电子跑秒表的设计

武汉理工大学《微处理器与微控制器应用》课程设计说明书武汉理工大学《微处理器与微控制器应用》课程设计说明书目录1设计要求 12设计方案及原理 12.1方案一 12.2方案二 22.3方案三 23实现方案 33.1方案比较与选择 33.2流程图 33.3芯片介绍 43.4工作原理 64模块功能分析或源程序代码 64.1数码管显示函数 64.2定时器中断函数 74.3计次显示中断函数 84.4计次中断函数 95调试过程及结论 105.1调试过程中发现的问题 105.2调试结论 106心得体会 117参考文献 12徐小豪：）电子跑秒表的设计1设计要求以89s51单片机为核心芯片，设计一个模拟电子跑秒表，要求如下：利用LED显示秒表计时的过程；可以对秒表进行初始时间设置；可以调整秒表的时间；2设计方案及原理2.1方案一三个独立的数码管连接89c51的P0、P1、P2口，P0脚输出分，P2脚输出秒的十位，P1脚输出秒的个位，P3.0、P3.1、P3.2连接按钮，功能分别是：开始、暂停、重置。硬件连接图如图1所示：图1方案一硬件仿真图2.2方案二一个6位的数码管与89c51连接，P0口作为段选，P2口作为位选，P3.0、P3.1、P3.2连接按钮，功能分别是：开始、暂停、重置。硬件连接如图2所示：图2方案二硬件仿真图2.3方案三因为我有个开发板，方案三是根据开发板的连接图设计的，P0口与两个74HC573锁存器相连，锁存器输出脚与数码管相连，P3.0、P3.1、P3.2、P3.3的按钮功能是：暂停、开始、显示记次、计次。硬件原理如图3所示：图3方案三的硬件仿真图3实现方案3.1方案比较与选择方案一电路复杂，用到了所有的IO口，显示简单，只能显示秒和分，分也只能最大显示“9”，所以不采用方案一。方案二与方案三功能一样，但是我有开发板，实物明显比仿真来的直接，更有说服力，所以我采用方案三作为实现方案。3.2流程图开始？按键扫描开始程序的流程结构图如图4所示：开始？按键扫描开始 N计时器停止暂停？ Y计时器停止暂停？YYYN中断显示Y显示？中断计次NN计次？重置？NYN中断显示Y显示？中断计次NN计次？重置？N图5流程图图5流程图 3.3芯片介绍89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。管脚介绍说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，单片机读取内部程序存储器。（扩展有外部ROM时读取完内部ROM后自动读取外部ROM）。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.4工作原理程序开始后，运行按键扫描程序keyscan，按下“开始”键S3，计时器中断开始运行，89c51将P0口数据送入锁存器，P2.6和P2.7控制两个锁存器（因为用了2个4位数码管）的LE脚，锁存器将数据送给数码管进行显示，一个锁存器输出作为段选，一个作为位选。按下“暂停”键S2，关闭计时器，计时暂停。按下“计次”键S5，进入计次中断函数，将当前的时间储存在数组里。按下“计次显示”键S4，进入显示中断函数，将数组里的数值显示出来。按下“重置”键S1，时间归0。开发板如图6所示：图6开发板实物图4模块功能分析或源程序代码4.1数码管显示函数voiddisplay(ucharshi2,ucharshi1,ucharfen2,ucharfen1,ucharmiao2,ucharmiao1){dx=0;P0=table[shi2];//分的十位的数值dx=1;//开段选dx=0;wx=0;P0=0xfe;//第一个数码管wx=1;//开位选wx=0;delay(5);P0=table[shi1]|0x80;//小数点常亮dx=1;dx=0;P0=0xfd;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[fen2];dx=1;dx=0;delay(5);P0=table[fen1]|0x80;dx=1;dx=0;P0=0xf7;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[miao2];dx=1;dx=0;P0=0xef;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[miao1];dx=1;dx=0;P0=0xdf;wx=1;wx=0;delay(5);}4.2定时器中断函数voidtime0()interrupt1{ TH0=(65536-4608)/256;//5ms TL0=(65536-4608)%256; pp++; if(pp==2)//0.1s { pp=0; m++; if(m==99)//0.01s累计100次 {m=0; f++; if(f==60) {f=0; s++; if(s==60) { s=0; }}}}}4.3计次显示中断函数voidtime1()interrupt0{ delay(10); for(i2=200;i2>1;i2--)//循环200次，显示延时 { display(s1[0],s1[1],s1[2],s1[3],s1[4],s1[5]);//显示第一次计次时间 P0=table[1];//显示计次次数1dx=1;dx=0;P0=0x7f;wx=1;wx=0;delay(5); } for(i2=200;i2>1;i2--) { display(s2[0],s2[1],s2[2],s2[3],s2[4],s2[5]);P0=table[2];dx=1;dx=0;P0=0x7f;wx=1;wx=0;delay(5);} for(i2=200;i2>1;i2--) {P0=table[3];dx=1;dx=0;P0=0x7f;wx=1;wx=0;delay(5); display(s3[0],s3[1],s3[2],s3[3],s3[4],s3[5]);} IE0=0;}4.4计次中断函数voidtime2()interrupt2{ if(S5==0) { delay(10);//消抖 if(S5==0)//进行3次计次 { if(i1==0){s1[0]=a1;s1[1]=a0;s1[2]=b1;s1[3]=b0;s1[4]=c1;s1[5]=c0;} if(i1==1){s2[0]=a1;s2[1]=a0;s2[2]=b1;s2[3]=b0;s2[4]=c1;s2[5]=c0;} if(i1==2){s3[0]=a1;s3[1]=a0;s3[2]=b1;s3[3]=b0;s3[4]=c1;s3[5]=c0;} i1++; if(i1==3){i1=0;} }}}5调试过程及结论5.1调试过程中发现的问题1.计次时会计2次时间间隔很短的时间。原因：按键发生了了抖动，按下一次计次被算成了2次。解决方法：在计次函数里加了防抖语句，就好了。2.计次只能计一个循环。原因：程序中i1计了三次后，成了“3”，虽然又按了计次按钮，但是不会被再次记录。解决方法：当i1计了3次后，成了“3”，再将i1等于0，就又可以再计次了。5.2调试结论经过这次调试，我发现了我程序中一些问题，这些问题虽然不严重，但是却表明了我对C语言掌握不够熟练和对硬件电路不是十分了解。还好有了这次的调试，让我及早发现了这些问题。总的来说，本次调试我没什么大问题，完善了很多小问题和细节，尽量将这个秒表做的更好。下图是运行结果图。图7运行图图8计次结果图6心得体会单片机是我所学专业的主要课程之一，不仅培养了我综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题的能力,而且提高了我实际动手操作能力.现实生活中，单片机在应用可以说得是无处不在。因此在大学中说掌握单片机的开发技术是十分重要的，也是十分必要的。我在刚刚拿到课程设计题目时有点迷惘，毕竟在前八周的理论学习中没有扎实的掌握单片机的理论知识，不知道如何下手，好在通过上网和图书馆查阅相关资料，自己认真钻研以及虚心询问同学，终于咸鱼大翻身，游逆而上，解决了一个又一个的困难和障碍，成功完成了任务。通过本次的单片机课程设计，不仅丰富了我的理论知识，而且在实践过程中更令我学会了坚持、耐心和努力。此次单片机课程设计需要运用到许多之前所学过的知识，令我认识到自己以前学习的一些不足之处，例如对以前所学知识的理解不够深刻，掌握得不够牢固，运用不够灵活。这让我懂得了认真学习的重要性，以及要孜孜不倦地钻研所学过的知识，做得融会贯通，不能一览而过，不求甚解。在边学习边动手的过程中，我对89C51单片机的构造以及原理有了进一步的了解，同时也加深和巩固了我对单片机汇编语言的认识。除此之外，由于是第一次做单片机，因此在此次课程设计的过程中，无论是电路绘制还是汇编语言编写都难免遇到了不少困难和障碍，例如汇编语言编写出错、电路元件无从入手等。在面对困难和障碍时，我庆幸自己没有选择退缩和逃避，而是通过各种方法，迎难而上，以坚持、耐心和努力勇敢无畏地面对困难，克服困难，解决困难。让我发现问题、分析问题、解决问题以及动手实践的能力都有了很大的提高，并了解到理论知识与实践相结合的重要意义。从这次的课程设计中，我才真正明白理论结合实际的道理，在以后的学习中，更要把理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机即是如此，出色的程序最终用实际操作来实现才是完美。十分庆幸拥有这次课程设计，让我受益匪浅。7参考文献[1]李朝青.

单片机原理及接口技术[M].

北京：北京航空航天大学出版社.2005.10[2]肖洪兵.

跟我学用单片机.

北京：北京航空航天大学出版社.2002.8[3]孙德辉,郑士富.

微型计算机控制系统.

北京：冶金工业出版社.2002[4]陈汝全.

实用微机与单片机控制技术.

电子科技大学出版社.1995.7附录：程序源代码#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharsbitdx=P2^6;sbitwx=P2^7;sbitS2=P3^0;sbitS3=P3^1;sbitS4=P3^2;sbitS5=P3^3;unsignedcharhalt,j,k,a1,a0,b1,b0,c1,c0,s,f,m,n=255,s1[6],s2[6],s3[6];unsignedintpp,i1=0,i2=0;unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay(inti){for(j=i;j>0;j--)for(k=125;k>0;k--);}voiddisplay(ucharshi2,ucharshi1,ucharfen2,ucharfen1,ucharmiao2,ucharmiao1){//数码管显示函数dx=0;P0=table[shi2];dx=1;dx=0;wx=0;P0=0xfe;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[shi1]|0x80;dx=1;dx=0;P0=0xfd;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[fen2];dx=1;dx=0;P0=0xfb;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[fen1]|0x80;dx=1;dx=0;P0=0xf7;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[miao2];dx=1;dx=0;P0=0xef;wx=1;wx=0;delay(5);P0=table[miao1];dx=1;dx=0;P0=0xdf;wx=1;wx=0;delay(5);}voidkeyscan()//按键扫描函数{ if(S2==0) delay(10); if(S2==0) {halt=1;} if(S3==0) halt=0;}voidmain(){ TMOD=0x01; TR0=1; TH0=(65536-4608)/256; TL0=(65536-4608)%256; ET0=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;EA=1; s=0;f=0;m=0;//让开始时间为0 halt=1; a0=s%10;a1=s/10;b0=f%10;b1=f/10;c0=m%10;c1=m/10; while(1) { keyscan(); if(halt==0){ TR0=1;a0=s%10;a1=s/10;b0=f%10;b1=f/10;c0=m%10;c1=m/10; display(a1,a0,b1,b0,c1,c0); } else TR0=0; display(a1,a0,b1,b0,c1,c0); }}voidtime0()interrupt1//定时器中断，{ TH0=(65536-4608)/256;//5ms TL0=(65536-4608)%256; pp++; if(pp==2)//毫秒，秒，分的转换 { pp=0; m++;