畢業(yè)論文張冬冬-計時碼表-論文終稿

PAGE第27頁共29頁計時碼表設計[摘要]隨著科技的不斷進步和發(fā)展，電子技術在當今社會中所占據(jù)的地位也是越來越重要。其中當今單片機技術的不斷發(fā)展與普及，已經(jīng)是我們的生活變得日新月異。隨著科技的不斷進步和發(fā)展，秒表的設計及應用也變的越來越受到我們的關注，在當今無論文在生活，秒表對我們的作用也變的越來越大，尤其是當今的化工及石油產(chǎn)業(yè)中，對于秒表的使用的概念也變的更詳細。當今的科技發(fā)展對于秒表的精度要求也是越來越高。為了設計精度更高，本文通過對單片機于數(shù)字化控制，以及電路的智能化控制進行研究。本篇論文主要是通過研究數(shù)字秒表的設計與制作，以及在設計制作組所選擇的單片機型號為AT89S51單片機，電路板的設計，LCM1602液晶顯示模塊的選擇，以及對整個的秒表系統(tǒng)進行調(diào)試，最后將本文設計的單片機的內(nèi)部的定時器中斷程序進行程序更改，顯示出秒表可以計時準確，并且也很好的保證了單片機對數(shù)據(jù)信息的處理效率也非常高。[關鍵詞]AT89S51單片機；LCM1602液晶顯示模塊；秒表Abstract:Withtheprogressanddevelopmentofscienceandtechnology,electronictechnologyoccupiedpositionintoday'ssocietyismoreandmoreimportant.Oftoday'sdevelopmentofsingle-chipcomputertechnologyandpopularization,isourlifewitheachpassingday.Withtheprogressanddevelopmentofscienceandtechnology,thedesignandapplicationofastopwatchalsobecomesmoreandmoregettheattentionofus,intoday'spapersinlife,astopwatchonourrolealsobecomesmoreandmorebig,especiallyintoday'schemicalandpetroleumindustries,fortheconceptoftheuseofastopwatchalsobecomesmoredetailed.Today'sdevelopmentofscienceandtechnologytotheprecisionrequirementofstopwatchisalsomoreandmorehigh.Inordertodesignahigherprecision,basedonsinglechipmicrocomputerdigitalcontrol,andtostudytheintelligentcontrolofthecircuit.Thispapermainlythroughthestudyofthedesignandmanufactureofdigitalstopwatch,andproductionteaminthedesignoftheselectedsingle-chipmodelforAT89S51,thedesignofthecircuitboard,LCDdisplaymoduleLCM1602choice,andfinallythroughthestopwatchsystemdebuggingofthewhole,finallywillthispaperthedesignofsinglechipmicrocomputerinternaltimerinterruptprogramtochange,canshowastopwatchtimingaccuracy,andisalsoverygoodguaranteethesingle-chipmicrocomputerfordataprocessingefficiencyisveryhigh.Keywords:AT89C51singleslicemachine;LCM1602figurestubedisplay;stopwatch1引言 11.1秒表及其發(fā)展現(xiàn)狀 11.2設計目的及意義 11.3設計內(nèi)容 11.4課題設計要求 12方案論證 12.1顯示單元 12.2主控制部分 22.3系統(tǒng)方案 23器件的概述及選擇 33.1單片機的選擇 33.1.1AT89C51單片機性能介紹 33.1.2單片機最小系統(tǒng) 83.2LCD模塊概述 93.2.1LCD的分類 93.2.2LCD模塊的引腳 93.2.3寄存器的選擇及顯示地址 103.2.4LCM控制指令 114硬件設計 144.1單片機電路設計 144.1.1復位電路 144.1.2時鐘振蕩電路 144.2液晶顯示模塊電路設計 154.3報警電路設計 154.4系統(tǒng)硬件設計 165軟件設計 165.1軟件設計環(huán)境 165.2LCD液晶模塊程序設計 186系統(tǒng)調(diào)試 216.1測試儀器 216.2軟件調(diào)試 216.3硬件測試 22結(jié)論 22致謝 231引言1.1秒表及其發(fā)展現(xiàn)狀隨著科技的不斷進步和發(fā)展，秒表的設計及應用也變的越來越受到我們的關注，在當今無論文在生活，工作還是學習中，秒表隊友我們的作用也變的越來越大，尤其是當今的化工及石油產(chǎn)業(yè)中，對于秒表的使用的概念也變的更詳細。秒表本身作為一種測量時間的基本呢的測量工具。當今的科技發(fā)展對于秒表的精度要求也是越來越高。為了設計精度更高，并能顯示非常精確的顯示屏的設計也具有了非常高的要求。當前我們所使用的秒表說能夠測量到的最小的單位就是毫秒級單位。1.2設計目的及意義本文的只要目的就為了設計一款準確度極高，測量精確，體積較小，使用時所采用的計時單位及其反應速度都比較高的秒表。其中所采用的按鍵變得更加的靈敏。在本設計中，根據(jù)應用的需要，還在秒表的設計電路中設計并安裝了一個報警電路，這一電路的主要目的就是為了更好的保證對于每一次的清零操作都可以給操作者一個報警提醒。本設計為了節(jié)省成本，都是采用集成元器件進行設計，不但使電路結(jié)構(gòu)變得簡單，而且還是的秒表的操作變得更加方便。1.3設計內(nèi)容這一研究項目，主要的目的就是為了設計一款基于單片機的數(shù)字秒表系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的設計，主要是將單片機作為整個控制電路的核心部分。單片機本身可以設置定時計數(shù)器，并且通過其單片機的溢出標志位進行秒表計時單位的最小單位設置。在利用單片機內(nèi)部的邏輯電路，對其進行數(shù)據(jù)的累加及判斷，最終經(jīng)過這一系列的計算將內(nèi)部的一些實際的計算所得到的數(shù)據(jù)通過秒表本身所安裝的液晶屏進行數(shù)據(jù)顯示。在本次畢業(yè)設計的過程中們所研究的所研究的主控制和內(nèi)部的單片機的設計，需要根據(jù)一些必要的設計內(nèi)容進行單片機程序的更改。本設計的單片機選用的是AT89C51，設計的各項功能也是由它來實現(xiàn)。1.4課題設計要求本設計的主要目的就是通過MCS-51作為控制電路的基礎核心部分。通過單片機與外部的電路進行結(jié)合，設計成一款比較準確的測量系統(tǒng)。具體要求如下：（1）本設計通過設計一款基于單片機的時間測量系統(tǒng)。（2）在設計的過程中首先就是要設計秒表的電路部分，并且在51單片機內(nèi)部編寫對應的內(nèi)部程序，以便于更好的實現(xiàn)秒表本身的時間的設置。（3）誤差要求小于1%。2方案論證根據(jù)單片機本身的秒表的設計，可以將秒表的測量系統(tǒng)分為不同的部分。其中以秒表的計時部分作為其本身所具有的最小單位。根據(jù)這一功能，可以更好的通過單片機實現(xiàn)內(nèi)部程序的產(chǎn)生和實際的秒表的內(nèi)部車計算記過的顯示。其二就是利用單片機的秒表部分對其控制單元部分進行設計，以便更好的保證單片機系統(tǒng)的正常運行。2.1顯示單元方案一：所選擇的設計方案，主要是通過選用LCD形式的數(shù)碼管本身作為一種實際的顯示及測試部分。本文中的LCD顯示器其主要的設計結(jié)構(gòu)就是根據(jù)對LCD本身所具有的可以發(fā)光的二極管機器長條的顯示用的二極管。其主要的組成方式就是按照英文字母的a、b、c、d、e、f及g的排列順序進行組合排列，并且將其設計為八字的形狀，在設計中海通過選用的二極管對秒表內(nèi)部的小數(shù)點部分進行顯示。本文所設計的秒表其結(jié)構(gòu)就是可以保證秒表本身的計算速度不夠快、內(nèi)部電路對于電能的損耗較大、結(jié)構(gòu)本身所能夠占據(jù)更大的內(nèi)部安裝的空間大等。方案二：本文所選擇的設計方案，其主要的測量方案就是可以保證秒表的顯示部分設計的更加合理。在本次設計中根據(jù)需要將單片機與LCD液晶屏連接在一起，并且通過它顯示控制的內(nèi)容。此方案的主要優(yōu)點是：設計的主要部分就是保證秒表的內(nèi)部對于圖像的顯示清晰程度要高，電路的內(nèi)部電能的消耗比較低、秒表的整體的設計尺寸較小等優(yōu)點。2.2主控制部分方案一：此方案采用數(shù)字電路實現(xiàn)。所采用的數(shù)字電路的設計結(jié)構(gòu)就是可以保證秒表本身的計算速度不夠快、內(nèi)部電路對于電能的損耗較大、結(jié)構(gòu)本身所能夠占據(jù)更大的內(nèi)部安裝的空間大等。方案二：本設計所選擇的的設計方案，主要是更具單片機的內(nèi)部設計的功能進行實現(xiàn)。單片機有諸多優(yōu)點，我們可以利用所學的編程知識，來實現(xiàn)我們所想要的算術的算法和邏輯的控制，且單片機適用大多數(shù)編程語言，因而編程的自由度也較大。由于我們所選用的AT89C51單片機已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)當中得到廣泛應用，應用技術相對成熟，能夠很好地通過編程技術來實現(xiàn)對外部功能模塊的控制。2.3系統(tǒng)方案綜上所述,在對秒表的內(nèi)部的整個電路的顯示部分進行設計的過程中主要是選擇第二套設計案。在本次的設計中，主要通過選擇如圖4－1所示的，秒表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的測量電路，將這一設計電路作為本設計中最為主要的部分，其中其主要的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：秒表電路的控制器機器控制核心部分所選擇的單片機的型號，秒表本身所采用的主要的顯示單元就是選擇內(nèi)部的LCD顯示器、在對這一電路進行設計的過程中，選擇的開關電路的設計機器內(nèi)部電源報警信號的電路部分都經(jīng)過了嚴格的設計。單機片單機片AT89C51液晶顯示器報警電路按鍵電路圖2.1系統(tǒng)設計方框圖3器件的概述及選擇3.1單片機的選擇3.1.1AT89C51單片機性能介紹AT89C51是單片機的一種型號，是帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。AT89C51是由ATMEL制成的非常高效的微型控制器件，由于在單個的芯片中，是由閃爍存儲器和8位的多功能CPU組合而成。

1．所選單片機的主要特性：?與MCS-51兼容?4K字節(jié)可編程閃爍存儲器?壽命：1000寫/擦循環(huán)?數(shù)據(jù)保留時間：10年?全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz?三級程序存儲器鎖定?128*8位內(nèi)部RAM?32可編程I/O線?5個中斷源?可編程的，并且內(nèi)部的功耗比較低，采用串行通道設計2．管腳說明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：在進行設計的過程中所選擇的扥單片機的PO口有8個，也就是擁有的引腳數(shù)目為8。設計的根據(jù)設計需要，需要將單片機的P0口定義為數(shù)據(jù)地址位。

P1口：設計中的P1口的選取也是選擇具有8個引腳的單片機。這一選擇主要的內(nèi)部的引腳數(shù)目是根據(jù)4TTL門電流進行設計，因為它本身可以通過單片機的I/O口進行內(nèi)部數(shù)據(jù)的輸入輸出。

P2口：設計中所選擇的P2口的8個引腳，其結(jié)構(gòu)呢是采用雙向的輸入輸出接口，在單片機的內(nèi)部采用的是上拉電阻的設計，所選擇的4個TTL門電流，主要是作為單片機的輸入輸出口。在設計的這一電路中，選擇的P2口，其功能主要是為了輸出電流，設計的電路的管腳內(nèi)部，需要根據(jù)實際的電位進行設計，如果設計的內(nèi)部的電位變化比較大，或者電阻本身的值變高，就需要對P2口進行電路調(diào)整。。

P3口：在設計的國債中，所選擇的P3口，其主要機構(gòu)就是采用的8個引腳。作為數(shù)據(jù)的輸入輸出部分。對于內(nèi)部所涉及的電阻也是采用雙向的輸入輸出口，所選擇的4個TTL門電流，主要是作為單片機的輸入輸出口。在設計的這一電路中，選擇的。在設計時P3口管腳其主要作用就是用于數(shù)據(jù)輸入時，可以將數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部進行存儲。當單片機的P3口為高電平時。P3口的管腳就可以作為數(shù)據(jù)的輸出端。在設計中，所選用的AT89C51單片機，其主要的結(jié)構(gòu)就是P3口的作為數(shù)據(jù)的輸入輸出口，并且設計的其本身也具有特殊的功能，具體的功能介紹如下表所示：

口管腳備選功能?3.0RXD（串行輸入口）?3.1TXD（串行輸出口）?P3.2/INT0（外部中斷0）?P3.3/INT1（外部中斷1）?P3.4T0（記時器0外部輸入）?P3.5T1（記時器1外部輸入）?P3.6/WR（主要的設計進單片機外部的數(shù)據(jù)存儲）?P3.7/RD（其主要作用就是選通外部的數(shù)據(jù)存儲器）RST：復位輸入。在設計的過程中，需要根據(jù)實際的振蕩器的結(jié)構(gòu)進行，單片機的復位，在對其進行操作的過程中，需要對其進行RST引腳的設置。在這兩個設計的過程中年就需要對機器保持內(nèi)部為高電平。

ALE/PROG：在設計中所選的該引腳，其主要的功能就是，對單片機的外部存儲器進行操作訪問的過程中，可以允許單片機輸出相應的電平，其主要的作用就是可以保證單片機的地位字節(jié)更好的進行數(shù)據(jù)的存儲。在單片機正常運行時，電路中的ALE引腳的就可以將電路的外部脈沖以及電路的內(nèi)部的脈沖進行定位。在設計中紅ALE引腳自身的頻率可以設置為振蕩器頻率的1/6，根據(jù)電路的機構(gòu)呢不同且輸出的正脈沖信號的頻率始終保持不變。

/PSEN：在設計中，單片機的引腳還可以作為選通信號主要用于單片機的外部程序進行數(shù)據(jù)的存儲器。在內(nèi)部的機器周期中，需要對其進行兩次/PSEN有效是在外部程序的存儲。

/EA/VPP：設計的過程中所選擇的/EA的高、低電平也是不同的，需要根據(jù)需要對單片機的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，設計的單片機的引腳就會發(fā)生很大的變化，當設計的電路的設計為高電平時，就需要將單片機的結(jié)構(gòu)設計為內(nèi)部的架構(gòu)存儲器。

XTAL1：在本設計中所選擇的引腳其功能主要是為了更好地保持內(nèi)部時鐘工作電路以及內(nèi)部的電路可以進行反向振蕩放大器的輸入。XTAL2：在設計中這一引腳的作用就是為了更好的進行反向振蕩器的輸出。

3．振蕩器的特性：

在本設計中所選的振蕩器，其主要的功能就是對電路進行內(nèi)部輸?shù)姆糯?，將所需要的?shù)據(jù)進行輸入輸出，這些功能就是用過XTAL1和XTAL2這兩個引腳來實現(xiàn)的。不同的驅(qū)動條件，兩個引腳接法也略微不同，當由外部時鐘源驅(qū)動時，XTAL2引腳不接，雖然對該驅(qū)動器件脈寬沒有要求，但必須保證所要求的脈沖寬度，這是因為有些脈沖將會輸入到內(nèi)部時鐘信號，。4．芯片擦除：

需要根據(jù)需要將單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在對單片機的PEROM陣列以及單片機的三個鎖定位的過程中，需要將其設置為控制信號的正確組合，還需要保證單片機的LE引腳處于10ms的一直處于低電平。

在掉電的情況下，振蕩器就會被凍結(jié)，同時RAM當中的內(nèi)容也會被保存并凍結(jié)，其它芯片的功能也會被禁止，紙質(zhì)下一硬件復位。5.特殊功能寄存器MCS-51單片機在對其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行協(xié)調(diào)的過程中，主要通過控制內(nèi)部的、定時器、計數(shù)器，輸入輸出接口及其多個可以控制寄存功能的，具有特殊功能的內(nèi)部程序的寄存器。（1）A累加器根據(jù)設計的需要，在對單片機的結(jié)構(gòu)驚改進的時候，需要對單片機的特殊功能寄存器進行設置，就像需要選用一些最常用的為累加器，設計中的累加器A.B寄存器，其結(jié)構(gòu)主要是可以運算設置的數(shù)據(jù)指令，并且根據(jù)啥指令進行數(shù)據(jù)的加減乘等扥操作。（2）B寄存器這一寄存器，其主要的作用就是可以對內(nèi)部的數(shù)據(jù)之間進行乘、除的指令操作的過程中，可以將B寄存器的數(shù)據(jù)進行臨時的保存。另外還能夠?qū)纹瑱C內(nèi)部的A、B兩個數(shù)據(jù)當做不同的操作數(shù)進行數(shù)據(jù)的操作，其主要的計算結(jié)果將會被保存在AB寄存器內(nèi)部（3）程序狀態(tài)字PSW本設計中程序的狀態(tài)字被設計為一個8位的數(shù)據(jù)寄存器，參見圖2-8，其中PSW·1未用。表3.1狀態(tài)字PSWCYACF0RS1RS0OV-PCY（PSW·7）進位標志該位被稱為位累加器時，是在布爾處理機的情況下。通?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)計算的方式進行內(nèi)部邏輯程序之間的操作，此時還經(jīng)常會用到程序的中央處理機對單片機的內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲到累加器A內(nèi)部進行計算。②AC（PSW·6）輔助進位標志AC的主要作用是可以將其作為單片機的硬件并且對其進行置位操作，不但可以利用低4位向其內(nèi)部的高4位事項數(shù)據(jù)的操作及其運算。AC被用于BCD碼調(diào)整。詳見DAA指令。③F0（PSW·5）用戶標志位F0是的做藥作用是對單片機的用戶部分進行數(shù)據(jù)的④RS1，RS0（PSW·4，PSW·3）寄存器的主要的結(jié)構(gòu)就是實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)之間的控制位部分的選擇⑤OV（PSW·2）溢出標志：在設計的過程中，對于單片機的溢出狀態(tài)需要對其進行行算術指令操作，這些操作指令就需要由硬件置位或清零來實現(xiàn)的。當對單片機的結(jié)構(gòu)進行ADD加法操作過程時，單片機本身的溢出標志0V就需要設計為置位，此時的單片機就需要設置在6位向7進位的狀態(tài)，根據(jù)需要。要保持7位不向CY進位。根據(jù)設計的需要，就要對單片機的內(nèi)部進行DIV除法進行指令操作時，單片機的溢出標志位，就會根據(jù)需要向著除數(shù)進行操作。當單片機的除數(shù)設置為零時，OV=1，否則OV=0。⑥P（PSW．0）主要是指奇偶標志利用奇偶標志的作用，可以對發(fā)送端的數(shù)據(jù)進行置位或者清零。（4）棧指針棧指針的設計就是為了實現(xiàn)其本身所具有的特殊作用，就是具有8位的寄存功能。其主要的部分就是可以保證單片機的工作寄存器區(qū)很好的工作。的單元包括08H-1FH，在我們進行程序設計時會用到這些單元區(qū)域，為了避免沖突，（5）數(shù)據(jù)指針對于單片機的主要的數(shù)據(jù)指針而言，其本身主要是通過DPTR實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，其主要的作用就是具有16位的寄存功能。MOVXA，@DPTR和MOVX@DPTR，A這兩個指令常用于傳送功能。數(shù)據(jù)指針DPTR用作基址寄存器，是在我們訪問程序存儲器時發(fā)生的。3.1.2單片機最小系統(tǒng)文中主要的部分就是可以實現(xiàn)單片機的最小系統(tǒng)，通過這一部分的發(fā)揮其本身最主要的作用，可以對秒表的結(jié)構(gòu)進行更加詳細的設計。其框圖如圖3.1所示。微型單片機微型單片機復位電路電源輸入輸出電路振蕩電路圖3.1單片機最小系統(tǒng)框圖3.2LCD模塊概述3.2.1LCD的分類LCD的主要作用激素可以將其分為兩個部分，并且可以根據(jù)設計需要分為兩種分別是具有模式識別功能的LCD，還有另外的一種其主要的結(jié)構(gòu)就是可以實現(xiàn)內(nèi)部的LCD。在設計的過程中可以保證單片單片機的結(jié)構(gòu)，在選擇LCD的過程中主要針對單片機本身所具有的字符模式，并且能夠?qū)⒚氡淼脑O計過程中可以更加詳細的選擇LCD顯示屏。3.2.2LCD模塊的引腳通過以下的方式，通過對單片機的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行詳細的介紹。結(jié)構(gòu)是采用20字*2行的符模塊。圖3.2LCD模塊引腳圖表3.2LCD模塊引腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極3.2.3寄存器的選擇及顯示地址1．寄存器的選擇LCD內(nèi)部主要有兩個寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）。微控制器傳來的指令代碼主要存放指令寄存器（IR）中，而即將要顯示的數(shù)據(jù)主要存放在數(shù)據(jù)寄存器（DR）中。在本次設計中，還要根據(jù)單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對寄存器的進行選取，在設計中懸著DDRAM作為本次設計的特殊寄存器，，選擇的這一寄存器其結(jié)構(gòu)及功能主要是為了更好的顯示試驗數(shù)據(jù)。在設計中選擇的CGRAM，其主要是為了產(chǎn)生更多的字符，在對IR進行數(shù)據(jù)寫入的過程中，需要將一些數(shù)據(jù)預先存儲，之后根據(jù)需要再將其寫入DR，在這一設計中選擇的DR自動的將數(shù)據(jù)送入內(nèi)部的所對應的DDRAM地址，或者是內(nèi)部的CGRAM地址內(nèi)部。當我們選擇指令寄存器（IR），RS應為0；當數(shù)據(jù)寄存器（DR），RS應為1。如果數(shù)據(jù)寫入LCD控制器，則需要R/W=0；如果LCD控制器讀取數(shù)據(jù)時，則需要R/W=1。E：高電位使能信號線。表3.3LCD指令寄存器和數(shù)據(jù)寄存器的選擇ER/WRS功能說明100寫入命令寄存器101寫入數(shù)據(jù)寄存器110讀取忙碌標志及RAM地址111讀取RAM數(shù)據(jù)0XX不動作2.顯示器地址表3.4LCD模塊顯示地址1234567891080818283848586878889C0C1C2C3C4C5C6C7C8C9111213141516171819208A8B8C8D8E8F90919293CACBCCCDCECFD0D1D2D33.2.4LCM控制指令LCM提供了11項指令，如表3.5所示：表3.5LCM控制指令序號指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001IDS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001SCRL**6置功能00001DLNF**7置字符將會發(fā)生存貯器地址變換1101此刻字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址110顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙的標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)進入CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容在本文的設計過程中，根據(jù)實際的需要選擇1602液晶模塊，并且對其內(nèi)部的一些實際的操作指令進行更加具體的讀寫操作、從而更好的保證單片機在工作的過程中能夠更好的實現(xiàn)對LCD屏以及顯示屏內(nèi)部的光標的一些實際的操作（說明：0為低電平、1為高電平）指令1：01H為其指令代碼，在本設計中，需要根據(jù)設計指令功能，設置為顯示“清”，需要根據(jù)實際的設計及襖需要將光標位置復位到00H。指令2：這一選擇的指令其主要的功能就是可以讓光標恢復到其原本的地址位00H，也就是其實際的光標復位功能。指令3：光標和顯示模式設置I/D：當本設計中一些電路的結(jié)構(gòu)彩玉高電平的時候，此刻顯示屏的光標就能夠?qū)崿F(xiàn)右移功能，反之，如果電路的處于低電平狀態(tài)，其本身的光標就會實現(xiàn)左移的功能。指令4：顯示開關的控制。B：光標的主要功能就是可以實現(xiàn)電路的高低電平之間的轉(zhuǎn)換。C：光標有無的控制也由高低電平?jīng)Q定，高則顯示光標，低則沒有光標。D：整體單片機的實際的顯示功能是通過對單片機的結(jié)構(gòu)進行高低電平的實際控制。以便更好的實現(xiàn)內(nèi)部電平的控制。指令5：光標或顯示移位S/C：設計的單片機的內(nèi)部的一些具有文字功能的電平有時就會發(fā)生很大的變化，此時單片機的內(nèi)部的光標就會通過電平的移動帶動光標的移動。指令6：功能設置命令DL：在本設計中選用的4位總線是在高電平時，這時候選用的8位總線將會處于高電平。本設計中的F:5*10的點陣字符在設計時，需要根據(jù)電平顯示，對于5*7的點陣字符需要根據(jù)實際的情況設置為低電平顯示。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號BF：忙的狀態(tài)時，就會出現(xiàn)高電平。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。4硬件設計4.1單片機電路設計4.1.1復位電路考慮到秒表的內(nèi)部電路的設計需要，需要按照單片機內(nèi)部的所涉及德爾復位電路進行設計，需要討論一下電路的集成，以及自動復位的電路，將其融為一體。1）在對單片機的電路進行設計的過程中，需要滿足以下幾個方面的內(nèi)容：在設計單片機內(nèi)部電路的過程中，需要設計單片機本身的復位電路的，還要設計電路的內(nèi)部的電容所處的狀態(tài)。設計的單片機本身的電路，需要根據(jù)電路本身的結(jié)構(gòu)設計電路內(nèi)部的VCC處于上升狀態(tài)s。2）單片機內(nèi)部的電路需要根據(jù)單片機的復位端采用內(nèi)部的電阻將其與單片機本身的電源接通，進行電路的結(jié)構(gòu)手動復位。根據(jù)單片機內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)進行內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)，上位電路進行原理復位，其內(nèi)部的主要的設計原理圖如圖3.1所示：圖4.1上電復位原理圖4.1.2時鐘振蕩電路設計的單片機的內(nèi)部所具有一些時鐘信號，進行電路的時鐘設置，具體振蕩電路如圖3.2所示：圖4.2時鐘振蕩電路圖4.2液晶顯示模塊電路設計LCM1602單片機本身所在的，其本身所在的內(nèi)部的電路進行D0~D7，對其內(nèi)部的接口進行更加具體的設計，根據(jù)單片機的結(jié)構(gòu)，對單片機的接口進行設計，P2.4—P2.6分別接LCD的RS、RW、E三個控制管腳；R2用來調(diào)節(jié)LCD的顯示灰度；單片機的顯示模塊內(nèi)部的BLK與BLA。其本身的結(jié)構(gòu)需要根據(jù)單片機的結(jié)構(gòu)進行進一步的設計，在對其進行陰極和陽極的設。液晶顯示模塊電路圖如圖3.3所示：圖4.3液晶顯示模塊電路圖4.3報警電路設計對于單片機德爾結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設計，其內(nèi)部的報警電路設計，需要按照內(nèi)部的蜂鳴器進行電路的更改。對于其內(nèi)部的機構(gòu)進行更加具體的設計，單片機的內(nèi)部的報警電路圖需要按照圖3.4所示,電路的本身所具有的蜂鳴器需要按照一定的結(jié)構(gòu)進行設計。對于單片機的結(jié)構(gòu)，按照單片機的三極管采用0913對其進行實際的驅(qū)動。需要按照單片機內(nèi)部的引腳P2.0，需要根據(jù)P2.0自身輸出的內(nèi)部電路的低電平，當電路本身處于0時，按照單片機結(jié)構(gòu)需要按照內(nèi)部的結(jié)構(gòu)呢，選擇三極管進行信號的截止,，此時的單片機就會控制蜂鳴器聲音處于關閉狀態(tài)。圖4.4蜂鳴器報警電路圖4.4系統(tǒng)硬件設計在對對單片機的結(jié)構(gòu)電路進行設計的過程中，需要按照如圖所示的電路進行設計。其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理圖主要是由單片機、電路的顯示模塊、內(nèi)部電路的復位模塊、內(nèi)部電路的報警電路模塊等部分。在對單片機進行設計的過程中，需要對其產(chǎn)生一些不確定的時鐘信號。對其顯示模塊進行設計。硬件的電路圖如圖3.5所示：圖4.5硬件的電路圖5軟件設計5.1軟件設計環(huán)境KeilC51是51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。本設計所選用的KeilC51軟件不但能夠很好的向用戶提供更多的，而且非常便于用戶進行手工便于操作的Windows用戶操作界面，還可以向用戶提供更多的庫函數(shù)和集成開發(fā)調(diào)試工具。并且該軟件所生成的目標代碼容易理解，效率非常高等優(yōu)點。在本次設計中所需選用的匯編語言，其本身就具有執(zhí)行效率高的優(yōu)點。在此次畢業(yè)設計中我采用匯編語言程序。本課題選用ISIS系統(tǒng)作為單片機軟件的仿真，最主要的優(yōu)點是能夠支持單片機，且能夠仿真大多數(shù)電路和IC，操作方便，簡單易學，仿真結(jié)果真實可靠。該軟件的特點：=1\*GB3①首先該軟件系統(tǒng)能夠我們所要仿真的要求，并達到了仿真標準，優(yōu)點由于其它同類軟件。②此外，該軟件具有多種仿真功能③而且，在整個的系統(tǒng)所處的運行環(huán)境而言，內(nèi)部軟件的設計需要有很多的單片機所對應的型號。④最后，對于單片機的內(nèi)部的軟件結(jié)構(gòu)進行設計的過程中，需喲啊按照一定的功能進行仿真分析。2.十進制計數(shù)處理子程序流程圖如圖5.4所示：設置被除數(shù)10設置被除數(shù)10開始將數(shù)據(jù)除以十數(shù)據(jù)寫入屏幕保存余數(shù)和商結(jié)束圖5.4計數(shù)處理子程序流程圖程序如下：SKOW_LINE2:MOVB,#10;設置被除數(shù)DIVAB;結(jié)果A存商數(shù)，B存余數(shù)PUSHB;B壓入堆棧暫存MOVB,X;設置LCD顯示的位置ACALLLCDP2;由LCD顯示出來POPB;出棧MOVA,B;B為個數(shù)位INCX;LCD顯示位置加MOVB,X;設置LCD顯示的位置ACALLLCDP2;由LCD顯示出來RET5.2LCD液晶模塊程序設計1.LCD液晶模塊初始化流程圖如圖5.5所示：設置功能八位兩列設置功能八位兩列初始化開顯示屏光標顯示設置模式結(jié)束圖5.5LCD液晶模塊初始化流程圖INIT_LCD:MOVA,#38H;設置8行,2行,5*7點陣ACALLWR_COMM;調(diào)用寫指令子程序ACALLDELAY1;調(diào)用延時子程序MOVA,#0CH;開顯示,光標不閃爍ACALLWR_COMM;調(diào)用寫指令子程序ACALLDELAY1;調(diào)用延時子程序MOVA,#01H;清除LCD顯示屏ACALLWR_COMM;調(diào)用寫指令子程序ACALLDELAY1;調(diào)用延時子程序RET2.寫指令流程圖如圖5.6所示：NNYRS=0RW=0E=0WR_COMME=1結(jié)束忙碌？圖5.6寫指令流程圖WR_COMM:MOVP1,A;CLRRS;RS=0，選擇指令寄存器CLRRW;RW=0,選擇寫模式STEBE;E=1，允許讀或?qū)慙CMACALLDELAY1;調(diào)用延時子程序CLRE;E=0，禁止讀或?qū)慙CMRET3.寫數(shù)據(jù)流程圖如圖5.7所示：NNYRS=1RW=0E=0WR_DATAE=1結(jié)束忙碌？圖5.7寫數(shù)據(jù)流程圖WR_DATA:MOVP1,ASETBRS;RS=1，選擇數(shù)據(jù)寄存器CLRRW;RW=0，選擇寫模式SETBE;E=1，允許讀或?qū)慙CMACALLDE;調(diào)用延時子程序CLRE;E=0，禁止讀或?qū)慙CMACALLDE;調(diào)用延時子程序RET4.判斷忙碌程序流程圖如圖5.8所示：NNLCD=FFHCHECK_BFRS=0RW=1E=0Y忙碌？E=1結(jié)束圖5.8判斷忙碌程序流程圖程序如下：CHECK_BF：MOVLCD，#OFFH;此時不接受外來命令CLRRS;選擇指令寄存器CRLRW;選擇讀寫寄存器CLRE;禁止讀寫NOP;延遲1msSTEBE;允許讀寫JBLCD.7，CHECK_BF;忙碌循環(huán)等待RET6系統(tǒng)調(diào)試6.1測試儀器DS5102CA100MHZ雙信道數(shù)字示波器一臺DF17351SB5AB直流電源一臺奔四3.0計算機一臺萬用表一塊6.2軟件調(diào)試本課題，通過軟件的調(diào)試，即用軟件的仿真功能對所編寫程序?qū)崿F(xiàn)的結(jié)果進行判斷，及時的發(fā)現(xiàn)錯誤或硬件故障，并進行糾正，使最終結(jié)果趨于理論分析的結(jié)果。我們對所編寫的程序應逐個模塊進行調(diào)試，首先對某個模塊編寫的程序進行單獨調(diào)試，檢查最后的結(jié)果是否達到所預期的功能，并檢查連入電路中的接口是否正確。最后再總體模塊考慮進行調(diào)試。當我們進行軟件程序的編寫和調(diào)試時，應該注意：1.子程序的名稱不能一致；2.在對單片機的結(jié)構(gòu)進行設計的過程中，需要按照單片機的結(jié)構(gòu)進行內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行標點符號的輸入，再根據(jù)單片機內(nèi)部的KeiiluVsion3進行程序的編譯的過程中，需要按照不同的程序進行識別。在對單片機的結(jié)構(gòu)進行改進的過程中。內(nèi)部的子程序之間需要有一些內(nèi)部程序的傳遞，并且這些程序需要按照一定發(fā)的時間進行參數(shù)設置。根據(jù)單片機的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行程序的編譯。不但可以按照內(nèi)部的程序進行程序的仿真，根據(jù)內(nèi)部的程序進行信息的調(diào)試，根據(jù)單片機的結(jié)構(gòu)進行內(nèi)部程序的仿真。通過利用單片機的模擬軟件進行內(nèi)部程序的仿真。在Proteus軟件中，根據(jù)單片機的內(nèi)部的各個元素之間的關系進行單片機的硬件結(jié)構(gòu)進行內(nèi)部程序的設計，按照其最基本的結(jié)構(gòu)原理圖將內(nèi)部的主要的結(jié)構(gòu)進行連接。6.3硬件測試根據(jù)需要首先按照單片機的內(nèi)部的程序進行調(diào)試。分別不同的對各個模塊進行結(jié)構(gòu)的各個單元之間的模塊調(diào)試。以便于更好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性率。調(diào)試過程如下：1．AT89C51在對秒表的內(nèi)部的電路進行整體的測試的過程中，首先要做的就是對整個電路的結(jié)構(gòu)進行測試。單片機的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)需要，根據(jù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)電路進行測試，首先要做的就是對單片機的20個引腳的電壓進行測試，首先要看的就是20個引腳的電平是否為低電平。之后對40及31引腳進行電壓測量，看測量的結(jié)果是否為高電平，最后通過示波器對30引腳進行波形信號測量，當一切正常之后，可以證明單片機已起振。2．顯示部分調(diào)試根據(jù)單片機內(nèi)部程序的操作，需要對顯示屏的內(nèi)容進行清除，內(nèi)容清除完畢之后，就需要向液晶內(nèi)部寫入數(shù)字等內(nèi)容。3．整機調(diào)試對單片機和內(nèi)部電路分別都調(diào)試完畢之后，就需要將單片機部分與顯示器，電路板等部分進行相應的鏈接測試，在進行調(diào)試的過程中，需要對單片機的結(jié)構(gòu)進行保護,根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)進行內(nèi)部的硬件電路系統(tǒng)的調(diào)試，這樣就可以保證單片機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，另外對于單片機系統(tǒng)的整體的的抗干擾性進行調(diào)試。4．問題及其解決措施對于整個的單片機系統(tǒng)調(diào)試完畢以后，就需要對單片機的顯示屏的顯示出現(xiàn)問題。對于一些常見的問題就可以通過網(wǎng)絡查詢，或者查閱相關的文獻資料進行解決，最后通過查詢資料發(fā)現(xiàn)對于單片機所連接的液晶屏沒有在其內(nèi)部的端口是拉電阻。補上上拉電阻之后，顯示屏正常顯示。結(jié)論本課題所設計的基于單片機的數(shù)字秒表論文，硬件控制電路簡單，能達到所預期要求的結(jié)果。本水通過選擇AT89C51單片機，這一款單片機具有運行穩(wěn)定，體積小，維護安裝方便等優(yōu)點。在本設計中，內(nèi)部的數(shù)字電路需要按照定時器設置的中斷程序進行計時，其主要的目的就是為了減小秒表本身的計時誤差，確保系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。本設計通過proteus軟件進行設計調(diào)試和仿真，該軟件能夠滿足電路的需求、仿真結(jié)果精確、調(diào)試方便，實現(xiàn)了電路與處理器仿真的結(jié)合，可以在大多數(shù)單片機和嵌入式系統(tǒng)中應用。雖然本設計基本上實現(xiàn)了預期的理論要求，但自身仍需要改進。比如：存儲后的計時結(jié)果，沒辦法都區(qū)之后再進行顯示；計時結(jié)果的精確度還不夠高，存有一些誤差；功能單一，浪費硬件資源。通過本次畢業(yè)設計，不僅讓