课程设计（论文）-基于单片机的秒表系统设计.doc

沈航北方科技学院课程设计说明书课程名称 智能仪器设计技术 教 学 部 工学一部 专 业 测控技术与仪器 班 级 B841401 学 号 B84140117 学生姓名 刘 佳 指导教师 苏晓雯 2011年 12月 沈航北方科技学院课程设计任务书教 学 部 工学一部 专业 自动化 课程设计题目 基于单片机的秒表系统设计 班级 B841401 学号 B84140117 姓名 刘佳 课程设计时间: 2011年 12 月 5 日至 2011 年 12 月 23日课程设计的内容及要求：（一）主要内容利用单片机实验开发板、Proteus仿真软件设计单片机的系统电路，要求能够实现0-99秒便自动计时，LED数码管显示。并具有启动、停止、复位功能。（二）基本要求1、制定设计方案，并绘制出系统工作框图。2、按要求给出电路原理图；3、利用Proteus进行程序设计与调试。4、撰写一篇6000-8000字左右的课程设计报告。（三）主要参考书 余发山主编.单片机原理及应用技术.徐州：中国矿业大学出版社，2003. 杨凌霄编著.微型计算机原理及应用.徐州：中国矿业大学出版社，2004.（四）评语 （五）成绩指导教师 年 月 日负责教师 年 月 日基于单片机的秒表系统设计摘 要本文设计的是基于单片机的秒表模拟系统，本系统设计以AT89C51单片机为核心，利用单片机内部的定时/计数器进行中断定时实现起、停、归零操作，配合软件延时实现秒表计时，并用LED数码管动态显示计时结果，其结果范围为099.9秒。 关键字：单片机，秒表，系统设计，AT89C51单片机。目 录0.绪论：11.总体设计内容12 系统硬件设计22.1单片机的选用：22.2单片机主机系统电路的设计43软件设计分析43.1程序流程图：43.2子程序模块设计：74系统调试及结果85系统设计总结9课程设计体会10参考文献11附录1 元件清单12附录2 系统电路图13附录3 源程序14II基于单片机的秒表系统设计0.绪论：中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据 处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。 所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。 1.总体设计内容 1、利用单片机定时器/计数器中断设计秒表，从而实现秒、十分之一秒的计时。2、综合运用所学的单片机原理与应用理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计单片机应用系统的能力。 3、 通过本次系统设计加深对单片机掌握定时器、外部中断的设置和编程原理的全面认识复习和掌握，对单片机实际的应用作进一步的了解。 4、 通过本次系统设计，增强自己的动手能力。认识单片机在日常生活中的应用的广泛性，实用性。 本系统利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，通过采用proteus仿真软件来模拟实现。模拟利用AT89C51单片机、LED数码管以及控件来控制秒表的计数以及计数的开启/暂停/继续与复位！ 其中有两个数码管用来显示数据，一个数码管显示秒（两位），另一个数码管显示十分之一秒，十分之一秒的数码管计数从09，满十进一后显示秒的数码管的数字加一，并且十分之一秒显示清零重新从零计数。计秒数码管采用两位的数码管，当计数超过范围是所有数码管全部清零重新计数。2 系统硬件设计 Atmel89C51单片机芯片一个、LED数码显示管三个，低压电源、开关（按钮）两个、电阻、电容及导线若干。芯片介绍：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.1单片机的选用：Atmel89C51单片机的主要特点:4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 由于条件限制本系统采用软件模拟硬件系统，采用proteus软件进行模拟设计及调试工作。 图1 共阳极七段数码管引脚图图2 Atmel89C51单片机外部引脚图2.2单片机主机系统电路的设计图4 单片机主机系统电路3软件设计分析3.1程序流程图：（1）定时器1程序用定时器0实现定时1秒，定时器1实现定时10毫秒，定时初值都是0D8F0H，这里只写定时1秒的流程图，如下所示：图5 定时1秒流程图（2）主程序：采用分支结构，通过对按键的扫描，判断要实现什么功能，然后通过调用子程序来实现所需要的功能。图6 系统总流程图3.2子程序模块设计：（1） 延时功能的函数根据选用芯片的内部晶振周期与程序的执行周期推算出程序执行的经验延时。void delay() unsigned char i,j; for(i=90;i0;i-) for(j=200;j0;j-);（2） 时间进位函数从毫秒记起，每次自加满10进入下一循环即进一位。void setTime() second10+; if(second10=10) /*当十分之一秒计数到十后从零重新计时*/ second10=0; /*同时秒计时个位加一*/second1+;if(second1=10) /*当秒计数个位到十后从零重新计时*/second1=0;second2+; /*同时秒计时十位加一*/if(second2=6) second2=0; （3） LED管输数据并使之显示子程序通过给P3送入不同值，给十秒与秒显示LED送入显示值。P2为单独LED显示毫秒。void dispact() P3=0xfe; P0=table1second1; delay();P3=0xfd;P0=table1second2;delay();P2=table0second10;4系统调试及结果 利用51单片机设计一个1/100秒表，最大能显示99.99秒，具有置位，复位，启停等功能。用C语言编程，数码管显示！图7 调试运行结果5系统设计总结通过这次的秒表设计，我对一些专业知识和电子设计有了更深的了解，同时也尝试着去应用自己的所掌握的知识。本次设计主要是对已学习的模拟电子技术、数字电子技术和单片机的综合应用，同时加上电路等知识，设计完成了利用软件模拟的秒表。经过几天的奋战,我感受很深。 在设计过程中深感自己在培养动手能力这方面还需很大的努力。单片机课程设计不仅给我提供了一个很好的展现应用自己所掌握的知识的平台,又是检验自己所学知识的一次考核。在设计的过程中我也不可避免的遇到了很多的问题。尤其是在调试过程中,会因为某些原因出不来结果,但通过老师对我的帮助最后还是成功的完成了这次的设计。经过过这次的系统设计，我也发现了不少自己不会的知识，通过查询各方面资料，我也进步了很多，也学会了很多上课时没掌握的东西， 最后在调试结果出来后,我更是无比的兴奋,无比的自豪。总之,通过这次电子课程设计,我对自己的知识有了更好的掌握和应用,这使我在以后的学习和生活中受用终身。课程设计体会经过一个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时激情高涨到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在胡立夫老师的指导下，我顺利完成了课程设计。让我学到了以下几点：1、将学习的理论知识通过实验融会贯通，让我对它的理解更加深刻。对程序的编译过程了解透彻。2、本次课程设计以自己设计为主，因此培养了学习的积极性，让我能够独立去分析问题、发现问题、解决问题，更增强我与老师同学交流沟通和合作完成任务的能力。3、由于这次课程设计不仅设计编程方面的知识，还涉及了其它学科的知识，例如PROTEUS和Keil等的基本知识。程序是用汇编语言来编写的，这次课程设计让我在编程能力方面得到了提高。4、由于水平有限，实验程序运行有一定的限制，以后会加强改进。总之，通过这次课程设计，不仅加深了我对单片机理论方面的理解，将理论更好的运用的实践方面，而且锻炼了我们各方面的能力，培养了坚强的毅力和做事的耐心和细心，认识合作的重要性，虽然程序可能有一定的浪费资源，且较罗嗦，但这需要在实践中慢慢提高，还希望老师能够多多指导，促进我不断的进步。最后再一次感谢胡老师对我的悉心指导和无私帮助。参考文献1 余发山主编.单片机原理及应用技术.徐州：中国矿业大学出版社，2003.2 杨凌霄编著.微型计算机原理及应用.徐州：中国矿业大学出版社，2004.3 李群芳主编.单片机原理、接口及应用.北京：清华大学出版社，2005.4 陈忠平，曹巧媛等，单片机原理及接口.北京：清华大学出版社，2007.5 刘同法，陈忠平等，单片机基础与最小系统实践.北京：北京航空航天大学出版社，2007.6 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用.北京：清华大学出版社，2002.7 窦振中.单片机外围器件实用手册存储器分册.北京：北京航空航天大学出版社，1998.8 张靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真.北京：电子工业出版社，2007.9 林志琦，郎建军，李会杰等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真.北京：北京航空航天大学出版社，2006.10 李刚民，曹巧媛等.单片机原理及实用技术.北京：高等教育出版社，2005.附录1 元件清单元件名称型号数量单片机AT89C511发光LED7SEG-MPX2-CA7SEG-COM-CA2开关-2电阻-1晶振CRYSTAL1极性电容B76002V22790M0251电容-2 电阻排RESPACK-8 1附录2 系统电路图附录3 源程序#include reg51.Hsbit sta_end=P34;sbit reset=P37;unsigned char code table0=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char code table1=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /*共阳极段码*/*声明second10用于计数十分之一秒变化，second1用于记录秒的个*/ /*位,second2用于记录秒的十位*/unsigned int second10,second1,second2;bit bdata flag;/*以下是设置延时功能的函数*/void delay() unsigned char i,j; for(i=90;i0;i-) for(j=200;j0;j-);/*以下是设置时间的函数*/void setTime() second10+; if(second10=10) /*当十分之一秒计数到十后从零重新计时*/ second10=0; /*同时秒计时个位加一*/second1+;if(second1=10) /*当秒计数个位到十后从零重新计时*/second1=0;second2+; /*同时秒计时十位加一*/if(second2=6) second2=0; /*以下是向LED管输数据并使之显示的函数*/void dispact() P3=0xfe; P0=table1second1; delay();P3=0xfd;P0=table1second2;delay();P2=table0second10;/*以下是设置时间函数和输数据函数被此函数调用实现，利用定时器中断*/*十分之一秒刷新一次，实现十分之一秒进一*/Timer0 () interrupt 1 using 1 TH0 = (65535 - 50000)/256;TL0 = (65535 - 50000)%256;if(flag)setTime();dispact(