课程设计报告—秒表

1、东北大学秦皇岛分校控制工程学院自动控制系统课程设计设计题目： 基于单片机的电子秒表设计学 生：马建新专 业：自动化班级学号：指导教师：高静 设计时间：2012.6.26东北大学秦皇岛分校控制工程学院自动控制系统课程设计任务书专业 自动化 班级 50903 姓名 马建新 设计题目：基于单片机的电子秒表设计 一、设计实验条件地 点：过程控制实验室实验设备：实验台、PC机二、设计任务1、根据题目要求进行资料收集及方案的设计。 2、利用Proteus软件，完成系统软硬件设计，包括：绘制工作原理结构图；编写控制主程序及显示等子程序；完成Proteus仿真验证。具体功能为：使用51系列单片机的定时器/计数

2、器的定时和计数功能，外部扩展2位LED数码管，要求显示0-99秒的计时，并具有清零、暂停及复位功能。3、撰写课程设计说明书三、设计说明书的内容1、 设计题目与设计任务（设计任务书）2、 前言（绪论）(设计的目的、意义等)3、 主体设计部分4、 结束语5、 参考文献四、设计时间与设计时间安排1、设计时间： 2周2、设计时间安排： 熟悉实验设备、实验、收集资料： 2 天设计计算、绘制技术图纸： 9 天编写课程设计说明书： 2 天答辩： 1 天摘要 近年来随着计算机在社会领域的发展, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。时间是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等

3、领域最常遇到的一个物理量。测量时间的基本方法是使用秒表直接测量。其中秒表的精度是人们最关心的，这就要求它的计时最小单位足够小，显示模块的灵敏度足够高。其中采用单片机进行控制的计时系统就是一个典型的例子，它为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的测量手法。单片机使得一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本篇论文讨论了简单的数字秒表的设计与制作 ，采用LED液晶模块进行显示。其中单片机通过定时器中断的方式产生了10ms的最小计时单位，通过加一后判断的方式依次进行处理，将每个单位进行十进制处理后进行显示。1关键词 AT89C51单片机；keil；proteus；秒表。1、 设计任务1.1设计目的

4、和意义：秒表计时器是电器制造，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、延时器、定时器等的时间测试。有关计时钟表的发展历史，大致可以分为三个演变阶段。一、从大型钟向小型钟演变。二、从小型钟向袋表过渡。三、从袋表向腕表发展。每一阶段的发展都是和当时的技术发明分不开的。本课题是基于单片机的数字秒表系统设计，其利用单片机作为系统的主要控制器，通过单片机自身的定时计数器溢出标志产生最小计时单元，经过变量的累加和判断后，将数据送入液晶屏显示。本人的主要是运用AT89C51单片机作为主控制单元及数据处理单元。1.2设计任务与要求:1、设计一个显示099

5、s计时的秒表；2、要求有三个按钮：开始，暂停，清零；3、使用51系列单片机的定时器/计数器的定时和计数功能；4、外部扩展2位LED数码管。2、 系统设计2.1 系统总体方案设计根据系统的要求，确定系统的总体方案如图1所示。图12.2.1 单片机的选型本课题在选取单片机时，充分借鉴了许多成形产品使用单片机的经验，并根据自己的实际情况， 选择了AT89C51。AT89C51单片机采用40引脚的双列直插封装方式。图1.2为引脚排列图， 40条引脚说明如下：2主电源引脚Vss和Vcc Vss接地 Vcc正常操作时为+5伏电源外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，

6、是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。图1.2 AT89C51单片机引脚图控制或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/，和/Vpp RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。 ALE/正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性地发出正脉冲信号

7、。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个LSTTL电路。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能） 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL输入。 /Vpp、/Vpp为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当/Vpp为高电平时，访问内部程序存储器，当/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚上加21伏EPROM编程电源（Vpp）。

8、输入/输出引脚P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。 P1口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。 P2口（P2.0 - P2.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。 P3口（P3.0 - P3

9、.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。能驱动(吸收或输出电流)四个LSTTL负载。2.2.2 按钮电路的设计2.2.3 LED显示的设计 显示部分由一个共阳极两位数码管构成，P0作为段选，P2.0作为个位位选，P2.1作为十位位选。32.2 整体电路图2.3 系统所用元器件本系统所用的元器件清单如表所示：4元器件名称数量7SEG-MPX2-CA1AT89C511电阻8独立按键3七段数码管1电源VCC1导线若干3、 软件流程及程序设计3.1 软件系统流程图开始初始化复位键开始计数开始键停止键停止计数继续计数计数满清零开始键3.2 程序STRT EQU P2.5 STP EQU P2.

10、6 CLRR EQU P2.7 ORG 00H AJMP MAIN ORG 0BH AJMP T0INT ORG 30HMAIN: MOV R0,#20H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV DPTR,#TABLE SETB EA SETB ET0 k1: LCALL DISP JB STRT,K2 LCALL DISP JNB STRT,$-3 AJMP STARTk2: JB STP,K3 LCALL DISP JNB STP,STOPK3: JB CLRR,K1 LCALL DISP JNB CLRR,CLEAR AJMP K3STA

11、RT: SETB TR0 AJMP K1 STOP: CLR TR0 AJMP K2CLEAR: CLR TR0 MOV 40H,#0 AJMP K1T0INT: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R0,RTI MOV R0,#20 MOV A,40H CJNE A,#99,ADD1 MOV 40H,#00H CLR TR0 AJMP RTI ADD1: ADD A,#01H MOV 40H,ARTI: RETI DISP: MOV A,40H MOV B,#10 DIV AB ;/当前值除以10 MOV 20H,A ;/得出的商送给十位 MOV 21H,B ;/

12、得出的余数送给个位 CLR P2.0 SETB P2.1 MOV A,20H ;/十位显示 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A LCALL DELAY CLR P2.1 SETB P2.0 MOV A,21H ; /个位显示 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A RETDELAY: ;误差 0us MOV R6,#01HDL0: MOV R5,#61H DJNZ R5,$ DJNZ R6,DL0 RETTABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;/共阳极0-9显示代码 DB 92H,82H,0F8H,80H,90H END4、 系统调试 系统调试包括

13、硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的硬件电路和软件程序，只有经过联合调试，才能验证其正确性；软硬件的配人情况以及是否达到设计任务的要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解决、完善，最终开发成实用产品。5 4.1硬件调试硬件调试分单元电路调试和联机调试，单元电路试验在硬件电路设计时已经进行，这里的调试只是将其制成印刷电路板后试验电路是否正确，并排除一些加工工艺性错误（如错线、开路、短路等）。这种调试可单独模拟进行，也可通过开发装置由软件配合进行，硬件联机调试则必须在系统软件的配合下进行。本设计硬件是用proteus上的部件搭建而成的，在proteus的软件中进行连线仿真模拟。

14、 4.2软件调试由于本设计简单所以是一边在keil软件上修改程序一边生成HEX文件，并在proteus软件中直接导入AT89C51芯片运行并观察结果，其中在proteus上对keil软件进行联调，查错时可以通过调试里面的单步运行、进入子函数内部和设置断点分析。5、 总结本文主要从硬件方面说明设计的总体思路和设计的实现过程，预期的设计目的是：能够实现秒表的基本功能，正常计时099s.在设计过程中，曾经遇到很多的障碍，设计图经过许多次的修改最后才定下来，但在调试的过程中又出现了问题，需要修改原理图；比如硬件的布局，要作到使连接的线路最短，并不没有想象中的那么容易；再焊接过程中稍不注意就会出现管脚的错位，有些在硬件测试过程中才检查出来。在设计中有好多问题都是因为理论知识不扎实，在有些管脚的置零置一上,概念的模糊,这使作者明白要把所学到的理论转化为实践需要一段努力学习的过程；在做一个设计的过程中，一定要注意理论和实践同步进行，光有理论知识还是远远不够的，要用时间去检验理论，用理论指导实践。最近几年，科学发展很快，渗透在工农业生产的许多领域。通过课程设计我们有了更深的认识,只有在设计制作的过程中不断的学习才能有更新的进步.不论在什么地方,什么岗位我门都要以