秒表系统设计.doc

电气信息学院 单单片片机机技技术术课课程程设设计计报报告告 课题课题名称名称 秒表系秒表系统统的的设计设计 专业专业班班级级 09 电电气班气班 学学 号号 学生姓名学生姓名 指指导导教教师师 易先易先军军 评评 分分 2012 年年 6 月月 12 日至日至 6 月月 19 日日 课课程程设计设计量化量化评评分分标标准准 指指标标分分值值评评分要素分要素 得分得分 方案方案设计设计 20 方案选择合理 分析 设计正确 原理清楚 电路 程序流程图清晰 结构合理 程序简洁 正确 设计报设计报告告 20 报告结构严谨 逻辑严密 论述层次清晰 语 言流畅 表达准确 重点突出 报告完全符合 规范化要求 用计算机打印成文 调试调试与与结结果果 20 过程清晰 调试方案设计合理 测试点选择适 当 程序编写正确 调试步骤清楚 电路及程序运行结果正确 达到预期效果 工作工作态态度度 20 工作量饱满程度 题目难度 工作态度 按时 完成设计任务 是否独立完成等 答答辩辩成成绩绩 20 思路清晰 语言表达准确 概念清楚 论点正 确 分析归纳合理 结论严谨 回答问题有理 论根据 基本概念清楚 总总 评评 成成 绩绩 精品资料 指导老师评语 精品资料 答辩记录 1 例举设计过程中遇到的问题及其解决方法 至少两例 答 1 问题说明 解决方法 2 问题说明 解决方法 2 教师现场提的问题记录在此 不少于2个问题 答 精品资料 摘 要 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 本文阐述了基于单 片机的数字电子秒表设计 本设计主要特点是计时精度达到 0 01s 解决了传统的由于计时 精度不够造成的误差和不公平性 是各种体育竞赛的必备设备之一 本设计的数字电子秒表系统采用 8051 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 LED 数码管以及外部中断电路来设计计时器 将软 硬件有 机地结合起来 使得系统能够实现五位 LED 显示 显示时间为 0 99 9 秒 计时精度为 0 1 秒 关关键键字字 单片机 数字电子秒表 仿真 精品资料 Abstract With the rapid development of science and technology in recent years SCM applications are constant depth manner In this paper based on single chip design of digital electronic stopwatch The main characteristics of this design timing accuracy of 0 1s to solve the traditional result of a lack accuracy due to timing errors and unfair and is a variety of sports competitions one of the essential equipment In addition the hardware part of the set View button on the stopwatch can be the last time to save time for user queries The design of the multi function stopwatch system uses STC89C52 microcontroller as the central device and use its timer counter timing and the count principles combined with display circuit LED digital tube as well as the external interrupt circuit to design a timer The software and hardware together organically allowing the system to achieve two LED display shows the time from 0 to 99 9 seconds Timing accuracy of 0 1 seconds Keyword LED display High precision stopwatch 8051 精品资料 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 1 设计设计任任务务 1 2 设计设计方案方案 1 2 1 任务分析 1 2 2 方案设计 2 3 系系统统硬件硬件设计设计 3 3 1 时钟电路设计 3 3 2 复位电路设计 4 3 3 显示电路设计 4 3 4 嗡鸣电路设计 5 3 5 按键控制电路设计 6 4 系系统软统软件件设计设计 6 4 1 0 1S 定时和 1S 定时 6 4 2 定时程序流程 6 4 3 秒表系统 T0 流程图 7 4 4 定时器 1 及中断响应 8 5 仿真与性能分析仿真与性能分析 9 1 系统仿真过程 9 2 仿真结果与分析 9 精品资料 6 心得体会心得体会 11 参考文献参考文献 13 附附录录 1 程序清程序清单单 14 精品资料 1 设计设计任任务务 1 实物参见下图 设计一个精度为 0 1s 的秒表系统 2 设计 启动按钮 暂停按钮及清零按钮 3 设计每到一秒钟有声音提醒功能 可通过按钮打开及关闭该提醒音 精品资料 2 设计设计方案方案 2 1 任任务务分析分析 这个课程设计是通过设计三个开关通过单片机控制液晶显像管的数字显示 从而做 到每 0 1 秒显示个数字 而达到秒表的功能 使用三个按键停止 开始 清零 其中 开始 按键当开关由上向下拨时开始计时 此时若再拨 暂停 按键则数码管暂 停 清零 按键当开关由上向下拨时数码管清零 此时若再拨 开始 按键则又可 重新开始计时 使用定时器中断 2 2 方案方案设计设计 1 硬件方案 根据设计的要求可知 系统的硬件原理框图如图 2 1 所示 图 2 1 系统的硬件原理框图 单片机可选用 AT89C51 它与 8051 系列单片机全兼容 但其内部带有 4KB 的 FLASH ROM 设计时无需外接程序存储器 为设计和调试带来极大的方便 同时使用液晶显示屏 使得接线简单明了 非常易于分析 定时器中断产生为 50ms 的时间 2 软件方案 单 片 机 液晶 显示 屏 开 关 精品资料 根据设计要求 程序框图如图 2 2 所示 主函数 图 2 2 主程序流程图 软件由 C 语言完成 软件设计可以分为以下几个功能模块 主程序 完成程序中断 清零 计时程序模块 为定时器的中断服务子程序 完成 0 1 秒 显示程序模块 是显示最下 0 1s 的时间 上电 程序开始 初始化 LCD1602 设置 T0 T1 按键扫描 开 始 声音提示 停 止 清零 显示数 值 精品资料 3 系系统统硬件硬件设计设计 3 1 时钟电时钟电路路设计设计 图3 1 单片机时钟电路 如图3 1所示 采用内部时钟产生方式 在XTAL1 和XTAL2 两端跨接晶体或陶瓷振荡 器 与内部反相器构成稳定的自击震荡 其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件 3 2 复位复位电电路路设计设计 如图3 2所示 采用上电 按钮电平复位方式 当按下按钮时 RST 管脚高电平触发 为 保证复位可靠 RC 时间常数应大于两个机器周期 电容取33uf 电阻取200 欧 图 3 2 单片机复位电路 精品资料 3 3 显显示示电电路路设计设计 如图3 4所示 是液晶显示电路的接线方法 P2 0到P2 7接D0到D7 VDD接高电平 VEE接下拉电阻 VSS接地 RS接P1 7 RW接地 E接P1 6 这样连接使得LCD能显示小数 点后一位的数字 图3 3 液晶显示电路 精品资料 3 4 嗡鸣电嗡鸣电路路设计设计 3 4 嗡鸣电路图 当计时到达一秒时 P1 0 段给出一个脉冲 使得形成通路 从而使嗡鸣电路开始工作 3 5 按按键键控制控制电电路路设计设计 3 5 按键输入电路图 如图3 5所示 开关控制由三个连接到单片机的控制按钮组成 通过软件编程 按下start 开关开始计时工作 显示的最小精度为0 1秒 在按start按钮 系统暂停 按下stop系统停止 运行 按下clear按键 显示屏上的数字清零 精品资料 4 系系统软统软件件设计设计 4 1 0 1S 定定时时和和 1S 定定时时 以在系统中要实现准确的0 1s和1s定时 采用89C51内部的定时 计数器T0 工作在方 式1 定时时间计算公式为 z 216 计数初值 晶振周期x12或扛 2 6 计数初值 机器周期 其最大定时时间为131ms 离0 ls还差很远 因此 把秒计时用硬件和软件计数相结合的方 法实现 即把定时器的定时时间定为50ms 这样计数溢出2次就可得到0 1S 在中断中计数 进入一次加1 达到2次 便是0 1s 用定时器T1计数 初值与T0一致 计数20次 便是1s 4 2 定定时时程序流程程序流程 1 T0定时主程序流程定时主程序的主要功能是进行定时器 计数器的初始化编程 然 后通过反复调用显示子程序的方法 等待0 1s定时中断的到来 2 T1定时器主程序没经过1s产生一个脉冲信号 4 3 秒表系秒表系统统 T0 流程流程图图 系统的程序结构流程图如图 4 1 所示 系统软件中 使用了一个定时器 T0 资源产生秒信号 系统在上电或复位后进入系统初始化 精品资料 图 4 3定时器 0 中断处理流程图 4 4 定定时时器器 1 及中断响及中断响应应 图 4 2 定时器 0 中断处理流程图 精品资料 5 仿真与性能分析仿真与性能分析 1 系 系统统仿真仿真过过程程 图 5 1 xxxx 图 2 仿真仿真结结果与分析果与分析 当点击仿真按钮 lcd1602 显示 0000 0 按下 start 键 lcd1602 显示开始计时 精确到 0 1s 并每 1s 伴随响声 按下 stop 键 lcd1602 显示数值停止计数 响声也停止 按下 clear 键 lcd1602 显示数值呗清零 精品资料 图 5 2 系统仿真结果 精品资料 6 心得体会心得体会 做了两周的课程设计 让人感受颇深 有关于单片机知识的 但更多是团队和合作 我们小组一共 3 个人 人多 分工就显得很重要 在我们的集体的讨论之下 我得到了 设计硬件电路和总体调试的任务 当时让我感到很有压力 因为我们平时接触的都是纯粹 理论的东西 做实验也是雾里看花 对硬件的认识是很缺乏的 通过 7 天的努力 我们小组终于完成了单片机的课程设计 我觉得作为一名自动化专 业的学生 单片机的课程设计是很有意义的 更重要的是如何把自己平时所学的东西应用 到实际中 虽然自己对于这门课懂的并不多 很多基础的东西都还没有很好的掌握 觉得 很难 也没有很有效的办法通过自身去理解 但是靠着这一个多礼拜的 学习 在小组同学 的帮助和讲解下 渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣 自己开始主动学习并逐步从基础 慢慢开始弄懂它 我认为这个收获应该说是相当大的 一开始我们从参考书上找来了课题 但是毕竟是参考书 做到后来发现很多程序都是 不完整的 这让我们伤透了脑筋 看着别的小组都弄得有模有样了 可是我们连一个课题 都还没有定好 好不容易又找到了课题 可是结果还是很不尽人意 程序接线什么的都弄 好了 调试也没有问题 可是就是无法达到预期想要的结果 眼看 2 个礼拜就快结束了 别 的小组都准备要答辩了 无奈下我们不得不第三次改了课题 参考书毕竟只是一个参考 设计这种东西最后还是要靠自己动脑筋 然后我们大家一起齐心协力 从平时做的实验 老 师上课的举例 书本上的知识以及老师的辅导和其他同学的帮助下终于完成了 应该说这是 通过我们小组成员的共同努力和动脑完成的 虽然内容并不是很复杂 但是我们觉得设计 的过程相当重要 学到了很多 收获了很多 精品资料 我觉得课程设计反映的是一个从理论到实际应用的过程 但是更远一点可以联系到以 后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程 小组人员的配合 相处 以及自身的动脑和努 力 都是以后工作中需要的 所以我认为这次的课程设计意义很深 和其他 4 位同学的共同学习 配合 努力的过程 也很愉快 另外还要感谢老师的耐心辅导 很感谢学校和老师给我们安排了这次课程设计 让我真正感受到的是合作的重要 许 多时候都是组员的讨论 老师的指导中的一句半句启发了我 就出现的让人欣喜的结果 理 论知识同样很重要 有些问题都是由于基础知识掌握不好才出现的 精品资料 参考文献参考文献 1 郑毛祥 单片机应用基础 人民邮电出版社 2006 6 21 42 2 李邓化 彭书华 许晓飞 智能检测技术及仪表 科学出版社 2007 194 201 3 戴佳 单片机 C51 语言应用程序设计 电子工业出版社 2006 7 168 169 4 朱民雄 计算机语言技术 北京航空航天大学出版社 2002 1 103 105 5 李鸿 单片机原理及应用 湖南大学出版社 2004 8 72 73 6 刘建清 单片机技术 国防工业出版社 2006 8 104 105 7 杨宁 胡学军 单片机与控制技术 北京航空航天大学出版社 2005 03 306 322 8 马忠梅等 单片机 C 语言应用程序设计 北京航空航天大学出版社 1997 201 211 9 Kai E Sawata S Lkebukuro K et al Detection of PCR product in solution using surface plasmon resonance Analytical Chemistry 1999 7 1 796 800 精品资料 附附录录 1 程序清程序清单单 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code table 0123456789 定义数组 uint u 0 v w x y z sbit lcden P1 6 lcd1602 的位定义 sbit lcdrs P1 7 sbit beep P1 0 蜂鸣器的位定义 sbit key start P1 1 位定义开始按钮 sbit key stop P1 2 位定义停止按钮 sbit key clear P1 3 位定义清零按钮 void delay uint 声明延时函数 void init 申明 lcd1602 的初始化函数 void write com uchar 写指令 void write data uchar 写数据 void key scan 申明按键扫描函数 主函数 void main beep 0 防止上电瞬间 P1 0 口默认高电平 蜂鸣器接通发声 init 初始化 lcd1602 TMOD 0X11 T0 方式 1 T1 方式 1 精品资料 TH0 0X3C T0 T1 均装初值 50ms TL0 0XB0 TH1 0X3C TL1 0XB0 EA 1 开总中断 ET0 1 开定时器 0 TR0 1 启动定时器 1 ET1 1 开定时器 1 while 1 key scan 按键扫描是否有按键按下 write com 0 x80 定位在 lcd1602 上的显示位置 write data table v 写千位 delay 5 write data table w 写百位 delay 5 write data table x 写十位 delay 5 write data table y 写个位 delay 5 write data 写小数点 delay 5 write data table z 写十分位 delay 5 write data s 精品资料 void delay uint ms ms 延时函数 uchar i while ms for i 0 i 123 i void write com uchar com lcd1602 写指令函数 lcdrs 0 P2 com delay 5 lcden 1 delay 5 lcden 0 void write data uchar dat lcd1602 写数据函数 lcdrs 1 P2 dat delay 5 lcden 1 delay 5 lcden 0 void init lcd1602 初始化函