基于51单片机的数字秒表设计

1、 - .可修编 . z.单片机课程设计设计题目基于单片机数字秒表的设计学院名称电气学院指导教师朱卫华班级电子11级02班*学生*摘要本设计是基于AT89S51单片机的简易数字秒表设计，主要组成是以51单片机最小系统为核心，通过运用单片机的振荡电路实现计时同时用数码管同步显示。本秒表最大计时为99秒。本设计的特点是：大局部功能通过软件实现，使电路简单明了，系统稳定性好。关键词：AT89S51 振荡电路计时数码管目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4002686071设计概述 PAGEREF _Toc400268607 h 2HYPERLINK l _Toc400

2、2686081.1AT89S51概述 PAGEREF _Toc400268608 h 2HYPERLINK l _Toc4002686091.2系统设计功能概述 PAGEREF _Toc400268609 h 2HYPERLINK l _Toc4002686102系统设计 PAGEREF _Toc400268610 h 2HYPERLINK l _Toc4002686112.1设计思路 PAGEREF _Toc400268611 h 2HYPERLINK l _Toc4002686122.2硬件设计 PAGEREF _Toc400268612 h 2HYPERLINK l _Toc400268

3、613单片机最小系统的设计 PAGEREF _Toc400268613 h 2HYPERLINK l _Toc400268614数码管显示电路设计 PAGEREF _Toc400268614 h 2HYPERLINK l _Toc4002686152.3软件设计 PAGEREF _Toc400268615 h 2HYPERLINK l _Toc400268616软件设计流程图 PAGEREF _Toc400268616 h 2HYPERLINK l _Toc400268617消除开关抖动 PAGEREF _Toc400268617 h 2HYPERLINK l _Toc400268618数码管

4、延时显示程序 PAGEREF _Toc400268618 h 2HYPERLINK l _Toc400268619延时1秒的程序 PAGEREF _Toc400268619 h 2HYPERLINK l _Toc4002686203软件调试和结果 PAGEREF _Toc400268620 h 2HYPERLINK l _Toc4002686213.1软件调试与下载 PAGEREF _Toc400268621 h 2HYPERLINK l _Toc4002686223.2硬件仿真 PAGEREF _Toc400268622 h 2HYPERLINK l _Toc4002686234心得体会 P

5、AGEREF _Toc400268623 h 2HYPERLINK l _Toc400268624参考文献 PAGEREF _Toc400268624 h 2HYPERLINK l _Toc400268625附录 PAGEREF _Toc400268625 h 2HYPERLINK l _Toc400268626I基于单片机的数字秒表设计主程序 PAGEREF _Toc400268626 h 2HYPERLINK l _Toc400268627IIPCB电路图 PAGEREF _Toc400268627 h 2HYPERLINK l _Toc400268628III实物图 PAGEREF _T

6、oc400268628 h 2- .可修编 . z.设计概述AT89S51概述AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚构造，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，1

7、28 bytes的随机存取数据存储器RAM，32个外部双向输入/输出I/O口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗WDT电路，片内时钟振荡器。AT89S51引脚图在实际应用中，因为STC的单片机比AT的单片机更加容易下载程序，它们的端口是一模一样的，所以本次设计实际应用的是STC51单片机。系统设计功能概述本设计展现的是一个计时用的秒表。功能为两位七段数码管在开机时显示00，并在系统中添加一个按钮开关。当第一次按下按钮开关后秒表开场计时，第二次按下后计时停顿，第三次按下后两个数码管清0，并回到一开场计时状态。由于只设计了两位数码管，故该秒表最

8、大计时99秒。系统设计设计思路单片机最小系统分设计数码管显示、控制电路设计单片机最小系统分设计数码管显示、控制电路设计软件设计硬件设计单片机最小系统的设计1时钟电路设计如图，为了方便计算，本设计采用12MHz的晶振，一个机器周期为1秒。图 2复位电路设计如图，为了更好的控制复位电路，用了一个接触式按钮开关。图数码管显示电路设计一般来说，不直接用I/O端口直接连接数码管，如图，本设计采用74ls48 译码器和共阴极数码管。图74ls48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，如下列图,为74Ls48真值表以及特性表。图真值表图特性表因为74ls48输出

9、电流最大为6mA，在数码管的工作电流之内，所以不必用电阻。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极()的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极接到地线GND上，当*一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当*一字段的阳极为低电平时，*相应字段就不亮。图数码管引脚图图数码管真值表将共阴极数码管一端接地，一端接在单片机上，通过操纵单片机的上下电平，从而控制数码管。图如图，当按钮没有按下时，单片机的I/O口直接连接电源，所以须要上拉电阻进展限流，计算的灌电流为2.5mA,查看AT89S51的数据手册知该电流在其*围内，满足设计要求。软件设计软件设计流程图第第2次按钮按下计时

10、开场数码管显示第1次按钮按下 第3次按钮按下否否是否否是否是消除开关抖动当手指按下开关时，如果我们的动作足够完美，则P1.0应该立即出现一个低电平，并且这个低电平一直保持到我们抬起手指为止。但实际情况是，我们没有经过专业的按开关训练和开关自身存在着接触点接触不良的问题，导致在按下开关的过程中产生一个微妙的跳变电平接触过程：开关在一个很短的时间内，会出现屡次的接通与断开过程。这样在P1.0端口出现一个电平在VCC和0V之间抖动的过程。这对于具有高灵敏触角的单片机来说，会产生误动作。因此，如图，本设计采用延时程序设计来避开抖动电平。图延时程序上述程序所花时间为248*2+2+2*60=30ms,3

11、0ms足以消除抖动。数码管延时显示程序在本次的秒表系统电路设计图中，两位七段数码管与P0口相连，并分别占了和P0.4-P0.7.因为有译码器为接口，只要控制I/O口输出BCD码便能得到相应数字了。如显示0，由于0的BCD码为0000，所以指令为MOV P0,#00H。秒表启动后，当第一次按下按钮开关后秒表开场计时。系统延时1秒，然后利用ADD指令，把显示的数字加一，这样就显示01，再延时再显示，如此循环，直到显示至99后，又返回00重新开场计时。延时1秒的程序 MOV R5,#10ADD_1: MOV R6,#200 CALL DELAY DJNZ R5,ADD_1 DELAY: MOV R7

12、,#248 JNB P1.0,PRESS_2 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DELAY RET上述程序所花时间为2+2+248*2*200*10=1s。软件调试和结果将完整的程序在uVision中进展编辑和汇编，编译成功后就可以通过51开发板下载到硬件平台中。软件调试与下载单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断开展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用

13、高级语言开发，单片机的开发软件也在不断开展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，如图3.1所示，利用keil软件生成he*文件。图3.1在keil中编辑程序生成he*文件后，利用单片机开发板用stc-isp软件下载到单片机中。硬件仿真如图，利用proteus仿真电路。图3.2数字秒表数字电路心得体会单片机可以应用于各个领域，而单片机本身也是融合了各个领域的知识。我们可以通过单片机去实现很多的电子产品，因为它的应用领域非常的广泛，所以开展很迅速。本次设计时以单片机为中心进展设计，但是仅仅有单片机的知识还不够，同时还需要具有硬件的知识和软件的知识，并将它们有机的结合起来。因此

14、，我重新复习了下模拟电路和单片机原理，并查阅了相应的资料，才理清了思路。本次设计，先通过KEIL软件对软件进展编辑、调试、编译。然后通过STC-ISP软件学习如果在单片机种下载程序代码；最后通过proteus软件，对数字秒表的硬件进展仿真。在编译程序的过程中，刚开场一直不出结果，经过查资料得知，原来没有将文件变成asm格式。在下载程序到单片机的时候，刚开场一直下不成功，通过询问同学，得知我用的是AT89S51,要下载程序的话，还要用专门的驱动，因此，我改成了STC的。在做实物图的时候，虽然我用的是洞洞板，不用画PCB,但是为了更好的布局，我画了pcb版，实际证明这也是对的，尽管我的线很复杂，但

15、由于之前统筹帷幄了，我的布局还算整洁。参考文献1康华光.模拟电子技术根底M.：高等教育，2006年5月第5版2杨欣.51单片机应用从零开场M.：清华大学，2008年1月第一版3李广弟、朱月秀、冷祖祁等.单片机根底M.：航空航天大学，2007年6月第三版附录I基于单片机的数字秒表设计主程序ORG 00HSTART: MOV P0,#00H P1.0,$ CALL FILTER JNB P1.0,$ MOV R0,#00HPRESS_1: MOV A,R0 MOV P0,A MOV R5,#10ADD_1: MOV R6,#200 CALL DELAY DJNZ R5,ADD_1 MOV A,R0 ADD A,#01H DA A MOV R0,A JMP PRESS_1PRESS