单片机课程设计报告-秒表设计.doc

单片机结课设计报告 设计课题：秒表设计 专业班级： 学生姓名 学号： 指教教师： 设计时间：2014年10月22日-10月29日目录一、 设计任务和要求.3（1）设计任务.3(2)设计要求.3二、 设计方案与论证.3三、 单元电路设计与参数计算.4（1）时钟电路.4（2）按钮电路.4（3）显示电路.5（4）单片机.5四、 原理图及器件清单.6( 1 )总原理图.6（2）PCB图.7（3）Proteus仿真图.7（4）元器件清单.8五、 安装与调试.8（1）安装.8（2）调试.8六、 性能测试和分析.9七、 结论和心得.9八、 参考文献.9秒表设计一、 设计任务和要求（1）设计任务用AT89C51设计一个3位的LED数码作为“秒表”。（2）设计要求显示时间为0.0-99.9秒，每0.1秒自动加1，另外设计一个“开始”键、一个“复位”键和一个“停止”键。秒表可单独分别计时，且最多可计5次。二、方案设计与论证本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图2-1所示。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两种方式，比较电路的复杂程度，本设计选择了按钮电平复位电路，其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，不管使用何种数码管，P0口作为I/O使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。另外，因为单片机的4个并行I/O口的输出电流一般是1mA,短路电流为4mA左右，而数码管的最少驱动电流也需要10mA，因而不管在使用共阴数码管时，单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流，才能驱动数码管。为了使电路简单化，本设计选用共阳数码管。 但根据显示方式的不同选择，我们可以有几种方案：方案一：使用静态显示方式。静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的断码输出將维持不变，直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个8位并行I/0口。如果另外想扩展单片机功能，则能使用的输出管脚很是有限。方案二：使用动态显示方式。这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阴或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。这种显示方式，简化了硬件电路，特别在多位数码管显示时尤为突出。本小组尝试了各种方案，在此报告中以静态显示方式为例说明。（动态显示方式省略）单片机AT89C51显示电路按钮电路时钟电路 图2-1三、单元电路设计与参数计算注：/单元电路设计中的网络标号的数字即为单片机的管脚/（1）时钟电路 图3-1 时钟电路如图3-1所示，时钟电路的晶振频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。晶振频率根据设计需要设为12MHz，又根据谐振性质，电路中的电容C1、C2选择为30pF左右。该电容的的大少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。（2）按钮电路 图3-2a 图3-2bA、复位按钮根据计算容抗的公式以及并联电阻变小的性质，可以知道，当S13断开时，C3的容抗大，管脚9处的电位U9为电阻R3上的压降，因而U9为低电平，复位键无效。当S13按下时，R2与C3的并联阻抗变小，R3上的压降增大，U9为高电平，复位键有效，实现复位功能。本设计中C3取值22uF，电阻R2取值100欧姆，R3取值1K欧姆。具体电路如图3-2a所示。B、开始，停止、翻页按钮 电路如图3-2b所示（3）显示电路P1口控制显示的是十位，p0口控制显示的是个位，P2口控制显示的是十分位。不同的数码管显示方式，对应的最适合的共阴或者共阳级的数码管也不同。静态显示的适宜选共阳的数码管，动态显示的适宜选共阴的数码管。如果动态显示方式下选择共阳的数码管，位选端直接用单片机驱动则数码管的亮度不够，因而应该在位选端使用上拉电阻以提高数码管的驱动电流，但因为显示那个的数据段选的数目不同，故而需要用电阻对各段进行限流，以保证显示的每个数据亮度相同。相同情况下，静态显示的数码管的亮度要比动态的亮。（4）单片机单片机的程序可用汇编语言也可用C语言，为了提高使用汇编语言的能力，本设计特用了汇编语言了编写程序主程序流程图如下所示，具体程序见电子档。主程序流程图：程序开始程序初始化P1.7=？0开各中断P3.3=？0计五次？翻页调用显示子程序关定时器复位四、总原理图及元器件清单(1)总原理图（2）PCB图（3）Proteus仿真图（4）元器件清单1) AT89C51的引脚图和数码管5101BS的引脚图 图4-3a AT89C51引脚图 图4-3b 5101引脚图2）元器件总清单元件名称数量备注元件名称数量备注5101B3块AT89C511块按钮4个排阻1个8个引脚拨动开关1个电容2个33pF发光二极管1个红色电容1个100uF电阻2个1K晶振1个12MHz电阻1个100殴连接器con2五、安装与调试（1）安装制板的顺序依次是：画原理图、做封装、在原理图中添加元器件对应的封装、布PCB板、改焊盘大少、打印PCB图、用快速制板机将PCB图烤制到铜板上、腐蚀铜板、钻孔、放置元器件、烙铁焊好器件。一块电路板就安装完毕了。（2）调试将外部电源接至电路板上，检验电路板是否完全实现设计要求。本设计中，发现按钮功能完全符合设计要求，但是数码管的显示中有些段码不亮，从而显示的数据乱码，用万用表检测对应的管脚是否有电压，发现焊盘有虚焊，引脚与引脚之间有短路，排查后电路板实现设计要求。六、性能测试与分析所制电路板虽然能实现设计中要求的功能，但是在实际使用中还是存在着许多缺陷。这块电路板不能随意查看记录的数据，而是必须在计完五次数据后才能依次的翻页查看，复位后所计数据便会丢失，不能翻看历史，所计数据组数不能满足现实需要。七、结论与心得在这三周的课程设计中，不管是在软件方面还是硬件方面我都有了更深入的学习。八、参考文献（1）单片机原理及接口技术 张毅刚 彭喜元著 人民邮电出版社（2）单片机课程设计实例指导 李光飞等编著 北京航空航天大学出版社（3）51系列单片机原理、开发与应用实例 孙进平等编著 （4）单片机程序设计实例 先锋工作室编著 清华大学出版社（5）电子工程师之家 、豆丁网 、百度、搜狗、电子工程专辑 等等附程序如下： D EQU 60H E EQU 61H F EQU 62H G EQU 63H H EQU 64H I EQU 65H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;定时器T0的入口地址LJMP DINGSHIORG 0013H ;外部中断1的入口地址LJMP STOP1 ORG 0030H ;主程序入口地址MAIN: MOV P0,#0C0H ;置初值MOV P2,#0C0H MOV P1,#0C0HMOV DPTR,#TABLE ;数据指针指向表头地址SETB EA ;开中断 SETB EX0 SETB EX1 SETB ET0SETB PX0 ;设中断优先级SETB PX1MOV TMOD,#01H ;工作方式为方式1;*;开始及计数程序;*START: MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00HCLR P1.0 MOV TH0,#0D8H ;置计数初始值 MOV TL0,#0F0H MOV R3,#00H MOV R4,#00HMOV R7,#00H MOV B,#10 MOV SP,#30HMOV D,#60HMOV E,#61HMOV F,#62HMOV G,#63HMOV I,#65HMOV R5,#05XUNHUAN: JB P1.7,START1 ;p1.7=0是开始 LCALL DELAY10;按键消抖 JB P1.7,XUNHUAN JNB P1.7,$ LJMP GN1 LJMP XUNHUAN START1: JB P3.0,XUNHUAN LCALL DELAY10 JB P3.0,XUNHUAN JNB P3.0,$ LCALL FANYE LJMP XUNHUAN ;* ;翻页模块;*FANYE: MOV A,R0 MOV R3,A MOV A,R1 MOV R4,ADEC R5 CJNE R5,#04,LOP1 MOV A,D MOV R7,ALJMP L1LOP1:CJNE R5,#03,LOP2MOV A,E MOV R7,ALJMP L1LOP2:CJNE R5,#02,LOP3MOV A,F MOV R7,ALJMP L1LOP3:CJNE R5,#01,LOP4MOV A,G MOV R7,ALJMP L1LOP4:CJNE R5,#00,FANYEMOV A,I MOV R7,ALJMP L1L1: INC R0 INC R1 INC R2 CJNE R2,#5,LOOP2 MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00H LOOP2:LCALL XIANSHI RET ;*;数码管记录程序;*GN1: SETB TR0 LOOP:CJNE R2,#05H,LOOP MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00H CLR EA AJMP XUNHUAN ;*;1毫秒延时子程序;*DELAY1: MOV R6,#2DL1: MOV H,#248 DJNZ H,$ DJNZ R6,DL1 RET;*;10毫秒延时子程序;*DELAY10: MOV R6,#20DL2: MOV H,#248 DJNZ H,$ DJNZ R6,DL2 RET;*;外部中断1中断程序，停止模块;*STOP1 : PUSH ACC PUSH PSW LCALL DELAY10;延时10毫秒消抖 JB P3.3, FAN1 JNB P3.3,$ MOV A, R3 MOV R0 , A MOV A, R4 MOV R1, ADEC R5CJNE R5, #04, LOP5 MOV A, R7 MOV D, ALJMP L4LOP5: CJNE R5, #03, LOP6 MOV A, R7 MOV E, A LJMP L4LOP6: CJNE R5, #02, LOP7 MOV A, R7 MOV F, A LJMP L4LOP7: CJNE R5, #01, LOP8 MOV A, R7 MOV G, A LJMP L4LOP8: CJNE R5, #00, STOP1 MOV A, R7 MOV I,A LJMP L4 L4: INC R0 INC R1 INC R2FAN1: POP PSW POP ACC RETI;*;显示子程序;*XIANSHI: MOV A ,R3 ;扫描十分位上的数字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P2 ,A MOV A ,R4 ;扫描个位上的数字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P0 ,A MOV A ,R7 ;扫描十位上的数字 MOV DPTR ,#TABLE MOVC A ,A+DPTR MOV P1 ,A RET;*;定时器T0中断程序;*DINGSHI:PUSH ACC PUSH PSW DJNZ B,DH1 MOV B,#10 AJMP COUNTCOUNT