)：系統(tǒng)定義（資源分配）、軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制 程序流程圖星

15、期四 下午政治學(xué)習(xí) 星期五全天編寫源程序及程序說明 第 十 七 周 星期六上午完善軟、硬件資料，為全面調(diào)試作準(zhǔn)備 星期一星期 三 軟硬件調(diào)試，完善和改進(jìn)系統(tǒng)。老師跟蹤調(diào)試過程，考核 學(xué)生的調(diào)試能力。 星期四星期 六 1、驗(yàn)收調(diào)試結(jié)果，現(xiàn)場答辯，答辯并記錄相應(yīng)成績。 2、整理課程設(shè)計(jì)報(bào)告并上交全部資料。 第 十 八 周 備注：先完成的先考核。 1.41.4 課程設(shè)計(jì)考核內(nèi)容、方法及成績評(píng)定課程設(shè)計(jì)考核內(nèi)容、方法及成績評(píng)定 課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，要求寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告，硬件電路按設(shè)計(jì)要求調(diào)試與制 作；軟件調(diào)試通過，完成設(shè)計(jì)任務(wù)要求的相應(yīng)功能，根據(jù)設(shè)計(jì)性能考慮的完善 程度進(jìn)行成績評(píng)定。課程設(shè)計(jì)成績分三部分，

16、課程設(shè)計(jì)報(bào)告占 50%，系統(tǒng)調(diào)試、 答辯及作品占 50%。課程設(shè)計(jì)評(píng)分表見附表 1。 1.51.5 其它其它 1、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：* 2、課程設(shè)計(jì)結(jié)束后三天內(nèi)交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師批改課程 設(shè)計(jì)報(bào)告，并根據(jù)考核與成績評(píng)定方法，綜合評(píng)定學(xué)生課程設(shè)計(jì)成績，上報(bào)教 務(wù)處及系部。 3、學(xué)生的最終成績以優(yōu)、良、合格和不合格四個(gè)等次進(jìn)行評(píng)定。 1.61.6 選題及要求選題及要求 課題：電子秒表設(shè)計(jì)與制作 要求： 1）分析題意，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，選擇 5 個(gè)獨(dú)立式按鍵作為啟動(dòng)、暫停、停止、 清零、復(fù)位控制。 2）進(jìn)行資源分配，包括設(shè)置定時(shí)器的工作方式、定時(shí)初值，5 個(gè)按鍵的 i/o 口輸入，數(shù)碼管的

17、 i/o 口控制段碼輸出。 3）分析程序的模塊構(gòu)成，及各模塊之間的關(guān)系圖： 4）將程序段輸入仿真系統(tǒng)中，運(yùn)行及調(diào)試程序，驗(yàn)證發(fā)光二極管的亮滅與 狀態(tài)表是否一致。 5）在項(xiàng)目報(bào)告中畫出程序流程圖，說明程序設(shè)計(jì)的方法，附程序段。 6）在項(xiàng)目報(bào)告中說明程序設(shè)計(jì)過程中的難點(diǎn)、解決辦法及編程小結(jié)或體會(huì)。 根據(jù)相關(guān)的單片機(jī)材料，利用所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)，結(jié)合 dvcc 系列單片機(jī)微 機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的軟件和硬件（集成電路芯片 at89c51、七段數(shù)碼管，開關(guān) 電路及時(shí)鐘信號(hào)電路，按鍵等） ，編寫能夠?qū)崿F(xiàn)該項(xiàng)目的軟件程序，最后將軟、 硬件有機(jī)的結(jié)合起來，進(jìn)行有效的調(diào)試，達(dá)到完成該實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的目的要求。 第第

18、2 2 章章 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 2.12.1 總體方案總體方案 方案一：采用動(dòng)態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示能節(jié)約資源、電路簡單、成本較低；但 控制復(fù)雜、顯示容易出錯(cuò)。用矩陣鍵盤實(shí)現(xiàn)控制功能，矩陣鍵盤控制電路簡單、 控制精確、美觀；但占用較多的 i/o 口線、設(shè)計(jì)較復(fù)雜。利用 8155 擴(kuò)展為 led 提供輸入，為矩陣鍵盤提供輸出，并能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù) i/o 操作、有鎖存與緩 沖功能、有利于改進(jìn)與開發(fā)。 方案二：采用靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示顯示準(zhǔn)確、控制簡單、成本較低、亮度 較高、管理簡單；但占用 i/o 口資源較多、電路較復(fù)雜。用簡易按鈕實(shí)現(xiàn)控制 功能，簡易按鈕控制電路簡單、控制功能簡單、成本較低、占用

19、較少的 i/o 口 線；控制功能較差。 方案比較：方案二結(jié)構(gòu)簡單、控制功能簡單、體積小、成本較低，但方案 一相比之下控制功能復(fù)雜、體積較大、成本較高 、電路復(fù)雜。所以本次課程設(shè) 計(jì)我們選擇方案二。 2.22.2 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能分析分析 鍵盤輸入功能：選擇 5 個(gè)獨(dú)立式按鍵作為啟動(dòng)、暫停、停止、清零、復(fù)位 控制。 顯示輸出功能：利用單片機(jī)的 p0、p2 口控制 led 的段選，來實(shí)現(xiàn) led 靜態(tài) 顯示，完成秒表計(jì)時(shí)顯示。 定時(shí)控制功能：采用定時(shí)器與軟件計(jì)數(shù)相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn) 1s、60s 的定時(shí) 控制。 2.32.3 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路 2.3.12.3.1 硬件整體設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù)硬件整體設(shè)

20、計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù) 本次課程設(shè)計(jì)選用 led 數(shù)碼顯示管為共陽極數(shù)碼管，led 顯示方式為靜態(tài) 顯示方式。2 位 led 顯示的段碼由單片機(jī)的 p0、p2 口輸出經(jīng) 200 限流電阻相 接，位選直接加電源。4 個(gè)獨(dú)立按鈕（啟動(dòng)、暫停、停止、清零）的控制線經(jīng) 5.1k 電阻上拉后與單片機(jī) p3 口（p3.0p3.3）三根口線相連，還有一個(gè)復(fù) 位按鈕經(jīng) 200 限流電阻與單片機(jī)的控制腳 rst 相連。 2.3.22.3.2 軟件整體設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù)軟件整體設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵技術(shù) 是以初始化、查詢啟動(dòng)按鈕、開中斷、啟動(dòng)定時(shí)器為主程序，led 靜態(tài)顯 示作為中斷子程序。二者間的聯(lián)系是：主程序查詢有無按鈕，

21、無按鈕時(shí)，等待 再次查詢，當(dāng)查詢到有按鈕信號(hào)啟動(dòng)定時(shí)器，秒定時(shí)采用定時(shí)器 t0 中斷方式進(jìn) 行，工作方式一定時(shí) 50 秒。1 秒定時(shí)由定時(shí)器中斷 20 次得到，60 秒計(jì)數(shù)由 1 秒定時(shí)循環(huán) 60 次實(shí)現(xiàn)的，中斷及計(jì)數(shù)的開啟與關(guān)閉受控于按鈕處理程序。 第第 3 3 章章 硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì) 3.13.1 硬件硬件選擇選擇 (1）at89c51 at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)的閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性 能 cmos8 位微處理器。 主要特性：8031cpu 與 mcs-51 兼容、4k 字節(jié)可編程 flash 存儲(chǔ)器、三級(jí)存儲(chǔ)器 保密鎖定、128*8 位內(nèi)部 ra

22、m、32 條 i/o 線、兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、6 個(gè)中 斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振單蕩器和時(shí)鐘電路。 (2）led 數(shù)碼管 led 顯示器是有發(fā)光二極管顯示字段的吸按時(shí)器件。通常是用八段 led 顯 示塊組成，這八段發(fā)光管分別稱為 a、b、c、d、e、f、g 和 dp。通過八個(gè)發(fā)光 段的不同組合，可以顯示 09 和 af 等 16 個(gè)數(shù)字字母，從而可以實(shí)現(xiàn)十六進(jìn) 制整數(shù)和小數(shù)的顯示。 led 顯示塊可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如果所有的發(fā)光二極管的 陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當(dāng)某段輸入 高電平，該段便發(fā)光。如果所有 的發(fā)光

23、二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(jié) 構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低電平有效，當(dāng)某段接通低電平時(shí)該段便發(fā)光。 因此要顯示某字形就使次字形的相應(yīng)段的二極管點(diǎn)亮，實(shí)際上就是送一個(gè) 不同電平組合代表的數(shù)據(jù)字來控制 led 的顯示。在八段 led 與單片機(jī)接口時(shí)， 將一個(gè)八位并行口與顯示塊的八個(gè)段對(duì)應(yīng)相連，八位并行口輸出不同的段字節(jié) 數(shù)據(jù)，便可以驅(qū)動(dòng) led 顯示塊的不同段發(fā)光，從而顯示不同的數(shù)字。 3.23.2 硬件電路圖硬件電路圖 r6r5r4r3 r2 k5k4k3k2 gnd k1 c vcc a b c d e f g a b c d e f g gnd rst vcc p3.0 p3.1 p3.2

24、p3.3 r14 r 1 p0.0 vcc vcc p0.1 p0.2 p0.3 p0.4 p0.5 p0.6 p0.7 p2.0 p2.1 p2.2 p2.3 p2.4 p2.5 p2.6 p2.7 a t 8 9 c 5 1 圖 3-2-1 單片機(jī)控制的電子秒表硬件原理圖 3.3 硬件電路分析硬件電路分析 單片機(jī)的 p0、p2 口輸出經(jīng) 200 限流電阻與兩位 led 數(shù)碼管相接，led 數(shù) 碼管位選直接加電源，當(dāng) p0.6 為高電平 p0 口其他口線為低電平時(shí)， p2.1、p2.2 為低電平 p2 口的其他口線為高電平時(shí)， led 數(shù)碼管秒顯示 01 秒， 也就是 p2 口 p0 口哪個(gè)

25、口線輸出是低電平時(shí)對(duì)應(yīng)的 led 數(shù)碼管的那一段發(fā)光 （即點(diǎn)亮）。4 個(gè)獨(dú)立按鈕（啟動(dòng)、暫停、停止、清零）的控制線經(jīng) 5.1k 電 阻上拉后與單片機(jī) p3 口（p3.0p3.3）三根口線相連，還有一個(gè)復(fù)位按鈕經(jīng) 200 限流電阻與單片機(jī)的控制腳 rst 相連。當(dāng)按鈕沒有按下時(shí)，電源經(jīng) 5.1k 的電阻加在單片機(jī)的 pc 口控制線上，當(dāng)有按鈕 k2 按下時(shí)，電源經(jīng)電阻到地， 單片機(jī)的控制線跳變到低電平，給單片機(jī)的啟動(dòng)控制線一個(gè)下降源（啟動(dòng)信號(hào)） 。 第第 4 4 章章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 4.14.1 軟件功能分析及設(shè)計(jì)思路軟件功能分析及設(shè)計(jì)思路 根據(jù)系統(tǒng)需要完成的功能，整個(gè)程序設(shè)計(jì)為按鈕輸入程序

26、、靜態(tài)顯示程序、 秒計(jì)時(shí)程序三大模塊。根據(jù)各自的特點(diǎn)確定按鈕程序?yàn)橹鞒绦?，靜態(tài)顯示程序 為中斷子程序，秒計(jì)時(shí)程序?yàn)槎〞r(shí)器中斷服務(wù)程序。三大模塊之間的關(guān)系是： 按鈕程序在無按鈕按下時(shí)，數(shù)碼管顯示初始值；在有按鈕按下時(shí)，秒計(jì)時(shí)開始， 控制中斷服務(wù)程序的運(yùn)行；處理完畢后，再用靜態(tài)顯示子程序。經(jīng)上述處理后， 三大模塊運(yùn)行協(xié)調(diào)一致，既保持了靜態(tài)顯示的穩(wěn)定性，又保持了按鈕的可靠性， 還保持了秒計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性，較好地實(shí)現(xiàn)了全部功能。本系統(tǒng)采用 11.0592mhz 的 晶振，調(diào)試時(shí)改為 12mhz 晶振，以方便定時(shí) 4.24.2 資源分配與系統(tǒng)定義資源分配與系統(tǒng)定義 4.2.1 按鈕輸入口分配 4 個(gè)獨(dú)立按鈕

27、（啟動(dòng)、暫停、停止、清零）的控制線經(jīng) 5.1k 電阻上拉后 與單片機(jī) p3 口（p3.0p3.3）三根口線相連，還有一個(gè)復(fù)位按鈕經(jīng) 200 限流 電阻與單片機(jī)的控制腳 rst 相連。 4.2.2 顯示輸出口的分配 單片機(jī)的 p0、p2 口輸出經(jīng) 200 限流電阻與兩位 led 數(shù)碼管相接，led 數(shù) 碼管位選直接加電源。 4.2.3 內(nèi)存分配與定義 兩位 led 顯示的數(shù)據(jù)由顯示緩沖區(qū) 00h37h 單元中的數(shù)據(jù)決定，順序是 從左至右，靜態(tài)顯示時(shí)，每位顯示持續(xù)時(shí)間為 1ms，1ms 延時(shí)由軟件實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)一秒采用第 0 組工作寄存器， 1 秒定時(shí)采用定時(shí)器 t0 方式 1 中斷， 每 50ms

28、 中斷一次，用 r1 做 50 ms 計(jì)數(shù)單元，每 20 次為一個(gè)循環(huán)，計(jì)滿 20 次， 60 秒計(jì)數(shù)單元（20h）計(jì)數(shù) 1 次。60 秒計(jì)數(shù)采用第 0 組工作寄存器的 r3，r2 單 元的數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，該數(shù)據(jù)被拆成個(gè)位和十位兩個(gè)數(shù)據(jù)后分別送至顯示 緩沖區(qū)的 30h、31h 單元。顯示子程序采用緩沖工作寄存器。 4.34.3 流程圖流程圖 主程序模塊即按鈕輸入模塊：采用按鈕掃描方式取得 k2、k3、k4、k5 的鍵 值，用按鈕處理程序?qū)崿F(xiàn)秒表的啟動(dòng)、暫停、清零、停止等功能。主程序又細(xì) 分為工作寄存器初始化程序、按鈕查詢程序、顯示初始化、定時(shí)初始化、開中 斷、啟動(dòng)定時(shí)器，六大部分。其流程圖

29、如圖 4-3-1 所示。 秒計(jì)時(shí)模塊即定時(shí)器中斷服務(wù)程序：用單片機(jī)定時(shí)器 t0 中斷方式定時(shí) 50ms，結(jié)合軟件計(jì)數(shù) 20 次實(shí)現(xiàn) 1 秒定時(shí)；利用單片機(jī)工作寄存器 r3 來實(shí)現(xiàn) 60 秒計(jì)數(shù)。流程圖如圖 4-3-2 所示。 靜態(tài)顯示模塊：采用單片機(jī)的 p0、p2 口對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行段碼控制，led 數(shù)碼 管位選控制接電源。以 led 靜態(tài)顯示方式實(shí)現(xiàn)秒表計(jì)時(shí)顯示。 開始 初始化 開中斷 啟動(dòng)定時(shí)器 有啟動(dòng)信號(hào)? 1秒到否? 秒計(jì)數(shù)加1 中斷返回 秒顯示 y 等待 中斷入口 關(guān)定時(shí)器t0 定時(shí)器t0初始化 60秒到否? 1秒定時(shí)寄存器初始化 工作寄存器初始化 啟動(dòng)定時(shí)器t0 y n y n 圖3-

30、3-1 主程序流程圖 圖3-3-2 定時(shí)中斷程序流程圖 4.4 源程序源程序清單清單 主程序主程序 org 0000h ajmp main org 0003h ljmp wbzd0 org 000bh ljmp dsq0 org 0013h lcall wbzd1 org 0100h 程序初始化程序初始化 main: mov p2,#40h ；數(shù)碼管初始化 mov p0,#40h mov p3,#0ffh ；按鈕初始化 mov r2,#00h ；工作寄存器初始化 mov r3,#3bh mov dptr,#tab ；指針指向 tab 表格 mov tmod,#01h ；定時(shí)器 t0 初始化 m

31、ov tl0,#76h mov th0,#52h clr tr0 jb p3.0,$ ；啟動(dòng) setb ea ；開中斷 setb ex1 setb px1 setb ex0 setb et0 setb tr0 ；啟動(dòng)定時(shí)器 t0 ajmp $ ；等待 停止清零停止清零 wbzd1:jb p3.1,$ reti 暫停播放暫停播放 wbzd0:jnb p3.2,$ reti 定時(shí)中斷定時(shí)中斷 dsq0:clr tr0 ；關(guān)定時(shí)器 t0 mov tl0,#76h ；t0 初始化 mov th0,#52h djnz r1,loop ；判斷 1s 到否 inc r2 ；秒記數(shù) 秒顯示秒顯示 mov a,

32、r2 da a ；十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制 mov r2,a ；把十進(jìn)制 送到秒記數(shù)工作寄存器 mov 30h,a mov 31h,a anl 30h,#0fh ；分離秒記數(shù)的個(gè)位 anl 31h,#0f0h ；分離秒記數(shù)的十位 mov a,30h movc a,a+dptr ；取出個(gè)位的數(shù)碼管顯示字符 mov p2,a ；把取出字符送到數(shù)碼管上顯示 mov a,31h swap a ；高低兩半字節(jié)交換 movc a,a+dptr ；取出十位的數(shù)碼管顯示字符 mov p0,a ；把取出字符送到數(shù)碼管上顯示 djnz r3,loop1 ；59s 到否 mov r2,#00h ；工作寄存器初始化 mo

33、v r3,#3bh loop1: mov r1,#14h ；1s 工作寄存器初始化 loop: setb tr0 ；啟動(dòng)定時(shí)器 t0 reti ；中斷返回 tab:db 40h,79h,24h,30h,19h,12h,02h,78h,00h,10h；數(shù)碼管顯示字符表 end 第第 5 5 章章 調(diào)試和分析調(diào)試和分析 設(shè)計(jì)、調(diào)試大型程序時(shí)，需先根據(jù)要求劃分模塊，優(yōu)化結(jié)構(gòu)；再根據(jù)各模 塊特點(diǎn)確定何為主程序，何為子程序，何為中斷服務(wù)程序，相互間如何調(diào)用； 再根據(jù)各模塊性質(zhì)和功能將各模塊細(xì)化，設(shè)計(jì)出程序流程圖；最后才根據(jù)各模 塊流程圖編制具體程序。調(diào)試時(shí)應(yīng)先調(diào)主程序，實(shí)現(xiàn)最基本最主要的功能，在 此基礎(chǔ)

34、上再將各模塊功能往主程序上堆砌，直至各模塊聯(lián)調(diào)、統(tǒng)調(diào)，實(shí)現(xiàn)全部 功能 5.15.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 （1）首先檢查好各個(gè)元件及導(dǎo)線是否有損壞。 （2）打開pc機(jī)，在仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中編寫一個(gè)能點(diǎn)亮led數(shù)碼顯示管的程序， 然后接好單片機(jī)cpu板與數(shù)碼顯示管上的連接線，再把程序下載到單片機(jī)，看數(shù) 碼顯示管是否全部點(diǎn)亮。如果不亮，檢查導(dǎo)線和單片機(jī)是否有問題，直到數(shù)碼 管全部點(diǎn)亮為止。 （3）連接好單片機(jī)cpu板到數(shù)碼顯示管上的連線是否正確，最后檢查按鈕 的連線。 5.25.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 （1）首先打開pc機(jī)上的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 （2）輸入源程序并保存，然后新建項(xiàng)目，再編譯連接裝載，看源程序是否

35、 有語法錯(cuò)誤，檢查修改直到?jīng)]有語法錯(cuò)誤為止。 （3）選擇“單步執(zhí)行”，打開“寄存器”窗口觀察各寄器是否按程序的指 定要求進(jìn)行工作。 5.35.3 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試 5.3.15.3.1 調(diào)試操作步驟：調(diào)試操作步驟： （1）打開pc機(jī)，啟動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 （2）輸入源程序，并保存。再編譯檢查語法錯(cuò)誤，直到無語法錯(cuò)誤為止。 （3）按原理圖接線。 （4）接好下載線。并打開pc機(jī)上下載圖標(biāo)，正確下載程序。 （5）打開電源開關(guān)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。 （6）觀察運(yùn)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求，若不符和要求則單步運(yùn)行檢查錯(cuò)誤。 （7）調(diào)試結(jié)束后，關(guān)機(jī)、拆線、整理工作臺(tái)、斷開總電源。 5.3.25.3.2 程序調(diào)

36、試故障分析與處理程序調(diào)試故障分析與處理 （1）如果在調(diào)試的過程中單片機(jī)上的執(zhí)行元件未按要求執(zhí)行，或出錯(cuò)時(shí)應(yīng) 在軟件中選擇“單步執(zhí)行” ，打開“寄存器”窗口觀察各寄器是否按程序的指定 要求進(jìn)行工作。通過這一步可以正確的分析出程序的錯(cuò)誤及編譯調(diào)試出所要正 確的源程序。 （2）當(dāng)程序調(diào)試成功后，將反匯編程序與源程序打印并保存。 本課程設(shè)計(jì)故障：程序運(yùn)行過后，數(shù)碼管的值永遠(yuǎn)顯示初始值。 故障分析及處理：通過認(rèn)真的檢查及老師的幫助，最終發(fā)現(xiàn)是中斷的轉(zhuǎn)移 指令和程序調(diào)用指令概念混淆。經(jīng)老師講解并舉例過后，通過改正，最后調(diào)試 成功 第第 6 6 章章 總結(jié)與體會(huì)總結(jié)與體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)我選的設(shè)計(jì)題目是“簡易秒表的設(shè)計(jì)” 。拿到這個(gè)題目時(shí)，我 們還對(duì)課程設(shè)計(jì)的概念很模糊，并且個(gè)題目的要求中包含了課本中的幾大難點(diǎn) 內(nèi)容(如定時(shí)器、中斷)。剛開始還對(duì)定時(shí)器的初始化，初值的確定，如何開中 斷，中斷的