51单片机秒表计时器课程设计报告

1、XXXXXX学院51单片机系统设计课程设计报告题 目：秒表系统设计专业、班级：学生姓名：学号：指导教师：分数：摘要本设计是一个秒表计时器，采用51单片机实现。电路包括以下儿部分：单 片机最小系统部分，数码管显示部分，擅键开关部分部分。电路选用共阴型4位数 码管组成时钟显示电路；时钟的增减控制以及清零部分主要山轻触开关构成的理键 系统组成；信号接收和处理部分主要山单片机来执行。接通电源后，秒表计时器处 于初始状态，4位数码管显示000.0。当据下“开始”开关时，秒表开始计时，数 码管显示当前状态的时间。当再次理下开关时，数码管停止计时。想下“清零”键 后，系统重新回到初始状态。关键词单片机最小系

2、统秒表计时槻键控制任务书1、任务设计一个秒表计时器，在51单片机的控制作用下，采用4个LED数码管显 示时间，计时范围设置为00.060. 0秒，即精确到0.1秒，用按键控制秒表的“开 始”、“暂停”、“复位”，按“开始”按键，开始计时；按“暂停”按键，系统 暂停计时；再按“开始”键，系统继续计时；数码管显示当前计时值；按“复位” 按键，系统清零。2、设计要求（1）开始时显示00.0。每按下S1键一次，数值加Is；（2）每按下S2键一次，数值减Is；（3）每按下S3键一次，数值清零；（4）每按下S4键一次，启动定时器使数值开始自动每秒加1,再次按下S4键，数值停止自动加1,保持显示原数。3、发

3、挥部分（1）开关按键3： “复位60.0” 按键（用来60秒倒计时）。按键按下去 时数码管复位为“60.0”（用于倒计时）。（2）开关按键4：倒计时“逐渐自减”按键。按键按下去则是数码管开始 “逐渐自减”倒计时。（3）开关按键5：倒计时初始值“增加”按键。（4）开关按键6：倒计时初始值“减小”按键。4、课程设计的难点单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器（一个控制顺 序计时，一个控制倒计时）的使用；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。5、课程设计仪器集成电路芯片STC89C52,八段数码管，MCS-51系列单片机微机仿真课程系统 中的软件（keil

4、 uvision2）。目 录摘要2关键词2任务书31、设计任务目的52、设计方案选取与论证52. 1系统总体设计方案52.2系统整体框图53、电路设计63. 1单片机最小系统设计63. 2数码管显示模块设计63. 3趣键控制系统模块设计63. 4程序设计64、制作及调试过程115、结果分析和总结12参考文献12附录。秒表计时器原理图 13附录b元器件清单 14附录c秒表计时器实物图 151、设计任务目的1. 根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计电子秒表，以加 深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力，为以后的毕业设讣和工作打下坚 实基础；2. 熟悉汇编语言或C语言的程序设计方法，熟

5、悉51系列单片机的使用；3. 掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、I/O 口、审 行口通讯等功能；4. 掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现。2、设计方案选取与论证2. 1系统总体设计方案使用STC89C51单片机作为核心控制部件，采用12M晶体振荡器及30PF微小电 容构成振荡电路；用1个四位一体共阴极数码显示管作为显示部分，构成数字式秒 表的主体结构，配合独立式键盘和复位电路完成此秒表的计时、清零、停止、增减 初始时间等各项功能。2.2系统总体整体框图4位数码管显示模块STC89C52单片机最小系统模块 独立据键控制模块图2. 2系统设计框图3、电路设计3.

6、1单片机最小系统设计图3. 1单片机最小系统1. 时钟电路在XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内 部振荡器便能产生自激振荡。在本设讣中采用的12M的石英晶振。和晶振并联的 两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当釆用石英晶振 时，电容可以在2040pF 之间选择。2. 复位电路复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。上电瞬间，电容两 端电压不能突变，此时电容的负极和RESET相连，电压全部加在了电阻上， RESET的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐 减小，最后约等于0,芯片正常工作。并联在电容的

7、两端为复位按键，当复位按键 没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管 脚出现高电平达到手动复位的效果。3. EA/VPP （31脚） 的功能和接法51单片机的EA/VPP （31脚） 是内部和外部程序存储器的选择管脚。当 EA保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；对于现今的绝大部分单片机来 说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程 序存储器，而是直接使用内部的存储器。4. P0 口外接上拉电阻51单片机的P0端口为开漏输出，内部无上拉电阻。所以在当做普通 I/O输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号

8、（即 高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。3. 2 数码管显示模块设计显示部分采用动态显示。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种 显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a, b, c, d, e, f, g, dp的同 名端连在一起，另外为每个数码管的共阴极增加位选通控制电路，位选通山各自独 立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但 究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通端电路的控制，所以我们 只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管 就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的位选通端，就使各个数码

9、管轮流受控显 示，这就是动态驱动。动态显示是利用人眼视觉暂留特性来实现显示的。事实上， 显示器上任何时刻只有一个数码管有显示。山于各数码管轮流显示的时间间隔短、 节奏快，人的眼睛反应不过来，因此看到的是连续显示的现象。为防止闪烁延时的 时间在Ims左右，不能太长，也不能太短。3. 3 撼键控制系统模块设计由P1 口作为独立趣键信号的输入端控制时钟的加Is、减Is、复位60. Os等操 作。用外部中断0作为秒表计时器的开启和暂停的操作。且所有槻键均为低电平有 效。其中部分扌恩键为单刀双掷开关用于控制增计时或减计时以及限60.0s计时和 60. Os外计时。3.4程序设计如下： #include

10、/包含52单片机寄存器定义的头文件unsignedcharTabl =0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f ;/段码表unsignedcharTab2 = Oxbf, 0x86, Oxdb, Oxcf, 0xe6, Oxed, Oxfd, 0x87, Oxff, Oxef);个位段码表1msunsigned int x; unsigned char k; sbit intO二P32; sbit intl=P3 3; sbit SUB60=Pri; sbit S6O=P12; sbit K5二P3; sbit K6二

11、P4; sbit K7=Pr5; sbit K8二P6; I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I | j j |j 4 | j j |j 4 | j j |j 4 | j j |j 4 | j j |j 4 | j void delaylms(unsigned int i)unsigned char j; while(i)/1ms基准延时程序12MHZ晶振for(j=0;j125;j+) 1 | 4 4 A | 4 4 | j 4 4 4 4 数 码 管 显 I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I

12、I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I void Display(unsigned int x)P2=0xfe;POTablx/1000;/P2. 0引脚输出低电平，DS6点壳显示百位delaylms(6);P2二Oxfd;/P2. 1引脚输出低电平，DS6点亮P0=Tablx%1000/100; 显示十位delaylms(6);P2二Oxfb;/P2. 2引脚输出低电平，DS6点壳P0=Tab2x%100/10;/显示个位delaylms(6);P2二0xf7;/P2. 3引脚输出低电平，DS7点亮P0=Tabl

13、x%10; 显示 0. 1 位delaylms(6);P2=0xff; I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 函数功能：主函数 | 1 | 4 4 | 1 | 4 4 | 1 | 4 4 | 1 | 4 4 | 1 | 4 4 | void main(void)x二 0;TMOD二0x01;EA二 1;ETO二1;EXO二1;ITO二1;/ TMOD二0000 0001B,使用计数器TO的工作方式1开起总中断/允许定时器T0的中断允许外中断INTO/INTO为下

14、负脉冲触发方式THO二(65536-50000)/256;/计数器 TO 高 8 位赋初值TLO= (65536-50000) %256;/计数器 T0 低 8 位赋初值TFO二0;溢出标志位清零while (1) I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I I I I I I 1 I I Pl. 3按 一 次 加|if (K5=0)delaylms(20); if (K5=0)x二x+10;while(!K5);擅键关断扌恩一次触

15、发一次if (K6=0)delaylms(20);if (K6=0)if (x=0)x=10;在00. 0的时候停止while(!K6);/理键关断扌恩一次触发一次*K7 Pl. 5 初始值 赋值为 60.0 秒升关delaylms (20); if(K7二二0)x=600;/赋初值60. 0秒while (!K7);扌恩键关断擅一次触发一次辻(x=600)辻（S60二二0）如果P1.2 口是低电平，秒表变化范围00. 060 0* *K8 Pl. 6 清零 clearO 扌恩键升关 S3* */if (K8=0)delaylms(20);if(K8=0)x=0;TRO二0;延时消震/数据清0

16、数码管显示000. 0 /溢出标志位清0Display (x);/*iNTO中断函数 用于开始或暂停开关S4* I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 1 I I I I I I 1 I void begin_stop() interrupt 0辻(int0=0)delaylms (30) ;/延时消震辻(int0=0)TROTRO;按键趣一次读秒开始或暂停if(x=0&SUB60=0)*T0 讣数器中断 控制每隔加 0.

17、1 秒*/void add_one0() interrupt 1 k+;辻(k=2)k二 0;TFO二0;if (SUB60=l)0. Isx=x+l;elsex二X-1;if (x=0)TRO二0;if(x=9999)TRO二0;TH0= (65536-50000)/256;TLO=(65536-50000)%256;4、制作及调试过程/当Pl. 1 口是高电平时秒表加0. Is当Pl. 1 口是低电平时秒表减/秒表加0. Is/秒表减0. Is/计数器T0高8位赋初值/计数器T0低8位赋初值4. 1电路的制作(1) 分析各单元电路图，并分析其各部分的功能；(2) 用仿真软件仿真电路的功能，

18、并检查是否有错，无误后进行下步工作；(3) 查找有关文献了解各元件的功能及引脚和有关的资料；(4) 分别焊接单片机最小系统、数码管显示电路和撼键控制电路，与此同时检查各 元器件是否可用，并分辨其引脚；(5) 对照事先设讣好的原理图仔细检查在实物中是否有接错的地方(主要检查集成 电路的引脚与导线是否出错接错和是否出现了短路)，若发现有，就立即改正。以 防给实物通电之后，出现意外。然后，用数字万用表检测实物中是否有不导通的地 方，若有，应立即修正。以防通电后不能工作，而怀疑其他地方出错。(6) 给实物通电，并进行调试。看电路工作是否正常。若有误，则检查并思考错误 原因，然后进行修改直至电路工作正常

19、为止。4.2电路的调试起初我打算用PCB板来做秒表计时器，由于一些条件也不允许(如腐蚀液和钻孔 机等器件没有)，经过再三考虑，我选择了用万用板来制作秒表计时器。但在制作的 过程中我也遇到了许多问题。问题以及解决办法如下：(1) 问题1：山于在焊电子元件及芯片时没有注意到元件的排布以及芯片的引 脚问题，使得电路板上的跳线很密，这给查线带来了很大的困难，使得最后 电路错线、搭线太多。解决办法：我把元件以及跳线重新都焊了下来，认真反复的研究原理图的每 个芯片的引脚，先用油性笔在电路板上把元件画好，然后在进行焊接。(2) 问题3：芯片引脚分布的比较紧密，所以在焊接时出现焊锡把相邻引脚连接 在一起的情况。解决办法：吸焊器取掉部分焊锡，或用小刀划开芯片引脚的分界。(5) 问题5:倒计时不能够正常的工作，且减计时混乱。解决办法：重新检查程序，检查电路是否搭线。5、结果分析和总结单片机课程设计，是对单片机知识的验证，可以帮助我们理解巩固所学知识， 激发我们对单片机课程的兴趣，更锻炼了我们独立思考、开拓创新的能力。通过这 次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌