51單片機秒表計時器課程規(guī)劃設計報告(含C語言知識程序)

1、XXXXX）學院- 3 -51單片機系統(tǒng)設計課程設計報告目:秒表系統(tǒng)設計專業(yè)、班級:學生姓名: 學 號: 指導教師:摘要 本設計是一個秒表計時器，采用 51單片機實現(xiàn)。電路包括以下幾部分： 單片機最小系統(tǒng)部分，數(shù)碼管顯示部分，摁鍵開關部分部分。電路選用共陰型 4 位數(shù)碼管組成時鐘顯示電路； 時鐘的增減控制以及清零部分主要由輕觸開關構成 的摁鍵系統(tǒng)組成； 信號接收和處理部分主要由單片機來執(zhí)行。 接通電源后， 秒表 計時器處于初始狀態(tài)， 4 位數(shù)碼管顯示 000.0 。當摁下“開始”開關時，秒表開 始計時，數(shù)碼管顯示當前狀態(tài)的時間。當再次摁下開關時，數(shù)碼管停止計時。摁 下“清零”鍵后，系統(tǒng)重新回到

2、初始狀態(tài)。 關鍵詞 單片機最小系統(tǒng) 秒表 計時 摁鍵控制任務書1、任務設計一個秒表計時器， 在 51 單片機的控制作用下， 采用 4 個 LED 數(shù)碼管顯示時間，計時范圍設置為 00.060.0秒，即精確到 0.1秒，用按鍵控制秒表的 “開始”、“暫停”、“復位”，按“開始”按鍵，開始計時；按“暫停”按鍵，系統(tǒng)暫 停計時；再按“開始”鍵，系統(tǒng)繼續(xù)計時；數(shù)碼管顯示當前計時值；按“復位” 按鍵，系統(tǒng)清零。2、設計要求1)2)3)4)開始時顯示 00.0。每按下 S1 鍵一次，數(shù)值加 1s；每按下 S2 鍵一次，數(shù)值減 1s；每按下 S3 鍵一次，數(shù)值清零；每按下 S4 鍵一次，啟動定時器使數(shù)值開始

3、自動每秒加 1， 再次按下 S4 鍵，數(shù)值停止自動加 1，保持顯示原數(shù)。3、發(fā)揮部分(1)2)3)4)開關按鍵 3：“復位 60.0” 按鍵(用來 60 秒倒計時)。按鍵按下去 時數(shù)碼管復位為“ 60.0 ”(用于倒計時)。開關按鍵 4：倒計時“逐漸自減” 按鍵。按鍵按下去則是數(shù)碼管開始 “逐 漸自減”倒計時。開關按鍵 5：倒計時初始值“增加”按鍵。開關按鍵 6：倒計時初始值“減小”按鍵。是有關單片機定時器 (一個控制LED 的動態(tài)掃描顯示；4、課程設計的難點 單片機電子秒表需要解決三個主要問題，順序計時，一個控制倒計時)的使用；二是如何實現(xiàn) 三是如何對鍵盤輸入進行編程。5、課程設計儀器集成電

4、路芯片STC89C52八段數(shù)碼管，MCS-51系列單片機微機仿真課程系 統(tǒng)中的軟件( keil uvision2 )。摘要關鍵詞 任務書 1、設計任務目的 2、設計方案選取與論證 2.1 系統(tǒng)總體設計方案 2.2 系統(tǒng)整體框圖 3、電路設計 3.13.23.33.44、5、目錄單片機最小系統(tǒng)設計 數(shù)碼管顯示模塊設計 摁鍵控制系統(tǒng)模塊設計程序設計 制作及調試過程 結果分析和總結 參考文獻 附錄秒表計時器原理圖11121213附錄附錄元器件清單 秒表計時器實物圖1415-7 -1、設計任務目的1.2.3.4.根據(jù)單片機課程所學內容，結合其他相關課程知識，設計電子秒表，以加深 對單片機知識的理解，鍛

5、煉實踐動手能力，為以后的畢業(yè)設計和工作打下堅 實基礎；熟悉匯編語言或C語言的程序設計方法，熟悉51系列單片機的使用； 掌握單片機的內部功能模塊的應用，如定時器/計數(shù)器、中斷、I/O 口、串行 口通訊等功能；掌握單片機應用系統(tǒng)的軟硬件設計過程、方法及實現(xiàn)。2、設計方案選取與論證2.1系統(tǒng)總體設計方案使用STC89C5單片機作為核心控制部件，采用12M晶體振蕩器及30PF微小 電容構成振蕩電路；用1個四位一體共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分， 構成數(shù)字 式秒表的主體結構，配合獨立式鍵盤和復位電路完成此秒表的計時、 清零、停止、 增減初始時間等各項功能。2.2系統(tǒng)總體整體框圖圖22系統(tǒng)設計框圖VH旳&#

6、177;7 mmKAPd3 WJWh Pil-RWJ POdPD?piaPiJP2A PJ) H點 njJ3QWW 旳 JiTCD ALBfEgg 3snT-tfc7$?iraF忡 j嚴牡理*iaH；審H3:MH3 .2>L0 »LL 問ZSTUM3Um asFJja_Z? »T3J圖3.1單片機最小系統(tǒng)3、電路設計3.1單片機最小系統(tǒng)設計FID ET ns tI? ilT 巫 r* nr和1=iDLT叫B u,|1. 時鐘電路在 XTAL1 、 XTAL2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容） ，內部振蕩器 便能產生自激振蕩。在本設計中采用的 12M 的石

7、英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對 振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調作用。當采用石英晶振時，電容可以在2040pF之 間選擇。2. 復位電路復位操作通常有兩種基本形式： 上電自動復位和開關復位。 上電瞬間， 電容兩端電壓不 能突變，此時電容的負極和 RESET 相連，電壓全部加在了電阻上， RESET 的輸入為高， 芯片被復位。隨之 +5V 電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于 0，芯片正常 工作。 并聯(lián)在電容的兩端為復位按鍵， 當復位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復位， 在 芯片正常工作后，通過按下按鍵使 RST 管腳出現(xiàn)高電平達到手動復位的效果。3. EA/VPP （3

8、1 腳） 的功能和接法51 單片機的 EA/VPP（ 31 腳） 是內部和外部程序存儲器的選擇管腳。當 EA 保持 高電平時， 單片機訪問內部程序存儲器； 對于現(xiàn)今的絕大部分單片機來說， 其內部的程序 存儲器（一般為 flash ）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存儲器，而是直接使用內 部的存儲器。4. P0 口外接上拉電阻51 單片機的 P0 端口為開漏輸出，內部無上拉電阻。所以在當做普通 I/O 輸出數(shù)據(jù)時， 由于 V2 截止，輸出級是漏極開路電路，要使“1”信號（即高電平）正常輸出，必須外接上拉電阻。3.2 數(shù)碼管顯示模塊設計顯示部分采用動態(tài)顯示。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最

9、為廣泛的一 種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃 "a,b,c,d,e,f,g,dp" 的同名端連在一起， 另外為每個數(shù)碼管的共陰極增加位選通控制電路， 位選通由 各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時， 所有數(shù)碼管都接收到相同的字 形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形， 取決于單片機對位選通端電路的控制， 所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開， 該位就顯示出字形， 沒有選 通的數(shù)碼管就不會亮。 通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的位選通端， 就使各個數(shù)碼 管輪流受控顯示， 這就是動態(tài)驅動。 動態(tài)顯示是利用人眼視覺暫留特性來實現(xiàn)顯 示的。事實上，

10、顯示器上任何時刻只有一個數(shù)碼管有顯示。 由于各數(shù)碼管輪流顯 示的時間間隔短、 節(jié)奏快，人的眼睛反應不過來， 因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。 為防止閃爍延時的時間在1ms左右，不能太長，也不能太短。3.3 摁鍵控制系統(tǒng)模塊設計由P1 口作為獨立摁鍵信號的輸入端控制時鐘的加1S、減1s、復位60.0s等操作。用外部中斷 0 作為秒表計時器的開啟和暫停的操作。 且所有摁鍵均為低電 平有效。其中部分摁鍵為單刀雙擲開關用于控制增計時或減計時以及限60.0s計時和60.0s外計時。3.4 程序設計如下：#include<reg52.h> /包含 52 單片機寄存器定義的頭文件unsigned c

11、har Tab1 =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; 段碼表unsigned char Tab2 =0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; 個位段碼表/unsigned int x; unsigned char k;sbit in tO=卩3八2; sbit in t1= P3A3；sbit SUB60=PIM; sbit S60=P1A2;sbit K5=PIA3；sbit K6=PIM;sbit K7=P 1八5;sbit K8=PIW;/*/1msvoid d

12、elay1ms(unsigned int i) unsigned char j; while(i-) for(j=0;jv125;j+)/1ms 基準延時程序 12MHZ 晶振/*數(shù)碼*/void Display(unsigned int x)P2=0xfe;/P2.0引腳輸出低電平，DS6點亮P0=Tab1x/1000;/顯示百位delay1ms(6);P2=0xfd;/P2.1引腳輸出低電平，DS6點亮P0=Tab1x%1000/100;/顯示十位- 15 -TMOD=0x01;EA=1;ET0=1;EX0=1;IT0=1;/INT0 為下負脈沖觸發(fā)方式delay1ms(6);P2=0xf

13、b;/P2.2引腳輸出低電平，DS6點亮P0=Tab2x%100/10;/顯示個位delay1ms(6);P 2=0xf7;/P2.3引腳輸出低電平，DS7點亮P0=Tab1x%10; /顯示 0.1位delay1ms(6);P2=0xff; /* 函數(shù)功能：主函數(shù) */ void main(void)x=0;/ TMOD=0000 0001B,使用計數(shù)器T0的工作方式1/開起總中斷/允許定時器 T0 的中斷/允許外中斷 INT0TH0=(65536-50000)/256;/計數(shù)器 T0 高 8 位賦初值TL0=(65536-50000)%256;/計數(shù)器 T0 低 8 位賦初值TF0=0;/

14、溢出標志位清零while(1)/*P1.3 按一次加 1 開關 S1*/*K5if(K5=0)delay1ms(20); if(K5=0) x=x+10;while(!K5);/摁鍵關斷摁一次觸發(fā)一次/*K6 P1.4if(K6=O) delay1ms(2O); if(K6=O) if(x=O) x=1O; x=x-1O;while(!K6);按一次減 1 開關 S2*/在 00.0 的時候停止/摁鍵關斷摁一次觸發(fā)一次/*K7S5*/P1.5 初 始 值 賦 值 為60.0 秒 開 關if(K7=O)delay1ms(2O);if(K7=O)x=6OO;while(!K7);/賦初值 60.0

15、 秒/摁鍵關斷摁一次觸發(fā)一次/*S6O P1.2*/ if(x=6OO)if(S60=0)如果P1.2 口是低電平，秒表變化范圍TR0=0; /*K8 P1.6控制60S止開關00.060.0清零 clearO摁鍵開關 S3*/if(K8=0)delay1ms(20);if(K8=0)/延時消震 x=0;TR0=0;/*/當 P1.1 口是高電平時秒表加 0.1s/當 P1.1 口是低電平時秒表減 0.1s/秒表加 0.1s/秒表減 0.1s/數(shù)據(jù)清 0 數(shù)碼管顯示 000.0/溢出標志位清 0數(shù)碼管顯示 */ Display(x);/*INT0 中斷函數(shù) 用于開始或暫停開關 S4*/ voi

16、d begin_stop() interrupt 0if(int0=0)delay1ms(30); /延時消震if(int0=0)TR0=TR0;/按鍵摁一次 讀秒開始或暫停if(x=0&&SUB60=0)TR0=0;/*T0 計數(shù)器中斷 控制每隔加 0.1 秒 */ void add_one0() interrupt 1k+;if(k=2)k=0;TF0=0;if(SUB60=1)x=x+1;elsex=x-1;if(x=O)TRO=O;if(x=9999)TRO=O;/計數(shù)器TO高8位賦初值/計數(shù)器 T0 低 8 位賦初值THO=(65536-5OOOO)/256;TLO=

17、(65536-5OOOO)%256;4、制作及調試過程 4.1 電路的制作(1) 分析各單元電路圖，并分析其各部分的功能；(2) 用仿真軟件仿真電路的功能，并檢查是否有錯，無誤后進行下步工作；(3) 查找有關文獻了解各元件的功能及引腳和有關的資料；(4) 分別焊接單片機最小系統(tǒng)、數(shù)碼管顯示電路和摁鍵控制電路，與此同時檢查 各元器件是否可用，并分辨其引腳；(5) 對照事先設計好的原理圖仔細檢查在實物中是否有接錯的地方 ( 主要檢查集 成電路的引腳與導線是否出錯接錯和是否出現(xiàn)了短路 ) ，若發(fā)現(xiàn)有，就立即改正。以防給實物通電之后， 出現(xiàn)意外。 然后，用數(shù)字萬用表檢測實物中是否有不導通 的地方，若有

18、，應立即修正。以防通電后不能工作，而懷疑其他地方出錯。(6) 給實物通電，并進行調試?？措娐饭ぷ魇欠裾！Ｈ粲姓`，則檢查并思考錯 誤原因，然后進行修改直至電路工作正常為止。4.2 電路的調試起初我打算用PCB板來做秒表計時器，由于一些條件也不允許(如腐蝕液和 鉆孔機等器件沒有 ), 經(jīng)過再三考慮 , 我選擇了用萬用板來制作秒表計時器。但在 制作的過程中我也遇到了許多問題。問題以及解決辦法如下：(1) 問題 1：由于在焊電子元件及芯片時沒有注意到元件的排布以及芯片的引腳問題，使得電路板上的跳線很密，這給查線帶來了很大的困難，使得最后電路錯線、搭線太多。解決辦法：我把元件以及跳線重新都焊了下來，認

19、真反復的研究原理圖的每個芯片的引腳，先用油性筆在電路板上把元件畫好，然后在進行焊接。2）問題 3：芯片引腳分布的比較緊密，所以在焊接時出現(xiàn)焊錫把相鄰引腳連接在一起的情況。解決辦法：吸焊器取掉部分焊錫，或用小刀劃開芯片引腳的分界。5）問題 5: 倒計時不能夠正常的工作，且減計時混亂。解決辦法：重新檢查程序，檢查電路是否搭線。5、結果分析和總結單片機課程設計，是對單片機知識的驗證， 可以幫助我們理解鞏固所學知識， 激發(fā)我們對單片機課程的興趣， 更鍛煉了我們獨立思考、 開拓創(chuàng)新的能力。 通過 這次課程設計我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處， 雖然感覺理論上已經(jīng)掌握， 但在 運用到實踐的過程中仍有意想不到的

20、困惑， 經(jīng)過一番努力才得以解決。 這也激發(fā) 了我今后努力學習的興趣，我想這將對我以后的學習產生積極的影響。 其次， 這次課程設計讓我充分認識到合作的重要性， 只有合作才能保證整個項目的有條 不絮。在設計過程中，非常感謝同學們的指導，才使設計進展的比較順利。 另 外在課程設計的過程中， 當我們碰到不明白的問題時， 指導老師總是耐心的講解， 給我的設計以極大的幫助，使我獲益匪淺。因此非常感謝張慧老師的教導。 通 過這次設計，我懂得了學習的重要性， 了解到理論知識與實踐相結合的重要意義， 學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。6、參考文獻1 郭天祥.51單片機 C 語言

21、教程.北京：電子工業(yè)出版社， 20092 胡漢才 .單片機原理及系統(tǒng)設計 .北京：清華大學出版社， 20023 何希才.新型集成電路應用實例 M. 北京：電子工業(yè)出版社 ,2002.4 公茂法 .單片機接口實例集 .北京：西安電子科技大學出版社， 20045 51 系列單片機設計實例：北京航空航天大學出版社， 2003.3附錄a電路原理圖STUS9C524lIIIncfcfpp IIyi：i：PI 1L*il riiI'L Ahll ri和1ni tph ,1i«i riH P U和til斗Ph hh-41 1叫PMl riiKLiZaTt l1% |U<M|r*i ilTxi 事“酋RiNie+ 2嚴而1p+ iTnT)M ?Pt >l|llhfj riirt MT叮円1Pi ni兩Zpt ?審命；iT剛丿艸；xrzi.il-J icini>b"J rilAll沖17JR