单片机__多通道百分秒表设计 (2)

1、单片机原理及应用课程设计报告课题名称多通道百分秒表设计学院自动控制与机械工程专业电气工程及自动化班级电气三班姓名卢 应 军学号201204170320时间2014.6.232014.7.4目 录一、内容提要21.设计任务22.主要功能23.设计提示2二、步骤及方案2三、硬件设计31、单片机的选择与外围电路32.单片机与显示模块电路43.开关电路54.显示LED电路65.外围小灯电路76.整体电路protuus仿真图8四、软件设计81.系统主函数程序82.初始化函数程序93、显示函数程序94.开关函数程序10五、调试12六、课程设计心得体会：131、细心和耐心是基础：132、互助是我们成功的条件

2、：133、做任何事都要有计划：13七、参考文献14八、附录15一、内容提要1.设计任务基于AT89C51设计一个5位LED数码作为“多通道百分秒表”。2.主要功能（1）、显示时间为00.00到99.99，每百分之一秒自动加一。（2）、设计一个有五个按键的键盘。K1：开始，K2:停止，K3：复位，K4通道加1，K5:通道减1。（3）、设计LED提醒，即D1小灯按照当前通道隔一秒亮一次，可以通过开关关闭该功能。（4）、其他功能：D2、D3小灯按照01、02通道分别计时时间到10秒时熄灭。（定时：到某一时间有LED提醒功能）3.设计提示（1）、用1个6位7段LED数码管作为显示设备，最高位显示通道号

3、，低四位显示时间。（2）、可采用定时器，定时时间为10MS。（3）、可参考proteus仿真图二、步骤及方案根据系统的设计要求，选择AT89C51单片机作为系统的核心来完成定时、计数的功能，用74HC245来完成数据的锁存和对LED的刷新控制，用外围开关电路实现对单片机的外围输入，用小灯来实现对于计时等功能的提示。该系统的设计总体思路如下：开关K1把开始信号传输给AT89C51单片机，单片机开始计数，然后在P2口输出信号，通过74HC245后传输给LED数码管控制数码管位数是否启用，然后P0口传输相对应的信号控制启用的数码管位输出的具体信号。同理，其余开关的信号分别控制了AT89C51的停止、

4、复位和通到的加减。外接的小灯接到P1.5、P1.6、P1.7口，分别作用于计时提示。综上，可知7SEG-MPSX6-CC的最高2位用来显示通道，低四位用来显示时间（00.00到99.99秒），按照功能要求，确定由四个部分组成：主控制器，开关控制、小灯显示、LED显示。总体设计电路结构图如图所示：键盘输入单片机AT89C51LED显示小灯显示通道号 秒数图1 总体设计电路结构图三、硬件设计1、单片机的选择与外围电路AT89C51作为秒表计时系统的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS51系列单片机的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS51的C

5、MOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及HMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS48单片机的体系结构和指令系统。单片机小系统的电路图如图所示。图2 单片机的选择与外围电路AT89C51单片机的主要特征：（1）与MCS51兼容，4K字节可编程闪烁存储器；（2）灵活的在线系统编程，掉电标识和快速编程特性；（3）寿命为1000次写/擦周期，数据保留时间可10年以上；（4）全静态工作模式：0HZ33HZ；（5）三级程序存储器锁定；（6）1288位内部RAM，32位可编I/O线； （7）两个16位定时器/计数器，5个中断源，4个8位并行的I/O接口，1个全双工I/O接口。2.单片机与显示模

6、块电路由74HC245芯片和电阻，导线构成，控制锁存单片机输出信号。74HC245元件的封装：(1)第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。 (2)第29脚“A”信号输入输出端，A1=B1、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。(3)第1118脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不在描述。 (4)第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/

7、B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。 (5)第10脚GND，电源地。 (6)第20脚VCC，电源正极。表1 74HC245真值表：3.开关电路由电源、导线、电阻、开关（K1、K2、K3、K4、K5五个开关）构成，K1连接P1.0口控制开始；K2连接P1.1口控制暂停；K3连接P1.2口控制复位清零；K4连接P1.3口控制通道减1；K5连接P1.4口控制通道加1。如图：图3 键盘电路4.显示LED电路由7SEG-MPSX6-CC共阴LED8段位显示器构成：结构图为：abcde fg12345. dp678910e f cc g ha b V c d 图4 显示器其真值表为：表2显示字符共阴极

8、接法八段状态断码（共阴）spgfedcba0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FH.1000000080H综上则可知：显示0123456789.断码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH80H5.外围小灯电路采用了3个LED小D1、D2、D3，当按钮按下后，3个LED小灯接入电路，接口为：D1端接到P1.5口、D2端接到P1.6口、D3端接到P1.7口，其中D1小灯按照当前通

9、道隔一秒亮一次，D2、D3小灯按照01、02通道分别计时时间到10秒时熄灭。如图。图5 外围小灯电路图6.整体电路protuus仿真图图6 整体电路四、软件设计系统程序包括：主函数程序、显示函数程序、中断函数程序、开关函数程序、系统初始化函数程序，通道设置函数程序。主程序结构：1.系统主函数程序主程序程序中调用了两个子函数程序，分别是中断初始化函数程序及显示函数程序。开始系统初始化函数显示函数图7 开始2.初始化函数程序设定定时器状态开中断对定时器赋初值结束图8初始化函数程序包括对定时器/计数器的工作方式设定、初值设定。3、显示函数程序 开始 判断通道标识a为1还是为2通道2数据通道1数据数码

10、显示结束图9显示函数程序通过识别两个通道的刷新标志位flag_1和flag_2来实现双通道显示转换。4.开关函数程序开始结束图10开关函数程序主要通过P1.0、P1.1、P1.2三个引脚来操作秒表的开始、停止、清零。5.中断函数程序:结束 图11中断函数程序通过P1.3和P1.4控制用户选择的通道数，然后根据开关函数来分别对两个通道的刷新标志位flag_1和flag_2赋值，进而实现通道的互相切换。五、调试把程序从KEIL中生成HEX文件，导入单片机中，测试是否实现题目要求的各个功能。1.由于开始计算中断初始时间不准确，故重新设置初始化时间；2.经过调试，延时时间设为1000效果最佳；3.由于

11、3通道数要求过于复杂，故采用双通道设计；4.由于难以实现一个按键具备：开始、停止及清零功能，所以只能采用三个按键分别控制。经过耐心的调试，最终实现设计要求。PROTEUS仿真图如图：图12 通道一图13 通道二六、课程设计心得体会：回顾起此次课程设计，感觉受益匪浅，从拿到题目到完成整个编程，从理论到实践，学到很多很多的课堂理论中没学到过的东西，不仅对键盘的识别技术这一章节的知识点有了深刻的认识，而且对这学期开设的单片机这门课程有了更全面的了解，尤其是在学习使用proteus软件片编程和仿真时收获良多。通过这次单片机课程设计，还使我懂得了实践的重要性。同时在程序调试的过程中提高自己的发现问题、解

12、决问题、实际动手和独立思考的能力。1、细心和耐心是基础：制作前一定要做好规划设计，反复论证和计算，防止考虑不到的地方使得做好的东西需要翻工。如果制作或使用中发现问题，既极大地打击积极性和自信心，还会极大地消耗时间，拖延项目的进度。制作硬件也一定要耐心细致，极小的失误都会造成短路等问题而直接造成大错。在设计中，如果没有考虑到哪怕任何一个细节，都有可能让没考虑到的情况造成BUG，使各个子程序的时序和运行之间可能会互相干涉和冲突。2、互助是我们成功的条件：上课的时候的学习从来没有见过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。但在实习中见过甚至使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼

13、界，提高了单片机知识的理解和水平。在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会在QQ群里讨论或者是同学之间相互帮助。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。单片机是很重要的一门课程，老师和一些工作的朋友都曾说过，如果学好一门单片机，就凭这个技术这门手艺找一个好工作也不成问题。尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中单片机还需要好好的深入研究和学习，学好了单片机也就多了一项生存的本钱。最后感谢老师对我们的精心指导和帮助，感谢同学们对我的帮助。3、做任何事都要有计划：

14、在这样一个复杂项目的实施过程中，我们遇到了很多困难和挫折。很幸运我们方向一直明确，坚持按照计划，一步步克服困难，现在想来，我们确实是因为一个明确的计划，一点点克服困难，一点点积累经验，才走到现在的。这其中计划的重要性不言而喻。这门课的学习确实给了我们很多，而且不单单是知识和技能，还有精神层面上的东西。而在项目制作过程中的困难和喜悦，希望和失望，成功和失败，也都是我们心中永远的宝贵财富。七、参考文献：1 姚国林，单片机应用与应用技术.北京：清华大学出版社，2009.2 黄建新.，单片机原理、接口技术及应用. 北京：化学工业出版社，20093 李群芳，肖看.单片机原理、接口及应用嵌入式系统技术基础

15、.北京：清华大学出版社，20054 张毅刚，MCS-51单片机应用设计.哈尔冰：哈尔冰工业大学出版社，1997.5 边春远，王志强.MCS-51单片机应用开发实用子程序. 北京：人民邮电出版社，2005.6 .八、附录1、源程序代码#include reg51.h#define THC0 0xd8#define TLC0 0xf0void StarandStop();unsigned char code Duan=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/0-9段数码管，共阴极unsigned char DataBuffer4=0,0

16、,0,0,DataBuffer_14=0,0,0,0,DataBuffer_24=0,0,0,0;/四个数码管显示数值，数组变量定义unsigned int a=1;unsigned int hdrSec_1=0,miao_1=0,hdrSec_2=0,miao_2=0;bit flag_1=0,flag_2=0;/三个通道数码管刷新标志位sbit P10=P10; sbit P11=P11;sbit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P14=P14;sbit P15=P15;sbit P16=P16;sbit P17=P17;sbit P07=P07;/*程序初始化*/vo

17、id timer1_init()TMOD=0x11;/初始化两个定时器TR0=1; /启动定时器0ET0=1; /允许定时器中断EA=1; /总中断打开TH0=THC0;TL0=TLC0;*显示程序*/void display()unsigned char b; int x;while(1)if(miao_1=10)P16=0;if(miao_2=10)P17=0;if(a=1)if(miao_1%2=1)P15=0;else if(miao_1%2=0) P15=1;DataBuffer0=DataBuffer_10;DataBuffer1=DataBuffer_11;DataBuffer2

18、=DataBuffer_12;DataBuffer3=DataBuffer_13;if(a=2)if(miao_2%2=1)P15=0;else if(miao_2%2=0)P15=1;DataBuffer0=DataBuffer_20;DataBuffer1=DataBuffer_21;DataBuffer2=DataBuffer_22;DataBuffer3=DataBuffer_23;for(b=0;b1;x-); /*中断程序*/void timer0() interrupt 1TMOD=0x11;/初始化两个定时器TH0=THC0;TL0=TLC0;/*通道设置*/if(P13=0)

19、a=1;if(P14=0)a=2;StarandStop(); if(flag_1=1&flag_2=1)hdrSec_1+;hdrSec_2+;if(hdrSec_2=99)hdrSec_2=0;miao_2+;if(miao_2=99) miao_2=0; DataBuffer_20=miao_2%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_21=miao_2%10;DataBuffer_22=hdrSec_2%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_23=hdrSec_2%10;if(hdrSec_1=99)hdrSec_1=0;miao_1+;if(miao

20、_1=99)miao_1=0; DataBuffer_10=miao_1%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_11=miao_1%10;DataBuffer_12=hdrSec_1%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_13=hdrSec_1%10; if(flag_1=1&flag_2=0)hdrSec_1+;if(hdrSec_1=99)hdrSec_1=0;miao_1+;if(miao_1=99) miao_1=0; DataBuffer_10=miao_1%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_11=miao_1%10;DataB

21、uffer_12=hdrSec_1%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_13=hdrSec_1%10;DataBuffer_20=miao_2%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_21=miao_2%10;DataBuffer_22=hdrSec_2%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_23=hdrSec_2%10;if(flag_1=0&flag_2=1)hdrSec_2+;if(hdrSec_2=99)hdrSec_2=0;miao_2+;if(miao_2=99) miao_2=0; DataBuffer_20=miao_2%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_21=miao_2%10;DataBuffer_22=hdrSec_2%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_23=hdrSec_2%10;DataBuffer_10=miao_1%100/10; /前两位显示秒表DataBuffer_11=miao_1%10;DataBuffer_12=hdrSec_1%100/10; /后两位显示百分秒表DataBuffer_13=hdrSec_1%10;if(flag_