用汇编编写的基于单片机的秒表.doc

摘摘 要要 本设计是设计一个单片机控制的多功能秒表系统 近年来随着科技的飞速发展 单片机的应用正在不断的走向深入 同时带动着 传统控制检测日新月异更新 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中 单片机 往往是作为一个核心部件来使用 仅单片机方面的知识是不够的 还要根据具体的 硬件结构 以及针对具体的应用对象的软件结合 加以完善 秒表的出现 解决了 传统的由于人为因素造成的误差和不公平性 本设计的多功能秒表系统采用AT89C51单片机为中心器件 利用其定时器 计数器定时和记数的原理 结合显示电路 电源电路 LED数码管以及键盘电路来 设计计时器 将软 硬件有机地结合起来 使得系统能够实现两位LED显示 显 示时间为00 99秒 每秒自动加1 能正确地进行加 减 倒 计时 快加 快 减 可以同时记录4个相对独立的时间 通过上翻下翻来查看这4个不同的计时值 可谓功能强大 其中软件系统采用汇编语言编写程序 包括显示程序 加减计数程 序 快加快减程序 中断 延时程序 按键消抖程序等 并在WAVE中调试运行 硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现 简单切易于观察 在仿真中就可以 观察到实际的工作状态 关键字 单片机 多功能秒表 设计 单片机课程设计报告 1 AbstractAbstract The present design is to design a single chip multifunctional stopwatch control system In recent years along with the rapid development of science and technology single chip applications are the trend at the same time promote the traditional control testing with each passing day update In the real time detection and automatic control of the single chip applications often single chip as a core component to the use of only single chip knowledge is not enough but also based on specific hardware structure as well as for specific applications Object Software to be improved The emergence of a stopwatch to solve the traditional man made because of errors and unfairness The design of this multi functional stopwatch AT89C51 single chip system centric device using its timer counter timing and number of principles in mind combining show circuit power circuit LED digital control circuit as well as keyboard designed timer The software and hardware combined making the system able to achieve two LED display showed 00 to 99 seconds plus 1 per second automatically to correctly add subtract down time plus fast fast cut At the same time records can be relatively independent of 4 hours turn on the next turn to see the four time value can be described as powerful One system uses software assembly language programming including shows that the procedures addition and subtraction counting procedures faster by speeding up procedures interruption delay procedures eliminate key procedures such as shaking and debug WAVE in the operation of the system hardware PROTEUS use of powerful features To achieve a simple easy to cut observed in the simulation can be observed in actual working condition Keywords single chip multi function stopwatch design 单片机课程设计报告 2 目 录 摘摘 要要 4 ABSTRACTABSTRACT 5 1 1 概概 述述 7 1 1 设计任务设计任务 7 1 2 设计要求设计要求 7 2 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计 7 2 1 系统总体方案系统总体方案 7 2 2 硬件电路设计硬件电路设计 8 3 3 软件设计软件设计 11 4 1 软件设计概述软件设计概述 11 4 2 程序流程图程序流程图 12 4 3 子程序模块设计子程序模块设计 14 4 PROTEUS 软件仿真软件仿真 17 4 1 功能简介功能简介 17 4 24 2 WAVEWAVE 编译编译 17 4 3 PROTEUSPROTEUS 仿真仿真 18 5 课程设计体会课程设计体会 19 参考文献参考文献 20 附附 1 1 源程序代码源程序代码 21 附附 2 2 程序原理图程序原理图 27 单片机课程设计报告 3 1 1 概概 述述 1 1 设计任务 设计一个单片机控制的秒表系统 利用单片机的定时器 计数器定时和记数的原 理 结合显示电路 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 使得系统能够正确地进行加 减 倒 计时 数码管能够正确地显示时间 1 2 设计要求 1 能同时记录四个相对独立的时间并分别显示 2 两位LED显示 显示时间为00 99秒 3 每秒自动加1 4 一个开始按键 一个复位按键 一个暂停按钮和一个快加按钮 每10ms快 速加一 5 用上翻页按钮查看四个不同的计时值 6 添加下翻页按钮 并实现快减功能 2 系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计 2 1 系统总体方案 本系统采用AT89C51单片机为中心器件 利用其定时器 计数器定时和记数 的原理 结合硬件电路如电源电路 晶振电路 复位电路 显示电路 以及一些按 键电路等来设计计时器 将软 硬件有机地结合起来 其中软件系统采用汇编语言 编写程序 包括显示程序 加减计数程序 快加快减程序 中断 延时程序 按键 消抖程序等 并在WAVE中调试运行 硬件系统利用PROTEUS强大的功能来 实现 简单切易于观察 在仿真中就可以观察到实际的工作状态 单片机课程设计报告 4 单片机单片机 外围外围 电路电路 电源电源 电路电路 显示电路显示电路 键盘电路键盘电路 图 1 系统电路原理 2 2 硬件电路设计 本系统中 硬件电路主要有电源电路 晶振电路 复位电路 显示电路 以及 一些按键电路等 1 单片机简介 本系统设计采用AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压 高性能 CMOS8位微处理器 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 由于在微机原理中学过C 51的 具体知识 这里不再详细说明 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是一种高效的微控制器 2 电源电路 电源电路是系统最基本的部分 任何电路都离不开电源部分 由于三端集成稳 压器件所组成的稳压电源线路简单 性能稳定 工作可靠 调整方便 已逐渐取代 分立元件 在生产中被广泛采用 由于是小系统 我们采用7809电源提供 5V稳 压电压 3 晶体振荡电路 MCS 51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器 引线 XTAL1 和XTAL2分别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振 荡器的输出 该反向放大器可以配置为片内振荡器 单片机课程设计报告 5 这里 我们选用51单片机12MHZ的内部振荡方式 电路如下 电容器 C1 C2起稳定振荡频率 快速起振的作用 C1和C2可在20 100PF之间取 这 里取30P 接线时要使晶体振荡器X1尽可能接近单片机 图 2 晶体振荡电路 4 复位电路 采用上电 按键复位电路 上电后 由于电容充电 使RST持续一段高电平时 间 当单片机已在运行之中时 按下复位键也能使用使RST持续一段时间的高电 平 从而实现上电加开关复位的操作 这不仅能使单片机复位 而且还能使 单片机的外围芯片也同时复位 当程序出现错误时 可以随时使电路复位 电路图如下 图 3 复位电路 单片机课程设计报告 6 5 显示电路 显示电路既可以选用液晶显示器 也可以选用数码管显示 我们采用的是数码 管显示电路 用2个共阳极LED显示 LED是七段式显示器 内部有7个条形 发光二极管和1个小圆点发光二极管组成 根据各管的亮暗组合成字符 在用数码管显示时 我们有静态和动态两种选择 静态显示程序简单 显示稳 定 但是占用端口比较多 动态显示所使用的端口比较少 可以节省单片机的I O 口 在设计中 我们采用LED动态显示 用P0口驱动显示 由于P0口的输出级 是开漏电路 用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平 电路图如下所示 图 4 显示电路 单片机课程设计报告 7 6 键盘电路 在按键电路中 我们可以在I O口上直接接按键 或者通过I O口设计一个键 盘 然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等 键盘扫描电路节省I O口 但编 程有些复杂 在这里 由于我们所用的按键较少 且系统是一个小系统 有足够的 I O口可以使用 为了使程序简化 我们采用按键电路 用部分P1口做开关 P1 0停止 P1 1快减 P1 2快加 P1 3暂停记录 P1 4下翻 P1 5上翻 用外 中断 INT0开始 另外用软件法消除抖动 电路图如下所示 图 5 键盘电路 3 3 软件设计软件设计 4 1 软件设计概述 在软件设计中 一般采用模块化的程序设计方法 它具有明显的优点 把一个 多功能的复杂的程序划分为若干个简单的 功能单一的程序模块 有利于程序的设 计和调试 有利于程序的优化和分工 提高了程序的阅读性和可靠性 使程序的结 构层次一目了然 应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序组成 各程序模块都要 完成一个明确的任务 实现某个具体的功能 如 加计数 减计数 延时 快加 快减 计数和显示等 在具体需要时调用相应的模块即可 单片机课程设计报告 8 开始 初始化 P1 0 0 P1 1 0 P1 2 0 P1 3 0 P1 4 0 P1 5 0 停止 快减 快加 下翻 上翻 够 4 个 P1 0 0 N 暂停记录 N N N N N N P1 0 0 N N 功能描述 用2位LED数码显示 秒表 显示时间为00 99秒 每秒自动加 1 一个 开始 键 一个 复位 键 一个 暂停 键 一个 快减 键 一个 快加 键 一个 记录 键 可同时记录四个相对独立的时间 一个 上翻 键 一个 下翻 键 查看四个不同的计时值 4 2 程序流程图 1 主程序 这里采用分支结构 通过对按键的扫描 判断要实现什么功能 如下所示 单片机课程设计报告 9 2 加 1 程序 20H A 进位清零 做加法 到 100 20H 清零 个位十位分开 返回 Y 3 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 单片机课程设计报告 10 压栈保护 赋定时初值 到 1 秒 调用加 1 程序 调用显示程序 中断返回 Y 4 3 子程序模块设计 1 停止子程序 按键后 使秒表停止 即关闭定时器0 1 程序如下 STOP CLR TR0 CLR TR1 关闭定时器0 1 ACALL DISP 显示 2 暂停记录子程序 按键结束后 将此时显示内存中的数送寄存器中保存 并通过条件转移指令判 断是否存够4个数 若存够则停止 否则继续 JILU MOV A 20H MOV R1 A INC R1 单片机课程设计报告 11 DJNZ 50H HERE 是否够四个数 MOV R1 71H MOV 50H 04H MOV 51H 04H SJMP STOP 够4个数停止 3 加1子程序 此程序只为简单的加1 并判断是否到100 到则从0开始 否则继续 另外 将显示内存中的数个位十位分开 以便于动态显示 JIA1 MOV A 20H CLR C INC A CJNE A 100 GO1 是否加到100 MOV 20H 00H RET GO1 MOV 20H A 将个位十位分开显示 MOV B 0AH DIV AB MOV 31H A MOV 30H B RET 4 显示子程序 采用动态显示 DISP MOVR0 30H MOVR3 0FEH MOVA R3 PLAY MOV P2 A MOV A R0 MOV DPTR DSEG1 MOVC A A DPTR MOV P0 A LCALL DL1 MOV P2 0FFH 单片机课程设计报告 12 MOV A R3 RL A JNB ACC 2 LD1 INC R0 MOV R3 A LJMP PLAY LD1 RET DL1 MOVR7 05H DL MOVR6 0FFH DL6 DJNZR6 DJNZR7 DL RET 5 延时子程序 例如延时10ms程序 DELAY10 MOV R4 14H DL00 MOV R5 0FFH DL11 DJNZ R5 DL11 DJNZ R4 DL00 RET 6 按键消抖程序 延时10ms再次判断该位的状态 若仍是0则说明该键被按下 弹起后去执行 该按键功能 若为1 则说明是抖动则继续向下判断 L1 JB P1 1 L2 P1 1 0 快减 ACALL DELAY10 JB P1 1 L2 JNB P1 1 LJMP KJIAN 5 中断服务程序 用外部中断1实现开始 定时器0定时1S 定时器1定时10ms 单片机课程设计报告 13 4 Proteus 软件仿真软件仿真 4 1 功能简介 功能描述如下 连通电源后 按开始键 秒表正常运行 按暂停记录键 记录 4个数 上翻下翻键可以查看记录的4个数 停止键可使暂停 快加快减键可以实 现快加快减功能 至停止键被按下 复位键可使系统复位 4 2 WAVE 编译 将所编写的汇编语言程序另存为 秒表 ASM 文件 并在WAVE中运行 显 示结果如下 图 6 运行结果 单片机课程设计报告 14 4 3 PROTEUS 仿真 用 PROTEUS 将编译生成的 秒表 HEX 文件下到单片机中 点击运行按相应的操 作键即可看到下图的效果 图 7 部分仿真结果 A 单片机课程设计报告 15 图 7 部分仿真结果 B 5 课程设计体会课程设计体会 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 在老师的指导下 我顺利完成了课程设计 心得体会如下 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 WAVE 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 望见谅 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 单片机课程设计报告 16 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 参考文献参考文献 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 单片机课程设计报告 17 附附 1 1 源程序代码源程序代码 ORG0000H LJMP MAIN ORG000BH LJMP TIME1 ORG 0013H LJMP ZHDUAN ORG001BH LJMP TIME10 ORG0100H MAIN MOV SP 50H MOV TMOD 11H MOVTH1 0D8H 定时10ms MOV TL1 0F0H MOVTH0 0D8H 定时10ms MOV TL0 0F0H MOV 20H 00H BIN SECOND MOV30H 00H SECOND MOV31H 00H MOV 40H 100 MOV 71H 00H 记录暂存区 MOV 72H 00H MOV 73H 00H MOV 74H 00H MOV 50H 04H MOV 51H 04H MOV R1 71H SETB EA SETB EX1 SETB ET1 SETB ET0 CLR PT0 CLR PT1 SETB PX1 SETB IT1 MOVP0 0FFH 单片机课程设计报告 18 CLRTR0 CLRTR1 CLR 7FH ML1 ACALLDISP START JB P1 0 L1 P1 0 0 停止 ACALL DELAY10 JB P1 0 L1 JNB P1 0 LJMP STOP L1 JB P1 1 L2 P1 1 0 快减 ACALL DELAY10 JB P1 1 L2 JNB P1 1 LJMP KJIAN L2 JB P1 2 L3 P1 2 0 快加 ACALL DELAY10 JB P1 2 L3 JNB P1 2 LJMP KJIA L3 JB P1 3 L4 P1 3 0 暂停记录 ACALL DELAY10 JB P1 3 L4 JNB P1 3 LJMP JILU L4 JB P1 4 L5 P1 4 0 下翻 ACALL DELAY10 JB P1 4 L5 JNB P1 4 LJMP XFAN L5 JB P1 5 L P1 5 0 上翻 ACALL DELAY10 JB P1 5 L 单片机课程设计报告 19 JNB P1 5 LJMP SHFAN L SJMP HERE STOP CLR TR0 停止程序 CLR TR1 ACALL DISP SJMP HERE JILU MOV A 20H 暂停记录程序 MOV R1 A INC R1 DJNZ 50H HERE MOV R1 71H MOV 50H 04H MOV 51H 04H SJMP STOP XFAN MOV A R1 下翻程序 MOV 20H A MOV B 0AH DIV AB MOV 31H A MOV 30H B LCALL DISP INC R1 DJNZ 50H HERE MOV R1 71H MOV 50H 04H SJMP HERE SHFAN MOV A R1 下翻程序 MOV 20H A MOV B 0AH DIV AB MOV 31H A MOV 30H B LCALL DISP 单片机课程设计报告 20 DEC R1 DJNZ 50H HERE MOV R1 74H MOV 50H 04H SJMP HERE KJIAN SETB TR1 快减程序 CLR TR0 HEE1 JNB TF1 HEE1 CLR TF1 ACALL JIAN1 ACALL DISP JNB P1 0 STOP SJMP HEE1 KJIA SETB TR1 快加程序 CLR TR0 HEE JNB TF1