基于单片机的秒表系统设计论文

.z---..--总结资料基于单片机的秒表系统设计目录TOC\o"1-2"\h\z\u0前言11总体方案设计12系统硬件设计23软件设计43.1软件设计概述43.2程序框图43.3子程序模块设计64系统调试及结果分析94.1软件调试94.2硬件调试105结论及进一步设想11参考文献12课程设计体会13附录1元件清单14附录2系统电路图14附录3源程序15基于单片机的秒表系统设计摘要：本设计的多功能秒表系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位LED显示，显示时间为00～99秒，每秒自动加1，能正确地进展加1计时。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断程序，延时程序等，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。关键字：单片机；计时秒表；LED数码管0前言近年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件构造，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。秒表的出现，解决了传统的由于人为因素造成的误差和不公平性，本文就是利用AT89C51单片机与数码管设计一个简单的秒表系统。1总体方案设计本系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件电路如电源电路，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，中断程序，延时程序，按键消抖程序等，并在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。外围电路外围电路电源电路单片机显示电路键盘电路图1系统电路原理2系统硬件设计本系统中，硬件电路主要有电源电路，显示电路，以及一些按键电路等〔1〕单片机简介本系统设计采用AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。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〔由于在微机原理中学过C-51的具体知识，这里不再详细说明〕。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AT89C51是一种高效的微控制器。〔2〕电源电路电源电路是系统最根本的局部，任何电路都离不开电源局部，由于三端集成稳压器件所组成的稳压电源线路简单，性能稳定，工作可靠，调整方便，已逐渐取代分立元件，在生产中被广泛采用，由于是小系统，我们采用7809电源提供+5V稳压电压。图2电源电路〔3〕显示电路显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比拟多；动态显示所使用的端口比拟少，可以节省单片机的I/O口。在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出级是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。电路图如下图：图3显示电路〔4〕键盘电路在按键电路中，我们可以在I/O口上直接接按键，或者通过I/O口设计一个键盘，然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等。键盘扫描电路节省I/O口，但编程有些复杂，在这里，由于我们所用的按键较少，且系统是一个小系统，有足够的I/O口可以使用，为了使程序简化，我们采用按键电路，用局部P3口做开关，P3.6停顿，P3.5开场，P3.4暂停记录，用外中断INT0开场，另外用软件延时法消除抖动。电路图如下图：图4键盘电路3软件设计3.1软件设计概述在软件设计中，一般采用模块化的程序设计方法，它具有明显的优点。把一个多功能的复杂的程序划分为假设干个简单的、功能单一的程序模块，有利于程序的设计和调试，提高了程序的阅读性和可靠性，使程序的构造层次一目了然。各程序模块都要完成一个明确的任务，实现*个具体的功能，如：计数、延时和显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。功能描述：用2位LED数码显示"秒表"，显示时间为00~99秒,每秒自动加1，具有开场、暂停和停顿按键，可记录独立的时间。3.2程序框图〔1〕主程序：采用分支构造，通过对按键的扫描，判断要实现什么功能，然后通过调用子程序来实现所需要的功能。主程序主程序停顿子程序暂停记录子程序加1子程序显示子程序延时子程序中断效劳程序图5主程序构造框图〔2〕加1程序进位清零进位清零做加法到100.(20H)清零个位十位分开ＮY(20H)=A开始返回图6加1程序流程图〔3〕定时器1程序用定时器0实现定时1秒，定时器1实现定时10毫秒，定时初值分别是TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;这里只写定时1秒的流程图，如下图：压栈保护压栈保护赋定时初值到1秒.调用加1程序调用显示程序中断返回ＮY图7定时1秒流程图3.3子程序模块设计〔1〕停顿子程序按键后，使秒表停顿，即关闭定时器0，1，程序如下：STOP:unsignedcharled[]={0*c0,0*f9,0*a4,0*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90};unsignedchartemp; TMOD=0*01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;EA=1; ET0=1; P3=0*ff; while(1) { P2=0*01; P1=led[sec%10]; delay(10); P2=0*02; P1=led[sec/10]; delay(10); temp=P3;if(temp==0*df) {TR0=0;sec=0;msec=0;}〔2〕暂停记录子程序按键完毕后，将此时显示内存中的数送存放器中保存。POR:unsignedcharled[]={0*c0,0*f9,0*a4,0*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90}; unsignedchartemp; TMOD=0*01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; P3=0*ff; while(1) { P2=0*01; P1=led[sec%10]; delay(10); P2=0*02; P1=led[sec/10]; delay(10); temp=P3; if(temp==0*7f) TR0=0;〔3〕加1子程序此程序只为简单的加1，并判断是否到100.到则从0开场，否则继续，另外将显示内存中的数个位十位分开，以便于动态显示。G01：msec++; if(msec==20) { msec=0; sec++; if(sec==100)//定义到99秒后归零 {sec=0;} }RETGO2:unsignedcharled[]={0*c0,0*f9,0*a4,0*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90};unsignedchartemp; TMOD=0*01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;RET〔4〕显示子程序，采用动态显示MAIN:unsignedcharled[]={0*c0,0*f9,0*a4,0*b0,0*99,0*92,0*82,0*f8,0*80,0*90};unsignedchartemp;TMOD=0*01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;P3=0*ff;while(1){ P2=0*01;P1=led[sec%10]; delay(10); P2=0*02; P1=led[sec/10]; delay(10);}RET〔5〕延时子程序例如延时10ms程序：DELAY:P2=0*01;P1=led[sec%10];delay(10);P2=0*02;P1=led[sec/10];delay(10);RET〔6〕中断效劳程序用外部中断1实现开场，定时器0定时1S，定时器1定时10ms。4系统调试及结果分析4.1软件调试用PROTEUS将编译生成的秒表.HE*文件下到单片机中，点击运行按相应的操作键即可看到下列图的效果：图8仿真结果经proteus软件仿真后，系统运行良好，结果正确。4.2硬件调试在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。本系统设计采用AT89C51单片机。而显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比拟多；动态显示所使用的端口比拟少，可以节省单片机的I/O口。在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。用局部P3口做开关，P3.6停顿，P3.5开场，P3.4暂停记录，用外中断INT0开场，另外用软件延时法消除抖动。硬件仿真如下图：图9硬件仿真5结论及进一步设想根据实验要求，本次课设根本完成了设计要求，由于秒表系统并不一定仅仅局限于计时，定时等功能，还可以进展多项的扩展，可以利用AT89C51强大的扩展功能，进一步丰富秒表的功能,例如可设定计时时间，倒计时等等众多功能。单片机以其强大的功能和良好的兼容性可以更好的为我们效劳，通过查阅各种资料，多了解一些单片机的有关知识，可以为以后的工作和学习生活创造更多的便利条件。参考文献[1]余发山主编.单片机原理及应用技术.**：中国矿业大学，2003.[2]杨凌霄编著.微型计算机原理及应用.**：中国矿业大学，2004.[3]李群芳主编.单片机原理、接口及应用.：清华大学，2005.[4]陈忠平，曹巧媛等，单片机原理及接口.：清华大学，2007.[5]*同法，陈忠平等，单片机根底与最小系统实践.：航空航天大学，2007.[6]吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用.：清华大学，2002.[7]窦振中.单片机外围器件实用手册存储器分册.：航空航天大学，1998.[8]*靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真.：电子工业，2007.[9]林志琦，郎建军，李会杰等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真.：航空航天大学，2006.[10]李刚民，曹巧媛等.单片机原理及实用技术.：高等教育，2005.课程设计体会经过一个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开场时激情高涨到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在胡立夫教师的指导下，我顺利完成了课程设计。让我学到了以下几点：1、将学习的理论知识通过实验融会贯穿，让我对它的理解更加深刻。对程序的编译过程了解透彻。2、本次课程设计以自己设计为主，因此培养了学习的积极性，让我能够独立去分析问题、发现问题、解决问题，更增强我与教师同学交流沟通和合作完成任务的能力。3、由于这次课程设计不仅设计编程方面的知识，还涉及了其它学科的知识，例如PROTEUS和Keil等的根本知识。程序是用C语言来编写的，这次课程设计让我在编程能力方面得到了提高。4、由于水平有限，实验程序运行有一定的限制，以后会加强改良。总之，通过这次课程设计，不仅加深了我对单片机理论方面的理解，将理论更好的运用的实践方面，而且锻炼了我们各方面的能力，培养了坚强的毅力和做事的耐心和细心，认识合作的重要性，虽然程序可能有一定的浪费资源，且较罗嗦，但这需要在实践中慢慢提高，还希望教师能够多多指导，促进我不断的进步。最后再一次感谢胡教师对我的悉心指导和无私帮助。[2013年7月12日完成]附录1元件清单元件名称型号数量单片机AT89C511发光LED7SEG-MP*21开关3电阻3附录2系统电路图附录3源程