电子秒表报告书.doc

目 录1设计概述31.1 设计目的及分析31.2 秒表功能描述31.3 部分硬件原理图32主程序设计32.1 硬件结构分析32.2程序设计流程图32.3 程序清单及注释33使用功能说明33.1 详细功能描述33.2 程序仿真实验34 总结3参考文献31设计概述1.1设计目的及分析1.1.1设计目的（1）加深对单片机的全面认识和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。（2）掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。（3）能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑、校验。（4）利用单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义。1.1.2准备仪器集成电路芯片ADuC848，单片机开发板，七段数码管，MCS-51系列单片机微机仿真实验系统中的软件（Keil uvision3）。1.1.3设计难点利用单片机的定时器/计数器的功能，结合集成电路芯片ADuC848、LED数码管以及实验箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是如何利用多个中断实现计时和其他功能；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。1.2秒表功能描述1.2.1基本功能设计一电子秒表，基本功能，包括：1设计可以显示0.1100s的秒表，最小单位为毫秒；2通过按键控制秒表清零、暂停、继续、退出等功能；3增添键盘防死按功能，使操作更加灵活可靠；4具有倒计时功能； 5秒表可以分组存储，批量显示； 6可以对秒表分组储存的数据进行删除清零操作；7计时的时候，设置一个标志位，可以顺时针或逆时针旋转，增加美观性。1.2.2设计内容提要本系统采用ADuC848单片机为中心器件，利用其定时器/计时器定时和计数的原理,结合硬件电路: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C语言编写程序，包括显示程序、快加程序、中断、延时程序等，并在Keil中调试运行；硬件系统利用Proteus强大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。秒表系统的电路原理图如下图所示：外围电路单片机电源电路显示电路键盘电路系统电路原理图1.3 部分硬件原理图Pin14：（P1.0P1.3）作为矩阵式键盘或独立按键的输入，P1口只能用于输入，默认用于模拟输入；作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0，这里可以用P0&=0xf0。若P2、P3、P0口要作为输入，则应往相应引脚写1。Pin5、6：AVDD、AGND，模拟电源输入。Pin7、8：外部参考电压接入，Pin7接AGND。片内DAC有2.5V内部参考，ADC有1.25V内部参考。Pin9、10：（P1.4、P1.5）两路AD输入，可做差分输入，需要设置ADC的寄存器。ADuC848芯片引脚图Pin11、12：（P1.6、P1.7）各200uA激励电流源，可配合RTD等做应用。Pin13：两路AD输入做普通输入时的电压参考端，AD输入电压不能低于此引脚电压。Pin14：片内DAC输出。Pin15：复位引脚。Pin16、17：单片机RS232接口的RXD（P3.0） TXD（P3.1）。Pin18：（P3.2） 外部中断0，用于红外接收和PS/2接口。Pin19：（P3.3）LCD1602，LCD12864A的EN引脚，控制第一位数码管。Pin20、21：DVDD、DGND数字电源输入。 按键模块原理图由于P1口（用于行扫描）内部无上拉电阻，为使无键按下时行信号为高电平，故将行信号接上拉电阻，电阻大小10K即可。引脚复用：P2.0P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号，又复用作步进电机控制信号，SPI信号、P2.1P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时，其他参与复用的功能则不能使用。插针配置： （1）插针10上面两脚接跳线帽，4X4矩阵式键盘输入，行扫描信号为P1.0P1.3，列扫描信号为P2.02.3。（2）插针10下面两脚接跳线帽，独立按键输入，该模式有4个独立按键可用，按键扫描所用端口为P1.0P1.3。这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。本实验只用到4个独立按键，所以将跳线帽插到下面两个引脚。2主程序设计2.1硬件结构分析2.1.1总体结构单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、IO接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路；软件系统包括监控程序和各种应用程序。在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和IO接口，使单片机应用系统能够运行。在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。2.1.2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。这里采用的是数码管显示电路：用2个共阴极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，根据各二极管的亮灭组合成字符。在用数码管显示时，这里有静态和动态两种选择：静态显示程序简单，显示温度，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，这里采用LED动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出极是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。2.1.3键盘电路在按键电路中，这里可以在I/O口上直接按键，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按键按下等。键盘扫描电路节省I/O口，但编程有些复杂，在这里，由于这里所用的按键较少，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，这里采用按键电路，用部分P1口做开关，P1.0开始和暂停，P1.1清零，P1.2方向切换，P1.3历史数组，另外用软件法消除抖动。2.2程序设计流程图2.2.1主程序流程图本设计中,计时采用定时器T0和T1中断完成,其余状态循环调用显示子程序。当端口开关按键按下时，转入相应功能程序流程图如下图所示。2.2.2 定时器T1（T0）定时器T1和T0为十六位定时/计数器,采用的工作方式为常用方式1,其中T1的中断流程图如下图所示，T0中断与T1相似。 开始显示单元清零T1设为16位计时器模式允许T1中断调用显示子程序按键按下?进入功能程序NY T1中断保护现场秒表加1s处理恢复,中断返回加10ms处理 主程序流程图 定时器T1中断程序流程图2.3程序清单及注释#include ADUC848.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*变量定义*/uchar code Table=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09;uchar code vary=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb; /正向循环显示字符uchar code vary2=0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; /反向循环显示字符uchar Cnt,sec_ms,sec,dir,n,nn,flag,wei,k,m,ss;uchar value_s9=0,value_ms9=0;/*键盘功能键*/sbit Key1=P10; /启动停止键sbit Key2=P11; /清零 记录数组 清楚历史数据sbit Key3=P12; /正反向计数切换sbit Key4=P13; /显示历史数据 /*数码管位选*/sbit led0=P33; sbit led1=P35;sbit led2=P36;sbit led3=P37;sbit led4=P24;sbit led5=P21;sbit led6=P22;sbit led7=P23;/*变量初始化*/void value_init()Cnt=0; sec_ms=0;sec=0;dir=0;n=0;nn=9;wei=0;/*定时器初始化*/void Timer_init() EA=1; /开总中断TMOD=0x11; /写中断方式TH0=(65536-1600)/256;/1ms 中断TL0=(65536-1600)%256;TH1=(65536-1600)/256;/1ms 中断TL1=(65536-1600)%256;ET0=1;ET1=1; TR0=0;/初始时关闭定时器0中断TR1=0; /初始时关闭定时器1中断/*1ms延时子函数*/void delay(uchar z)uchar i,j;for(i=0;iz;i+)for(j=0;j114;j+);/*毫秒显示子函数*/void display_ms(uchar ch)uchar ge,shi;shi=ch/10; /分离十位与个位ge=ch%10;led0=0; led2=0; led3=0; led4=0; led5=0; led6=0; led7=0; /关闭多余的数码管P0=Tableshi; led1=1; delay(2); /显示数据led1=0; led2=0; led3=0; led4=0; led5=0; led6=0; led7=0; /关闭多余的数码管P0=Tablege; led0=1; delay(2); /显示数据 /*秒显示子函数*/ void display_s(uchar ch)uchar ge,shi;shi=ch/10; /分离十位与个位ge=ch%10;led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led6=0; led7=0; /关闭多余的数码管P0=Tableshi; led3=1; delay(2); /显示数据led0=0; led1=0; led3=0; led4=0; led5=0; led6=0; led7=0; /关闭多余的数码管P0=Tablege&0xfe; led2=1; delay(2); /显示数据并显示小数点 /*数字显示子函数*/void display_Num(uchar wei)led0=0; led1=0; led2=0; led3=0; led4=0; led5=0; led6=0; P0=Tablewei; led7=1; delay(2); /*中断服务程序*/void timer0() interrupt 1 /计时中断服务程序TH0=(65536-1600)/256;TL0=(65536-1600)%256;Cnt+;if(Cnt=10) /10ms 计时完毕Cnt=0;if(dir=0) /计数方向为正向sec_ms+; if(sec_ms=100) /1s 计时完毕sec_ms=0; sec+;if(sec=100)sec=0;if(dir=1) /计数方向为反向sec_ms-; if(sec_ms=255)sec_ms=99; sec-;if(sec=255)sec=99; void timer1() interrupt 3 /循环标记中断服务程序TH0=(65536-1600)/256;TL0=(65536-1600)%256;m+;if(m=6) m=0; if(dir=0) /计数方向为正向 led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;/顺时针循环显示P0=varym; led6=1; delay(2); ss+;if(ss=6) ss=0;if(dir=1)/计数方向为反向 led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;/逆时针循环显示P0=vary2ss; led6=1; delay(2); /*键盘扫描*/void keyscan()P1&=0xF0; /P1口设置 P1=P1&OxF0;if(Key1=0)/*一共延时约12ms*/display_s(sec); /延时 约4msdisplay_ms(sec_ms); /延时 约4msif(dir=0) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); /延时 约2msif(dir=1) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); /延时 约2ms/*一共延时约12ms*/if(Key1=0) TR0=!TR0; nn=9; / 计数启动与停止按键TR1=!TR1; / 循环标记的启动与停止/*松手检测*/while(!Key1)display_s(sec); display_ms(sec_ms); if(dir=0) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); if(dir=1) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); /*松手检测*/ if(TR0=0)/秒表为暂停状态 if(Key2=0)/清零键按下 display_s(sec); display_ms(sec_ms);if(dir=0) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); if(dir=1) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); if(Key2=0) /清零键按下 sec=0; sec_ms=0; /计数清零for(k=0;k=9) nn=0; while(!Key4)display_s(value_snn); /数组显示display_ms(value_msnn);if(dir=0) /计数方向为正向led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); if(dir=1) /计数方向为反向led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); switch(nn) /显示数据组别case 0: display_Num(1); break;case 1: display_Num(2); break;case 2: display_Num(3); break;case 3: display_Num(4); break;case 4: display_Num(5); break;case 5: display_Num(6); break;case 6: display_Num(7); break;case 7: display_Num(8); break;case 8: display_Num(9); break; if(TR0=1) /秒表为计时状态 if(Key2=0) /记录数据键按下 display_s(sec); display_ms(sec_ms);if(dir=0) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); if(dir=1) led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); if(Key2=0) /记录数据键按下 value_sn=sec; /保存数组value_msn=sec_ms; n+; if(n=9) n=0;while(!Key2)display_s(sec); display_ms(sec_ms);if(dir=0) /计数方向为正向led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0x7f; led6=1; delay(2); if(dir=1) /计数方向为反向led0=0; led1=0; led2=0; led4=0; led5=0; led3=0; led7=0;P0=0xef; led6=1; delay(2); /*主程序*/ void main()value_init(); 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