單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--秒表定時(shí)器(共17頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 秒表計(jì)時(shí)器 系 部： 信息與控制工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 2011年 12月 8 日專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求······························&

2、#183;··············12 設(shè)計(jì)方案··································

3、·················23 硬件電路設(shè)計(jì)·······························

4、83;···············74 軟件設(shè)計(jì)·································&#

5、183;·················85 結(jié)論·······························

6、83;······················12參考文獻(xiàn)··························

7、83;·························141 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11課程設(shè)計(jì)的目的1.1.1根據(jù)單片機(jī)課程所學(xué)內(nèi)容，結(jié)合其他相關(guān)課程知識(shí)，設(shè)計(jì)電子秒表，以加深對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；1.1.2 熟悉匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)方法，熟悉51系列單片機(jī)的使用；1.1.3掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能

8、模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、I/O口、串行口通訊等功能；1.1.4掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)。12課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及按鍵來(lái)設(shè)計(jì)秒表計(jì)時(shí)器。基本要求：用AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)2位LED數(shù)碼顯示“秒表”， 顯示時(shí)間為0099秒，每秒自動(dòng)加一。當(dāng)按“開(kāi)始”按鍵，開(kāi)始計(jì)數(shù)，數(shù)碼管顯示從00開(kāi)始每秒自動(dòng)加一；按“暫?！卑存I，系統(tǒng)暫停計(jì)數(shù)，數(shù)碼管顯示當(dāng)時(shí)的計(jì)數(shù)；按“復(fù)位”按鍵，系統(tǒng)清零，數(shù)碼管顯示00。13課程設(shè)計(jì)的要求1.1.1利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)秒表, 要求能實(shí)現(xiàn)秒表

9、的啟動(dòng)、停止和復(fù)位。1.1.2焊接電路，編制程序，實(shí)現(xiàn)秒表計(jì)時(shí)器的基本功能，并完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。1.1.3課程設(shè)計(jì)期間遵守紀(jì)律，注意安全，愛(ài)護(hù)設(shè)備，合理分工，加強(qiáng)合作。2 設(shè)計(jì)方案21設(shè)計(jì)方案介紹及工作原理說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行計(jì)時(shí)并在數(shù)碼管上顯示時(shí)間，則可利用pretues仿真軟件設(shè)計(jì)電路并仿真STC89C51。使用STC89C51單片機(jī)作為核心控制部件，采用12M晶體振蕩器及微小電容構(gòu)成振蕩電路；用兩個(gè)四位一體共陽(yáng)極或共陰極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤(pán)和復(fù)位電路完成此秒表的計(jì)時(shí)、清零、停止各項(xiàng)功能。對(duì)于時(shí)鐘，它有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)

10、振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大。 LED數(shù)碼顯示器有如下兩種連接方法：共陽(yáng)極接法：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極通過(guò)電阻與輸入端相連。 鍵盤(pán)部分方案：鍵盤(pán)控制采用獨(dú)立式按鍵，每個(gè)按鍵的一端均接地，另一端直接和P1口相連，在按鍵和P1口之間通過(guò)10K電阻與+5V電源相連。鍵盤(pán)通

11、過(guò)檢測(cè)輸入線(xiàn)的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個(gè)鍵被按下了，這種方法操作速度高而且軟件結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，比較適合按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合，這種獨(dú)立式接口的應(yīng)用很普遍。顯示部分方案：顯示部分采用動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)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(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)

12、碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示是利用人眼視覺(jué)暫留特性來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示的。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時(shí)間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應(yīng)不過(guò)來(lái)，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在1ms左右，不能太長(zhǎng)，也不能太短。通過(guò)編寫(xiě)程序使用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器，以及軟件延時(shí)，中斷資源來(lái)實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時(shí)和相關(guān)控制。22數(shù)字式秒表硬件系統(tǒng)各模塊功能簡(jiǎn)要介紹2.2.1七段數(shù)碼管簡(jiǎn)介顯示控制過(guò)程：    

13、0; 如第一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字1，數(shù)字1對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制顯示碼為0xf9。     1、  首先將顯示碼送到單片機(jī)的PA口:PORTA=0XF9;      2、然后使能第一個(gè)數(shù)碼管的位碼：?jiǎn)纹瑱C(jī)的PC0口置1-PORTC|=(1<<PC0);     3、延時(shí)           執(zhí)行上述過(guò)程將在第一個(gè)數(shù)碼管上顯示數(shù)字1。重復(fù)上述過(guò)程，就可以依次點(diǎn)

14、亮每一個(gè)數(shù)碼管  輪流點(diǎn)亮每個(gè)數(shù)碼管的時(shí)間是及其短暫的，只有幾毫秒。如果出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，說(shuō)明上面第三步的延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。改變延時(shí)時(shí)間，加快掃描的頻率。2.2.2 STC89C51簡(jiǎn)介STC89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。主要性能： 與MCS-51 微控制器產(chǎn)品系列兼容。 片內(nèi)有4KB可在線(xiàn)重復(fù)編程的快閃擦寫(xiě)存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年

15、寬工作電壓范圍：Vcc可為2.7V到6V 全靜態(tài)工作：可從0Hz至16MHz 程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)加密保護(hù) 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線(xiàn) 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí) 可編程全雙工串行通道 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容2.2.3 74LS164簡(jiǎn)介74LS164 為8位移位寄存器,其主要電特性的典型值如下：  54/74164  185mW     54/74LS164 80mW當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QAQH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)

16、。當(dāng) A、B任意一個(gè)為，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0 為低電平。當(dāng)A、B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。 功能：CLOCK ：時(shí)鐘輸入端CLEAR： 同步清除輸入端（低電平有效） A，B ：串行數(shù)據(jù)輸入端QAQH： 輸出端 2.2.3 MAX232簡(jiǎn)介MAX232芯片是專(zhuān)門(mén)為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是

17、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳DNG、16腳VCC（+5v）。2.2.4 MAX813L引腳及功能 引腳功能

18、及工作原理(1)手動(dòng)復(fù)位輸入端（）   當(dāng)該端輸入低電平保持140 ms以上，MAX813L就輸出復(fù)位信號(hào).該輸入端的最小輸入脈寬要求可以有效地消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)。與TTL/CMOS兼容。(2)工作電源端（VCC）：接+5V電源。(3)電源接地端（GND）：接0 V參考電平。(4)電源故障輸入端（PFI） 當(dāng)該端輸入電壓低于125 V時(shí)，5號(hào)引腳輸出端的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?5)電源故障輸出端（) 電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健?6)看門(mén)狗信號(hào)輸入端（WDI）程序正常運(yùn)行時(shí)，必須在小于16 s的時(shí)間間隔內(nèi)向該輸入端發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，以

19、清除芯片內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器。若超過(guò)16 s該輸    入端收不到脈沖信號(hào)，則內(nèi)部定時(shí)器溢出，8號(hào)引腳由高電平變?yōu)榈碗娖健?7)復(fù)位信號(hào)輸出端（RST）上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200 ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。(8)看門(mén)狗信號(hào)輸出端（）正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門(mén)狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健? 硬件電路設(shè)計(jì)4 軟件設(shè)計(jì)41數(shù)字秒表工作流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化數(shù)碼管顯示按鍵判斷定時(shí)啟動(dòng)位取反按鍵2關(guān)閉定時(shí)器時(shí)間清零按鍵1NYYN電子時(shí)鐘工作整體流程圖開(kāi)始T0初始化程序處理退出中斷定時(shí)中斷42 STC51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表工作源

20、程序CLK EQU P2.5 SIN EQU P2.4S1 EQU P0.0S2 EQU P0.1S3 EQU P0.2S4 EQU P2.6S5 EQU P2.7S6 EQU P0.7SB EQU P1.0CLR_S EQU P1.1TIMER_ON EQU 20HORG 0000HSJMP STARTORG 000BHLCALL T0_SRETIORG 0030HSTART:/0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,/段碼MOV 60H,#0E7HMOV 61H,#05HMOV 62H,#0E9HMOV 63H,#0ADHMOV

21、64H,#00FHMOV 65H,#0AEHMOV 66H,#0EEHMOV 67H,#85HMOV 68H,#0EFHMOV 69H,#0BFH MOV 6AH,#08H /6 暫存MOV 70H,#0AHMOV 71H,#0AHMOV 72H,#00HMOV 73H,#00HMOV 74H,#0AHMOV 75H,#0AHCLR S1CLR S2CLR S3CLR S4CLR S5CLR S6MOV 30H,#12HCLR TIMER_ONMOV TMOD,#01HMOV TH1,#00HMOV TL1,#00HSETB ET0SETB EACLR TR0MAIN:JB CLR_S,NOT

22、_CLR /是否按下清零鍵MOV 73H,#00HMOV 72H,#00HCLR TIMER_ONCLR TR0NOT_CLR:JB SB,SKIP /開(kāi)始與停止,是否按下SB,是向下執(zhí)行，否跳到skipJB TIMER_ON,OFF/是否開(kāi)啟，為0位沒(méi)有開(kāi)啟，向下執(zhí)行開(kāi)啟。否則關(guān)閉SETB TIMER_ONSETB TR0SJMP SKIPOFF:CLR TIMER_ONCLR TR0SKIP:MOV R1,#70HCLR S1;LCALL DIS_NINC R1SETB S1;CLR S2;LCALL DIS_NINC R1SETB S2;CLR S3;LCALL DIS_NINC R1S

23、ETB S3;CLR S4;LCALL DIS_NINC R1SETB S4;CLR S5;LCALL DIS_NINC R1SETB S5;CLR S6;LCALL DIS_NINC R1SETB S6;SJMP MAINDIS_N:MOV A,#0FFH/clearLCALL PRINT_BYTEMOV A,R1/獲取暫存器內(nèi)數(shù)值A(chǔ)DD A,#60H/獲取碼值地址MOV R0,AMOV A,R0/獲取碼值CPL A/根據(jù)數(shù)碼管 共陰共陽(yáng)情況 是否取反LCALL PRINT_BYTE /send dataLCALL DELAYRET/向一位寄存器寫(xiě)于一字節(jié)PRINT_BYTE:MOV R0,

24、#08H/8個(gè)字節(jié)RLA:RLC A /右移1位CLR CLKMOV SIN,CSETB CLKDJNZ R0,RLARETDELAY:MOV R0,#0FFHDE1:DJNZ R0,DE1RETT0_S: /T0中斷程序MOV TH1,#00HMOV TL1,#00HDJNZ 30H,OUT_T0/定時(shí)器是否跑完設(shè)定變數(shù) ，是就向下執(zhí)行，沒(méi)有只是各位家1MOV 30H,#12H /初始化遍數(shù)MOV A,73HCJNE A,#09H,INC_G /各位是否為九MOV 73H,#00H /清零個(gè)位INC 72H /十位加1SJMP OUT_T0INC_G:INC 73HOUT_T0:RETEND5 結(jié)論本文主要從硬件方面說(shuō)明設(shè)計(jì)的總體思路和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，預(yù)期的設(shè)計(jì)目的是：能夠?qū)崿F(xiàn)秒表的基本功能，正常顯示.在設(shè)計(jì)過(guò)程中，曾經(jīng)遇到很多的障礙，設(shè)計(jì)圖經(jīng)過(guò)許多次的修改最后才定下來(lái)，但在調(diào)試的過(guò)程中又出現(xiàn)了問(wèn)題；并不沒(méi)有想象中的那么容易；再焊接過(guò)程中稍不注意就會(huì)出現(xiàn)管腳的錯(cuò)位，有些在硬件測(cè)試過(guò)程中才檢查出來(lái)。在設(shè)計(jì)中有好多問(wèn)題都是因?yàn)槔碚撝R(shí)不扎實(shí)