单片机原理及应用（1）课程设计报告-基于51单片机的秒表计时系统.doc

课程设计报告课程名称： 单片机原理及应用（1） 设计题目： 基于51单片机的秒表计时系统 成 绩： 姓 名： 学 号： 专业年级： 电信工程09级 学 院： 电气信息学院指导教师： 时 间： 2012年12月29日基于51单片机的秒表一、摘要： 在日常生活中，我们经常为了计时而采用秒表，在一些特殊场合，如体育比赛中，我们更希望计时更加精准。因此，希望我利用所学的知识设计一个计时器可以完成更精确的计时。它是利用51单片机控制LED数码管，实现00.00到99.99秒的计时，在Proteus软件上实现其电路设计和程序设计。它的设计也许比较简单，而且有可能达不到很多人的要求，但我相信通过我们过一步的学习，我们一定会制造出更好的系统，为社会大众服务。关键词：51单片机 LED数码显示管2、 设计要求1. 完成秒/微秒的依次显示并正确计数2. 秒微秒各段个位满10正确进位3. 利用四位一体数码管动态扫描完成秒、微秒显示：A：精度达10ms； B:可以启动; C:完成暂停4. 秒表暂停记录数据后能在原有基础上继续计时，而不是复位重新开始。即可以随时记时、暂停后记录数据3、 功能创新1. 在Proteus上实现电路设计，并仿真成功，且在万用板上焊接、调试成功2. 通过编程实现直接在LED数码管上显示计数值，并精确到1ms4、 硬件电路设计1. 系统设计框图 根据设计要求与思路，在Proteus软件上设计和仿真该系统的设计方案。硬件电路由5部分组成,即单片机电路，时钟电路，复位电路，显示电路，显示器控制电路 显示电路 输入电压 51单片机 时钟电路 复位电路 显示器控制电路 图3.12. 单片机系统设计电路本次设计采用ATmel生产的AT89C51作为控制芯片。AT89系列与MCS-51系列相比具有两大优势：一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便；二，提供了更小存储的芯片，使整个电路设计更小。它以较小的体积、良好的性价比备受亲睐。51单片机如下图： 51单片机管脚图3. 时钟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和两只电容就构成了单片机的时钟电路。电路中，电容C1和C2对震荡电路具有微调的作用，通常的取值范围为（30+10）pF。石英晶振选择6MHz或12MHz都可以，其结果只是机器周期时间不同，影响计数器的初值，此设计选择12MHz。时钟电路如下图： 时钟电路4. 复位电路复位电路时单片机的初始化操作，其主要功能是把单片机从0000 H单元开始执行程序。复位电路图如下： 复位电路5. LED显示电路LED显示器的驱动是一个非常重要的问题。显示电路有LED显示器、段驱动电路和位驱动电路组成。此设计不采用段驱动芯片和位驱动芯片，直接由单片机的P0口、P2口驱动，实现动态显示。数码管管教图如下： 7SEG-MPX4-CA数码管管教图6. 按键电路本次设计利用按键电路来完成数码管显示的启动，暂停和恢复。其电路如下： 五、软件设计与流程软件整体设计思路是以键盘扫描、中断处理和数码管显示作为三大模块。主程序调用显示扫描子程序，不断循环。采用定时器T1进行定时，外部中断及计数的开启与关闭受控于按键处理。（1） 主程序设计流程图（2）定时器中断子程序流程图：中断入口保护现场调用显示子程序恢复现场秒计数加1毫秒计数单元清010ms加1开中断重置定时器初值100次到否？60到否？秒计数单元清0分计数加1调用拆字子程序返回YYNN（3）显示子程序流程图： 子程序入口保护现场选通数码管开关数据存入缓冲区R0#50H，DPTR#DOT指针加1恢复现场返回判断一帧发送完毕？6、 仿真电路图元件规格数量单片机AT89C511按钮3晶振12MHz1个起振电容33pF瓷片电容2个复位电容30uf 25 V电解电容1个排阻RESPACK-81个四位一体显示管共阳极1个DIP封装插座40脚集成插座1个排线/若干仿真图七、利用Keil uVision4生成机器码点击 Project(专案)选单，选择弹出的下式选单中的“New VisionProject ，接着弹出一个标准 Windows 档案对话窗口，在“储存 于中选择您要存放的资夹，一个项目最好存在一个资夹内，此资夹存在， 请先建它，或按“建新资夹”按钮以建新资夹。在“档名中输入您的第二个项目名称， “存档类型为 uvproj，这是 Keil Vision4 项目档 案预设的扩展名，以后只要直接点击此项目文件，即可打开此项目。选择所要的单芯片型号，这里仍然选择常用的Ateml公司的AT89S51。在弹出的“Description”方块内，会简单的介绍 AT89S51有么功能及特点。点选 OK 按钮后，会出现询问你是否需要拷贝标准的8051启动码程式到你的项目资夹，并且将此档案加入项目“Copy Standard 8051Startup Code to Project Folder and Add File to Project”，点选“否”后，就可以进程序的编写。然后点选“file”下的“New”建立空白文档。把源程序复制到里面，并点击“file”下的“Save”进行保存，然后取“Options for target Target 1 ”，再来切换到 Output 标签页，只要勾选“Create HEX File”关闭即可。鼠在屏幕左边的 Source Group1 资夹图示上右键单击，弹出一选单，如图 2-8 所示，在这能做在项目中增加减少档案等操作。选“Add Files to Group Source Group 1 弹出档案窗口，选择刚刚储存的档案，按下 Add 按钮，将此.c档案加入到此专案中。按下 close 按钮，关闭档案窗口程序已加到此项目中。八、电路调试与故障排除电路接好后，接上电源发现LED数码管显示很暗，可在数码管位选端接NPN三极管作为驱动，使数码管变亮。九、 源程序代码ORG 0000H LJMP START ORG 0003H ;外部中断0入口地址 LJMP IN0BUT ORG 0013H ;外部中断1入口地址 LJMP IN1BUT ORG 001BH ;定时器T1中断入口地址 LJMP T1KOU START:MOV SP,#60H MOV 50H,#00 MOV 51H,#00 MOV 52H,#00 MOV 53H,#00 MOV TMOD,#10H ;定时器T1初始化 MOV TL1,#0F0H ;设定初值 MOV TH1,#0D8H MOV DPTR,#DOT SETB EA ;开中断 SETB IT0 ;开外部中断0控制位 SETB EX0 ;开外部中断0中断 SETB IT1 ;开外部中断1控制位 SETB EX1 ;开外部中断1中断 SETB TR1 ;开定时器T1控制位 SETB ET1 ;开定时器T1中断 WJ:LCALL DISPLAY ;调用显示子程序 LJMP WJ T1KOU:MOV TL1,#0F0H ;重装定时初值 MOV TH1,#0DBH LCALL NBCD ;调用定时器中断服务程序 RETI IN0BUT:SETB TR1 ;开定时器T1中断 RETI IN1BUT:CLR TR1 ;关定时器T1中断 RETI NBCD:MOV A,50H MOV 50H,A ADD A,#1 ;毫秒加一 MOV 50H,A CJNE A,#0AH,EXIT ;判断毫秒值是否为10 MOV 50H,#00 ;毫秒值清零 MOV A,51H MOV 51H,A ADD A,#1 MOV 51H,A CJNE A,#0AH,EXIT MOV 51H,#00 MOV A,52H MOV 52H,A ADD A,#1 MOV 52H,A CJNE A,#0AH,EXIT MOV 52H,#00 MOV A,53H MOV 53H,A ADD A,#1 MOV 53H,A CJNE A,#0AH,EXIT MOV 53H,#00 EXIT: RET DISPLAY:MOV R0,#50H ;显示数据缓冲区，首选地址送R0 MOV R3,#01H MOV A,R3 LOOP:CJNE R0,#52H,LOOP1 MOV P2,A MOV A,R0 ;取欲显示数据 MOVC A,A+DPTR ;查得字形码 SUBB A,#10000000B MOV P0,A LCALL DL1 ;调用延时子程序 INC R0 ;指向下一个显示数据地址 MOV A,R3 JB ACC.3,ELD1 ;扫描到第四个显示位否 RL A ;扫描到扫描位左移一位 MOV R3,A SJMP LOOP LOOP1:MOV P2,A MOV A,R0 ;取欲显示数据 MOVC A,A+DPTR ;查得字形码 MOV P0,A LCALL DL1 ;调用延时子程序 INC R0 ;指向下一个显示数据地址 MOV A,R3 JB ACC.3,ELD1 ;扫描到第四个显示位否 RL A ;扫描到扫描位左移一位 MOV R3,A SJMP LOOP ELD1:RET DOT:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H DB 92H,82H,0F8H,80H,90H DL1:MOV R7,#50 ;延时子程序 DL:MOV R6,#100 DL6:DJNZ R6,DL6 DJNZ R7,DL RET END十、 心得体会该设计在单片机系统上采用数码管显示，直观简洁；采用定时器中断，计时准确。可随时启动、停止、清零。 设计、调试大型程序时，需先根据要求划分模块，优化结构；再根据各模块特点确定何为主程序，何为子程序，何为中断服务程序，相互间如何调用；再根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图；最后才根据各模块流程图编制具体程序。调试时应先调主程序，实现最基本最主要的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌，直至各模块联调、统调，实现全部功能。本例子将整个程序划分为按键扫描程序子程序，显示子程序，定时器中断服务子程序三大模块。三大模块运行协调一致，既保持了动态显示的稳定性，又保持了键盘的可靠性，还保持了秒计时的准确性，较好地实现了全部功能。 通过一周的设计学习，让我了解了设计电路的程序，以及电子秒表的原理与设计。同时在软件设计编程上，让我了解到很多编程方面的技巧，并且使我对单片机的各个引脚的功能有更深入的了解，巩固了单片机的书面知识，发现了以往在学习中忽视的东西，明白了在实际的设计工作中只有书面知识是不足的，只有在自己的实践中才能发现问题并解决问题，从而不再犯眼高手低的错误。在此次的设计过程中，更进