(完整版)單片機(jī)簡易秒表課程設(shè)計..

1、單片機(jī)課程設(shè)計題目：簡易秒表系部：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)電一體化班級：094班名：學(xué)號：單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表目錄一 摘要1二 緒論22.1 單片機(jī)的發(fā)展.22.2 MCS-51系列單片機(jī)介紹4三 設(shè)計任務(wù)及要求5四 工作原理54.1七段數(shù)碼管概述54.2 MCS-51的引腳及相關(guān)功能7五 簡易秒表電路圖8六 流程圖9七 源程序10八 系統(tǒng)硬件設(shè)計11九 總結(jié)12十課程設(shè)計心得13參考文獻(xiàn)14單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表摘要單片機(jī)自70年代問世以來得到蓬勃發(fā)展，目前單片機(jī)功能正日漸完善：單片機(jī)集成越來越多資源，內(nèi)部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴(kuò)充資源就可以完成項(xiàng)目開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產(chǎn)品小巧美觀，同時

2、抗干擾能力加強(qiáng)，系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，使得它更加適合工業(yè)控制領(lǐng)域，具有更加廣闊的市場前景；提供在線編程能力，加速了產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)程，為企業(yè)產(chǎn)品上市贏得寶貴時間。此外單片機(jī)具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛、通用性強(qiáng)等突出優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)的設(shè)計目標(biāo)主要是增強(qiáng)“控制”能力，滿足實(shí)時控制的需要。本文的主要內(nèi)容是掌握各種單片機(jī)的結(jié)構(gòu)、接口、片上外設(shè)的特點(diǎn)，并利用自行制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)，完成一個簡單應(yīng)用（簡易秒表）的設(shè)計與軟件及硬件設(shè)計制作，讓讀者掌握數(shù)字單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計及單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用方法。1-單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表二 緒論當(dāng)前社會信息化建設(shè)在各地蓬勃發(fā)展，作為信息發(fā)布的終端顯示設(shè)備，

3、LED顯示屏己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工作和生活的各個方面，主要用于顯示文字、圖像、動畫等。LED顯示屏的應(yīng)用涉及社會的許多領(lǐng)域，主要包括：金融證券、體育場館、道路交通、郵政電信、商場購物中心等服務(wù)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)宣傳及信息顯示。LED是發(fā)光二極管的簡稱(LightEmittingDiode)。由于它具有亮度高、響應(yīng)速度快、低電壓、功耗小、耐震動、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，使其成為室內(nèi)外信息顯示終端的主要發(fā)光器件。LED顯示屏是20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的新型平板顯示器件，由于其亮度高、畫面清晰、色彩鮮艷，使它在公眾多媒體顯示領(lǐng)域一枝獨(dú)秀，因此市場空間巨大。LED顯示屏的發(fā)展可分為以下幾個階段：第一階段為1990年到1995年，

4、主要是單色和16級雙色圖文屏。用于顯示文字和簡單圖片，主要用在車站、金融證券、銀行、郵局等公共場所，作為公共信息顯示工具。第二階段是1995年到1999年，出現(xiàn)了64級、256級灰度的雙基色視頻屏。視頻控制技術(shù)圖像處理技術(shù)、光纖通信技術(shù)等的應(yīng)用將LED顯示屏提升到了一個新的臺階。LED顯示屏控制專用大規(guī)模集成電路芯片也在此時由國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出來并得以應(yīng)用。第三階段從1999年開始，紅純綠、純藍(lán)LED大量涌入中國，同時國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行了深入的研發(fā)工作，使用紅、綠、藍(lán)三原色LED生產(chǎn)的全彩色顯示屏被廣泛應(yīng)用，大量進(jìn)入體育場館、會展中心、廣場等公共場所，從而將國內(nèi)的大屏幕帶入全彩時代。2.1單片機(jī)的發(fā)展單

5、片機(jī)也被稱為微控制器(Microcontroller)，是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了1/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開

6、發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU,內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時控制計算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的

7、程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！LED顯示屏可以顯示變化的數(shù)字、文字、圖形圖像；不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境還可以用于室外環(huán)境，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點(diǎn)分不開的。這些優(yōu)

8、點(diǎn)概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。2.2MCS-51系列單片機(jī)介紹單片機(jī)的全稱是單片微型計算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）。為了使用方便，它把組成計算機(jī)的主要功能部件：中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定時/計數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路等都集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成了一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)。與通用的計算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要

9、求設(shè)計，因此它又被稱為微控制器（Microcontroller）。MCS51系列單片機(jī)是美國Intel公司于1980年推出的一種8位單片機(jī)系列。該系列的基本型產(chǎn)品是8051、8031和8751。這3種產(chǎn)品之間的區(qū)別只是在片內(nèi)程序存儲器方面。8051的片內(nèi)程序存儲器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片時已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去；8031片內(nèi)沒有程序存儲器；8751內(nèi)部包含有用作程序存儲器的4KB的EPROM。由于8051的編程需要制造商的支持，8751的價格昂貴，因此8031獲得了更為廣泛的使用。MCS51系列單片機(jī)優(yōu)異的性能/價格比使得它從面世以來就獲得用戶的認(rèn)可。Intel公司把這種單片機(jī)的內(nèi)核，

10、即8051內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。這些公司的這類產(chǎn)品也被稱為8051兼容芯片，這些8051兼容芯片在原來的基礎(chǔ)上增加了許多特性。本書應(yīng)用電路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它與MCS51單片機(jī)指令集兼容，同時它的內(nèi)部包含用作程序存儲器的4KB的基于FLASH技術(shù)的只讀存儲器。采用這款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存儲器導(dǎo)致電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，又克服了采用8751導(dǎo)致電路制作成本高的缺點(diǎn)。-3-單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表三 設(shè)計任務(wù)及要求1、掌握數(shù)碼管顯示控制系統(tǒng)的顯示原理，學(xué)習(xí)數(shù)碼管顯示數(shù)字和字符的編程方法.2、試設(shè)計一

11、簡易秒表，使得七段符顯示管的a-g分別接在單片機(jī)的P口上，輸出低電平時，顯示管點(diǎn)亮，要求從數(shù)字“0”顯示到數(shù)字“9”，延時間隔為1秒。四 工作原理4.1七段數(shù)碼管概述七段數(shù)碼管是單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器元件，可以用來顯示單片機(jī)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運(yùn)算結(jié)果等各種信息。單個七段數(shù)碼管的外形如圖4-1所示。七段數(shù)碼管有八個LED發(fā)光二極管分別構(gòu)成其7個字段和一個小數(shù)點(diǎn)，通過不同的字段和小數(shù)點(diǎn)亮滅組合可以顯示數(shù)字09、字符AF、H、L、P、R、U、Y、“”符號以及小數(shù)點(diǎn)“.”等圖形。組成七段數(shù)碼管的八個LED發(fā)光二極管的連接方法通常是將其其中一極接在一起形成一個公共極，剩下一個極作為個字段的控制極。將八個

12、LED發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成的公共極的七段數(shù)碼管稱為共陽極七段數(shù)碼管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，而將這八個LED發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成的公共極稱為共陰極七段數(shù)碼管。要點(diǎn)亮共陽極數(shù)碼管對應(yīng)的字段，需要公共極接高電平，同時對應(yīng)段控制極接低電平，同時對應(yīng)段控制極接高電平。通常應(yīng)用中將ag、dp控制極依次有地位接到高位控制線，由此我們可以得到共陽極、共陽極數(shù)碼管的字型碼，如圖6-1所示。讓七段數(shù)碼管對應(yīng)段可控制極得到表61中所示的高電平，則在數(shù)碼管上就會顯示對應(yīng)字符，這是單片機(jī)控制七段數(shù)碼管顯示的核心。單片機(jī)控制單個七段數(shù)碼管的最簡單方法就是直接使用一個并口的八個I/0引腳分別接數(shù)碼管的八個端控

13、制極，然后編寫單片機(jī)程序通過此并口給數(shù)碼管對應(yīng)引腳提供相應(yīng)電平，就可以在其顯示內(nèi)容了。需要注意的是，因各段的發(fā)光二極管額定電流一般為10mA左右，所以需要保護(hù)數(shù)碼管。表4-1共陽極、共陰極數(shù)碼管的字符碼表-5-單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表圖4-1七段數(shù)碼管外形圖與引腳圖nfpQIoL/C廠：上-9-4.2 MCS51的引腳及相關(guān)功能40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和1/O引腳。如右圖1. ）電源：注：用萬用表測試單片機(jī)引腳電流一般為0v或者5v，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，但有時候在單片機(jī)程序正在工作時候測試結(jié)果并不是這個值而是介于0v-5v之間，其實(shí)這之是萬用表反映沒這么快而已，

14、在某一個瞬間單片機(jī)引腳電流還是保持在0v或者5v的。2. ）時鐘：XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。40393337轉(zhuǎn)35343332初987054321222222222(T2P1.0匚T2EXP1.1匚F12CP13匚P14亡(MOSIPi5亡MISOF16C(SCKJP17CRSTC(RXDJ-P3QC<TXDF31匚IINTO)P32匚(INTIF33C(TOP34C(T1>P3.S匸(WR)R36E(RDP37EXTAL2匚XTAL1匚GND匚 vcc二IPOO(ADO) PO1(AD1 PO2(AD2) P03(AD3)口P04(AD4 F05(A

15、D5) P0.(AD6二IPQ.7(AD7) EAVPP ALBPROG PSEN二IP2.7(A15二IP2.6(A14二IP2.5(Al3 P24(A12 P23(A11 P2.2(AW)二IP2A(A9) P2.O(A0)3)控制線：控制線共有4根，ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖 ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。 RST(Reset)功能：復(fù)位信號輸入端。 VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPRO

16、M編程電源。 EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。 Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。4.)I/O線80S51共有4個8位并行I/O端口：PO、Pl、P2、P3，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)五簡易秒表電路圖39FC2山-H_-H_-H-H-H-叫FFffffff1IF活/5總7TfNF_HH-DP2圧芒陀世陀陀陀販販狂E/TXRXFL19x£NTONTLolM1.1圧1.31.41.51,61,7IITTppppppFpC1TAL21S91£1±15單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表-#-

17、六流程圖單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表七源程序SecondEQU30H;定義變量Second的存儲地址為30H單元ORG0000H;指定程序起始地址為0000HLJMPMAIN；跳到MAIN程序段執(zhí)行ORG0030H；指定MAIN程序段的起始地址為0030HMAIN:MOVSecond,#00H；給Second變量賦初值為00HNEXT:MOVA,Second；將Second變量放累加器A中MOVDPTR，#TABLE；把TABLE表的表頭地址賦給DPTR，準(zhǔn)備查表MOVCA,A+DPTR；用查表法得到字段碼MOVP2,A；將字段碼送到P2口，顯示數(shù)字LCALLDELAY；調(diào)用DELAY延時程序段，實(shí)

18、現(xiàn)1秒延時INCSecond；Second自變量增加1MOVA,Second；將新的Second變量送到累加器ACJNEA,#10,NEXT；用CJNE語句判斷累加器A中的Second變量是否達(dá)到10，如果未達(dá)到10，則返回NEXT處，顯示新的Second變量值LJMPMAIN；如果Second變量達(dá)到10，則返回START讓其變?yōu)榱鉊ELAY:MOVR5,#10；實(shí)現(xiàn)1秒延時的延時程序段D2:MOVR6,#20D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1DJNZR5,D2RET；返回調(diào)用DELAY程序段的語句處TABLE:；共陰極數(shù)碼管0-9字段碼表DB3FH,06H,5BH

19、,4FH,66H,6DH,7DH,07H,6FHEND；程序結(jié)束八系統(tǒng)硬件設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下原則：1、盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。2、系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有

20、適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開發(fā)。3、硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)殃，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實(shí)現(xiàn)長，且占用CPU時間。4、系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。5、可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件設(shè)計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。6、單片機(jī)外圍電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強(qiáng)驅(qū)動能力或減少芯片功耗來

21、降低總線負(fù)載。7、盡量朝“單片”方向設(shè)計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強(qiáng)，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機(jī)片內(nèi)集成的功能越來越強(qiáng)，真正的片上系統(tǒng)SoC已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，如ST公司新UPSD32XX系列產(chǎn)品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復(fù)位電路等等。九總結(jié)單片機(jī)是當(dāng)前流行的控制技術(shù)，使用簡單、功能強(qiáng)大、成本也很低，對于我們以后的工作有很大用處，這次課設(shè)我們用單片機(jī)來完成不僅提高了我們對單片機(jī)的興趣，而且使我們所學(xué)知識在實(shí)際中得到應(yīng)用，提高了我們的應(yīng)用能力。課設(shè)使用了點(diǎn)陣，我們上課并沒有學(xué)習(xí)這

22、方面的內(nèi)容，通過我們查資料，很快領(lǐng)會了點(diǎn)陣的使用方法，課設(shè)使用了多種軟件幫助設(shè)計，讓我們對設(shè)計方法有了進(jìn)一步了解，而且我們設(shè)計了不同的顯示內(nèi)容，讓我們對點(diǎn)陣的顯示有了基本的掌握，我們感覺很有成就感。我在這個學(xué)期做了一個單片機(jī)的小項(xiàng)目，對單片機(jī)已經(jīng)比較熟悉，這次課設(shè)并沒用感覺到很難，我們小組分工明確，各負(fù)其責(zé)，我主要負(fù)責(zé)軟件的設(shè)計與調(diào)試。經(jīng)過我們?nèi)齻€的共同努力，很快便將仿真結(jié)果做了出來。作出的結(jié)果可能不能讓老師十分滿意，但我們已經(jīng)為我們的成果歡呼雀躍了。這只是一次簡單的課設(shè)，在實(shí)際中的應(yīng)用還會更難，這都需要我們不斷的學(xué)習(xí)新的技術(shù)，不斷提高自己的應(yīng)用能力。13-單片機(jī)課程設(shè)計簡易秒表十課程設(shè)計心得二十一世紀(jì)，一個信息的時代。至改革開放以來全國經(jīng)歷了幾次全國性計算機(jī)普及高等學(xué)校的計算機(jī)教育發(fā)展十分迅速，所以學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是一種必然的要求。許多高