毕业设计（论文）-基于AT89C51单片机的秒表设计.doc

浙江工商职业技术学院毕业设计题目秒表设计姓名*学号*专业班级*系别机电工程学院指导教师*年*月*日浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计1秒表设计摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计内容为以AT89C51单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计内容以硬件电路设计，软件设计和PCB板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛。关键词：秒表；89C51；定时器；计数器浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计2目录摘要11绪论32设计方案论证32.1设计要求32.2方案论证33系统硬件电路设计43.1电路设计43.1.1晶振电路53.1.2复位电路63.1.3核心控制元件的确定与介绍63.1.4数码管简介73.1.5键盘输入部分83.1.6芯片擦除84系统程序的设计84.1主程序84.2显示子程序94.3定时器T0中断服务程序105调试125.1硬件调试125.2软件调试125.3软硬件联调125.4性能分析126系统调试127结束语13谢辞13参考文献13附表A元器件清单14附录B程序15附录C实物图19附录DPCB图20附录E原理图21浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计31绪论最早的计时工具为水漏和沙漏，时间以时辰计，虽然中国在唐朝最早发明了机械钟表，但是并没有产生更精确的计时量度。秒表的发明是西方科技进步的结果更是里程碑的意义。由于有了秒表，才有了瞬时速度的概念，才能够诞生物理学。由于要求的提高,能精确定时对于AT89C51在实际应用有着重要的意义.但是传统的软件定时方式由于时钟周期考虑不全容易引起累积误差,而采用定时器中断方式定时由于中断响应周期不确定性而产生的误差更具有非固定性的特点.文中从合理考虑各种指令执行周期、巧妙设置计数器初值、巧妙利用计数器溢出值、适时开关中断的角度出发给出了4种纠正各种误差方法。单片机把我们带入了智能化的电子领域，许多繁琐的系统若由单片机进行设计，便能做到电路更简单、功能更齐全的良好效果。若把经典的电子系统当作一个僵死的电子系统，那么智能化的现代电子系统则是一个具有“生命”的电子系统。而随着技术的进步，单片机与串口通信的结合更多地应用到各个电子系统中已成一种趋势。本设计就集于单片机来设计秒表。，通过串口通信动态传输数据，使秒表有了更多更完善的功能。单片机系统的硬件结构给予了秒表“身躯”，而单片机的应用程序赋予了其新的“生命”，使其在秒表面前具有电路简单、成本低、运行可靠等特色。所以这次的毕业设计对我们来说应该是很好的锻炼机会，这一课题让我对秒表的制作过程有了更深的了解。在硬件或软件方面更加熟悉其中的步骤和捷径,并且开发了自己的动手能力和对软件组织的思维方式。2设计方案论证2.1设计要求：1)秒表最大计时值为98.9999秒。2)六位数码管显示，分辨率为0.0001秒。3)通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统拥有正确的计时、暂停、清零功能。4)操作控制键三个。2.2方案论证：方案1：可以用分立元件来做，成本高、反而来的复杂些。方案2：可以用单片机来做，只要一块心片编写程序就可以。利用单片机来的简单。为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些。显示只有6位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的显示。单片机用AT89C51系列。硬件系统的总体构成框架如图2.1所示。浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计4图2-1硬件系统的总体设计框架3系统硬件电路设计31系统硬件电路设计秒表的硬件电路如图3.1所示，采用AT89C51单片机，最小化应用设计；采用共阴七段LED显示器，P0口输出段码数据，P2.0-P2.5口作列扫描输出，P1.1；P1.2口接三个按钮开关，用以功能设置。为了提供共阴LED数码管的驱动电压，用74HC541作电源驱动输出。采用12MHZ晶振，有利于提高秒表计时的准确性。图3-1硬件显示电路AT89C51P0单片机控制器P2P0ppp2六位LED显示器列驱动浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计5图3-2硬件控制电路3.1.1晶振电路单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，通常取（30±10）pF。石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。如图3-3：图3-3电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。浙江工商职业技术学院机电工程学院毕业设计63.1.2复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。如图3-4所示：图3-43.1.3核心控制元件的确定与介绍以89C51为CPU,设计方案的析，设计这样一个简单的应用系统，可选择带有EPROM的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。ATMEL公司生产的AT89C××系列单片机。采用MSC-51系列的单片机相比有两大优势：（1）片内程序存储器采用闪速存储器，使程序得写入方便，还有任意的擦写1000次使之更为方便。（2）提供了更小的芯片，使整个硬件电路的体积更小。它的体积较小、良好的性价比倍受电子爱好者青睐。本设计采用了MSC-5189C51单片机，具有程序加密功能且物美价廉，经济实用。如图3-5图3-58051单片机