百分之一秒计时器设计

第1章秒计时器整体设计课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。进行课程设计能够让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必很多的，是超级必要的。设计目的设计目的单片机的大体原理及相关的简单应用。把握用单片机设计系统的一样步骤。了解LED数码管的大体知识和驱动方式。4．把握单片机系统各个组成部份的作用和散布位置。5．学会运用单片机的硬件资源。设计任务和要求任务和要求任务：用AT89S51单片机和中小规模集成芯片设计1/100秒计时器要求：1.计时精度10-2秒。2.6位数码显示，别离表示分、秒、1/10秒、1/100秒。3.有两个按键别离操纵秒表的归零、停止。4.用汇编语言编程，用proteus仿真。整体设计方案1.硬件设计方案方案：该系统采纳51系列单片机AT89C51作为操纵核心，该系统能够完成运算操纵、信号识别和显示功能的实现。由于用了单片机，使其技术比较成熟，应用起来方便、简单而且单片机周围的辅助电路也比较少，便于操纵和实现。整个系统具有极为灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能的扩张和更改。MCS-51单片机特点如下：

（1）靠得住性好：单片机依照工业操纵要求设计，抗击工业噪声干扰优于一样的CPU，程序指令和数据都能够写在ROM里，许多信号通道都在同一芯片，因此靠得住性高、易扩充。（2）单片机有一样电脑所必需的器件，如三态双向总线，串并行的输入及输出引脚，可扩充为各类规模的微电脑系统。

（3）操纵功能强：单片机指令除输入输出指令，逻辑判定指令外还有更丰硕的条件分支跳跃指令。其原理框图如图所示:六位显示六位显示AT89C51复位开关暂停开关时间脉冲源图硬件设计原理框图2.软件设计方案显示程序主程序复位程序显示程序主程序复位程序暂停程序中断程序图软件设计图软件设计原理框图第2章单片机应用系统简介单片机的应用系统随着用途不同，它们的硬件和软件结构不同专门大，但系统设计的方式和步骤大体上是相同的。一样包括整体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、固化程序、应用系统独立运行等步骤。单片机结构1.80C51单片机的功能结构正如咱们所知，单片机是属于三总线结构，80C51单片机功能方框图如下图：图单片机内部结构框图2.单片机内容结构单片机的内部结构如下图，从图中看出，它具有以下特点；适于操纵应用的8位CPU56字节片内数据存储器，分高低两个128字节4K字节片内程序存储器64KB程序存储器空间64KB数据存储器空间4个8位共32根双向并可按位寻址的I/O口线两个16位按时/计数器一个全双工的串行I/O接口有5个中断源片内时钟振荡器具有布尔处置（位处置）能力图单片机内部结构单片机的封装形式、引脚概念及功能1.80C51封装80C51系列单片机具有双列直插式和方形两种封装。2.80C51系列单片机引脚功能①引脚散布：如下图为双列直插式引脚散布图②引脚功能：VCC----工作电源+5VGND----电源地ALE/PROG-----访问外部存储器时作为低8位地址锁存操纵信号；在对EPROM编程时作为编程脉冲输入；在不访问外部存储器和非EPROM编程状态下，该脚输出频率为1/6单片机晶振频率的方波信号，该信号，可作为时钟脉冲，但在访问数据存储器时会丢失一个脉冲PSEN——外部程序存储器读选通信号EA/VPP——访问程序存储器操纵信号。当EA为低电平常，只读外部存储器，当EA为高电平常那么先读内部程序存储器，再读外部程序存储器；那个引脚在编程时接编程电压VPPRST——复位信号，对系统复位信号要>2TXTAL1——片内振荡电路输入端XTAL2——片内振荡电路输出端P0-P3——输入输出端口图双列直插式引脚散布图按时／计数器1.按时/计数器结构80C51单片机内部设有两个16位按时/计数器，简称为按时器0（T0）和按时器1（T1）。按时器／计数器的结构如下图：TMOD---方式操纵寄放器,用于设定按时／计数器的工作方式TCON---按时器操纵寄放器,用于启动按时／计数器IE---中断许诺操纵寄放器：按时／计数器是微机的中断源图80C51单片机内部按时／计数器的结构2.工作原理按时/计数功能选择：当C／T＝0时，为按时器功能，现在，C与A相连（计数脉冲为机械周期）；当C／T＝1时，为计数功能，现在，C与B相连（计数脉冲从或口输入）。按时/计数器设置：按时／计数器设置由工作方式操纵寄放器（TMOD）、按时操纵寄放器（TCON）和中断许诺寄放器（IE）一起完成。键盘接口技术键盘分两类：独立连接多键盘和矩阵式键盘，如下图。1.独立式键盘独立式按键结构的键盘是最简单的键盘电路，每一个键独立接入一根输入线。这种键盘的优势是结构简单、利用十分方便，目前这种结构的键盘应用还相当普遍，这种键盘的缺点是随着键数数量的增加所占用的I/O口线也增加。独立式按键结构的键盘在没有键按下时，数据输入线均为高电平，当有键按下时，与之对应的数据线将变成低电平。因此可用位指令判别是不是有键按下。2.行列式键盘独立式键盘尽管结构简单，利用方便，但每一个按键开关要占一根I/O口线，因此在按键数较多时，采纳行列式键盘技术。＆图独立式键盘＆行列式键盘的结构及原理输出锁存输出锁存器输入缓冲器图行列式键盘行线列线图所示为行列式键盘的大体结构。它由键盘开关矩阵、输出（行线）锁存器、输入（列线）缓冲器三部份组成。在具体组成电路时，有以下几种组合方式：直接利用I/O的键盘电路。MCU的I/O口输出具有锁存器，输入具有缓冲器，因此应用I/O口直接与行线与列线相连就能够够组成行列式键盘。如下图，是由P1口组成的4＊4键盘。图中左示的是一般接法，右示为带中断的键盘接法。利用I/O口和译码器的接口电路P1．0P1．1P1．0P1．1P1．2P0．0P0．1P0．2P0．3ABC图由I/O口与译码器组成的行列式键盘利用串行口的键盘接口电路图为由I/O口与串行口组成的键盘电路。②行列式键盘的工作原理：尽管组成行列式键盘有多种形式，但它们的工作原理是相同的，现以图为例来讲明：行线P1．4~P1．7为输出，列线P1．0~P1．3为输入。CPU先使第一行（P1．4）为“0”，其余行为“1”。读输入口P1．0~P1．3的状态，假设输入缓冲器的状态全数为“1”，那么表示所在行无键按下，CPU使一下行线为“0”，其余行线为“1”，扫描下一行，如此在P1．4~P1．7循环进行。假设输入缓冲器不全为“1”，说明所在行有键按下，CPU停止当前行线扫描，转入到列线扫描，列线P1．0~P1．3为“0”状态的列表示对应列有键按下。如此，行线与列数交叉键确实是扫描到的按键。P1．0P1．1P1．0P1．1ABP1．2RXDTXD③键扫描方式：程控扫描方式：CPU从执行程序就开始了键盘的扫描，等待来是键盘的命令。这种程控扫描方式，适用单任务多分支结构。按时扫描方式：在多任务应用系统中，既要执行当前任务，又要及时同意键盘命令，按时扫描方式适应这种需要。具体做法是：在程序初始化时，先对按时/计数器进行设置，使其每10ms中断一次，每次中断，CPU将去扫描一次键盘，假设两次中断扫描到有键按下（那个地址考虑了消抖动），CPU将对键作相应的处置。中断扫描方式：采纳中断扫描方式必需有外部中断接口，当有键按下时，产生中断请请求，CPU响应中断，在中断效劳程序扫描键盘，作相应处置。这是多任务应用系统经常使用的一种方式。显示接口技术1.显示器结构与原理如下图为LED显示器。在单片机系统中，通经常使用LED数码显示器来显示各类数字或符号。由于它具有显示清楚、亮度高、利用电压低、寿命长的特点，因此利用超级普遍。八段LED显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“8”字形，另一个点置于右下角作为显示小数点用。LED显示器有共阴和共阳两种结构，显示器各笔画段名和安排位置相同。当二极管导通时，相应的笔画段发亮，由发亮的笔画段组合而显示的各类字符。在单片机接口中，单片机口线须接300-750Ω的限流电阻。aaabcdefghabcdefghbcdefghgfGNDabedGNDcdp共阳极共阴极图LED显示器2.LED显示接口技术LED显示电路分静态显示和动态显示两类：（1）静态显示接口技术所谓静态显示，确实是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔画段字形代码。单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路就能够够了，静态显示电路有以下几种形式：①通过MCU的口线的显示接口电路aaaabcdefghbcdefghP1GND图单片机的I/O口直接与LED显示器相连②通过MCU口线和译码驱动的显示接口如下图，图中MC14495为带锁存的地址译码器，译码器采纳通用的二-四译码器。图I/O口线与译码器组成静态显示电路③利用串行总线操纵的显示接口如下图，通过单片机的串行总线操纵的静态显示电路：abcdabcdefgh+5VVCCaedfchgbdfgahcbeP0+5VVCCP1．0P1．1图单片机动态显示扫描电路（2）动态显示接口技术如图是动态扫描显示接口电路。接口电路是把所有显示器的8个笔画段a-h同名端连在一路，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线操纵。CPU向字段输出口送出字形码时，尽管所所有显示器接收到相同的字形码，可是只有被选中的位才显示。所谓动态扫描确实是指咱们采纳分时的方式，连番操纵各个显示器的COM端，使各个显示器连番点亮。复位操作复位操作是单片机的初始化操作，单片机在进入运行前和在运行进程中程序犯错或操作失误使系统不能正常运行时，需要进行复位操作。复位操作后，程序将从0000H开始从头执行，复位时特殊功能寄放器的状态。除此之外，复位操作还使单片机的ALE和PSEN引脚信号在复位期间变成无效状态。单片机对复位信号的要求：一是复位信号为高电平，二是复位信号有效持续时刻很多于24个振荡脉冲（两个机械周期）以上。在那个地址专门要提示的是，在一个应用系统中，若是有几片单片机同时工作，在程序上有连接关系，系统复位时，应确保每一片单片机同时复位。复位信号由单片机的RST引脚输入，复位操作有上电自动复位、按键复位和外部脉冲复位三种方式。随着单片机技术的进展，目前有些单片机内部带有看门狗电路，当程序进行犯错或进入了无停止循环时，看门狗电路将利用软件强行使系统复位。第3章硬件电路设秒计时器电路图如下图为电路图。其工作原理为：接通电源后，按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00开始每百分之一秒自动加一；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00；按“暂停”按键，系统暂停计数，数码管显示那时的计数。图秒计时器电路原理图单元电路设计1.时序操纵电路设计时序电路设计是秒计数器设计的关键，如下图，它要紧完成以下功能：（1）当咱们按下“开始”按钮时，数码管显示数字，秒计时器开始计时。（2）当咱们再按一下“暂停”按钮时，数码管停止计数，显示当前数值。2.复位电路的设计外部中断和内部中断并存，单片机硬件复位端，只要持续4个机械周期的高电平即可实现复位，硬件复位后的各状态可知寄放器和存储器的值都恢复到了初始值，因为本设计中功能中有倒计不时刻的经历功能，因此不能对单片机进行硬件复位，只能用软件复位，软件复位事实上确实是当程序执行完以后，将程序通过一条跳转指令让它完成复位。复位电路如以下图所示：图开始/暂停按钮图复位电路外部震荡电路外部震荡电路单片机必需在AT49C51的驱动下才能工作，在单片机内部有一个时钟震荡电路，只需要外接一个振荡器就能够产生必然的时钟信号送到单片机内部的各个单元，外部震荡电路如图所示。图外部震荡电路图LED显示电路设计秒计时器采纳LED动态显示，为了简化电路将所有位的段选线并联在一路，由一个八位IO的接口操纵，电路如下图：图LED显示第4章软件设计通过前面的硬件介绍，此刻咱们将对1/100秒表进行系统软件设计。系统主程序设计1.秒计时器主程序流程图如下图：ENDEND开始计数取秒钟的六位数字放六个连续单元存放起来调用显示子程序STATR显示单元置初值定时和中断的初始化秒钟初值设置调用键盘操作（主程序）图主程序流程图动态程序图如下图：秒钟加160秒到吗秒钟加160秒到吗分钟加160分到吗分钟清0开T1RETI1s到吗MSECBUF内容加1关T1并重装时常数（中断服务程序）中断入口 N Y N Y N Y 图LED动态程序图3.程序清单ORG0000HLJMPSTARTORG001BH;中断入口LJMPCLOCKORG0100H；-------------------内存分派--------------------DISBUFEQU30H;显示数字缓冲首地址MSECBUFEQU21H;1/100秒缓冲SECBUFEQU22H;秒缓冲MINBUFEQU23H;分钟缓冲；---------------------------主程序-----------------------START:MOVMSECBUF,#00HMOVSECBUF,#00HMOVMINBUF,#00HJB,$CALLDELAY1MOVTMOD,#10H;设置T1工作于按时方式1MOVTL1,#68HMOVTH1,#0C5H;写的时刻常数MOVSP,#50HSETBEA;开放CPU中断SETBET1;开放T1中断SETBTR1;许诺T1工作；---------------------暂停复位程序-----------------------L2:CALLDELAY;跳转消抖程序JB,L3；暂停程序JMPL2L3:JB,$CALLDELAY1L4:JB,START;复位程序JMP4DISP1:MOVR0,#DISBUF;显示数字寄存首地址MOVA,MSECBUF;取秒高位数字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0;指向下一个单元MOVA,MSECBUF;取秒低位数字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,AINCR0MOVA,SECBUF;取秒高位数字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0MOVA,SECBUF;取秒低位数字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,AINCR0MOVA,MINBUF;取分高位数字ANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0MOVA,MINBUF;取分低高位数字ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,ALCALLDISPLAYSJMPDISP1；----------------------------------显示子程序---------------------------------DISPLAY:MOVP3,#0FEH;驱动最低位MOVR1,#DISBUF;取显示数字首地址MOVR2,#06H;软计数器表示显示位数LOOP1:MOVDPTR,#SEGTAB;七段显示码表首地址MOVA,@R1MOVCA,@A+DPTR;查代码MOVP0,A;送段驱动器74LS273LCALLDELAY;延时MOVA,P3RLA;指向下一名位驱动MOVP0,AINCR1;指向下以个显示数字的地址单元DJNZR2,LOOP1;显示位完了吗RET；-------------------------中断效劳程序--------------------------CLOCK:CLRTR1;关T1MOVTL1,#68HMOVTH1,#0C5H;重装时刻常数PUSHPSWPUSHACC;压栈爱惜MOVA,MSECBUFADDA,#01H;缓冲器加1DAA;转换为BCD码数MOVMSECBUF,ACJNEA,#100H,INT_DONE;1S时刻没有到中断返回MOVMSECBUF,#00H;1S到就将BUF清0MOVA,SECBUFADDA,#01HDAA;秒钟加1并变成BCD码数MOVSECBUF,ACJNEA,#60H,INT_DONE;60秒没有到中断返回MOVSECBUF,#00H;60秒到秒钟清0MOVA,MINBUFADDA,#01HDAA;环种蛹?并变成BCD码数MOVMINBUF,ACJNEA,#60H,INT_DONE;60分钟没到中断返回MOVMINBUF,#00H;60分到分钟清0INT_DONE:POPACCPOPPSWSETBTR1RETI;---------------------延时此程序---------------------------DELAY:MOVR7,#2D1:MOVR6,#255D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RET；------------------消抖程序