基于单片机的多功能秒表课程设计

郑州科技院

（系）

1述1.111.211.312.....................................................22.1................................................................2.222.332.442.552.663计3.173.2........................................................74PROTEUS软件仿真510献12

录1：总体电路原理.................................错误未定义书。录2：元器件清.........................................错！未定义书签。录3：实物.................................................错！未定义书。录4：源程.................................................错！未定义书。

1设计概述1.1设计目的设计一个单片机控制的秒表系统机的定时计数定时和记数的原理，结合显示电路码管以及按键来设计秒表。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正地进行计时，同具有开/停，记录，上翻翻，清零等功能1.2设计要求1）共四LED显示，显示时间00:00~59.992）共五个按键，分别是开暂停，记录，上翻下翻，清零键;3）能同时记录多个相对独立的时间并分别4）按上下翻按钮查看多个不同的计时1.3设计意义（）通过本次课程设计可以使我们进一步熟和掌握单片机内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计基本步骤和方法2）通过利用T89C51单片机，解单片机在自动化仪表中的作用以及掌握单片机的编程方法。（）通过设计一个简单的实际应用输入及显模拟系统，掌握单片机仿真软件PROTEUS的使用方法。4该实验通过单片机的定时数器定时和计数原设计简单的计时器系,有正确的计时、停、清零、功能同时记录1

多个相对独立的时间利用翻页按钮查看多个不的计时种秒表在现实生活中应用广有现实意义。2系统总体方案及硬件设计2.1系统总体方案本系统采单片机为中心器件，利用其定时器定时和记数的原理硬件电路如电源电路位电，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器将软、硬件有机结合起来。其中软件系统采用汇编语言编写程序包括显示，计数中断，延时，按键消抖程序等，并在编程软件中试运行，硬件系利用PROTEUS大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中可以观察到实际的工作状态。2.2硬件设计MCS-51系列单片机是8位单片机产品其中的典型代表，基本模块包括以下几个部分：1CPU89C51CPU是8的，另89C51内部1个处理器2的片内程序存储器开发调试完成的应用程序3RAM:256B的片内数存储器，容量小但作用大4I/O：共4个32条双向且可位寻址I/O口线5）中断系统：共5中断源3个内部中断2个外部中断6）定时计数器个16位的可编程定时计数器2

7）通用串行口：全双工通用异步接收器8）振荡器89C51外接晶振与内时钟振荡器CPU提供时钟信号9）总线控制对外提供若干控制总线，便于系统扩展片机引脚图如2所:图2-189C51单机引脚图2.3时钟电路片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。引线XTAL1和XTAL2别为反向放大器的输入和输出，两端跨接石英晶体及两个电容就可构成稳定的自激振荡器3

这里们选片12MHZ的内部振荡方式，起稳定振荡频率，并对振荡频率有微调作C1和可在之间取这里33P，则时钟电路如所示：C2C1图2-2时钟电路图

CRYSTAL

U12.4复位电路采用上电加按键复位电路，上电后，由于电容电，RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时按下复位键也能续一段时间的高电平实现上电加按键复位的操作电路如所示：4

XTAL2

200R

复位

22u

9

RST800R图复位电路2.5按键电路在按键电路中，我们可以I/O口上直接接按键，或者通I/O口设计一个键盘后通过键盘扫程序判断是否有按下等扫描电路节省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，有足够口可以使用为了使程序简化，我们采用按键电路，用部口做开关开/停，记录上翻下翻清零。对按键的设计，采了防抖动的程序设计统的性能得到进一步的提升被按下时应的引脚被拉低描后得键值执行键功能程序，因此按下不同的按键，将执行不同的功能程序按键电路图如所示：5

R1R2R3R4R51k1k1k按键电路图2.6显示电路显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用四个共阴LED显示LED是七段式显示器，内部有7条形发光二极管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，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态示所使用的端口较少，可以节省单片机I/O口。在设计中们采L动态显示P0口驱动显口的输出级是开漏电路驱动时需要外接上拉电才能输出高电平。显示电路图如2-5所：6

RP1RESPACK-8

9P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12

39383736353433322122232425

显示电路图3软件设计3.1设计思路在软件设计中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若干简单的程序模块，有利于程序的设计和调试，优化和工，提高了程序阅读性和可靠性，使程序的结构层次一目了然的程序由包多个模块的主程序和各种子程序组成模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，如：计数、延、和显示等，在体需要时调用相应的模块即可。用四码管显示时间。一开始/暂",一"复",一个“记录”键，可同时记录八个相对独立的时间一“翻一“下翻键查看八个不同的计时值。五个按键分别通过五个端口控制秒表的五个功。3.2程序流程框图设计7

程序流程框图如3-1示开始初始化

NＹ

NＹ

N

N停止

记录ＹＹ上翻下翻够8YN图程序流程框图

NＹ清零8

4软仿将以上程序清单导入先前做好的仿真电路中汇编之后，按仿真键开始进行仿真。仿真结果如图4-1示：

1

2349

复位

开暂停记录上翻下翻清零

图仿真结果图仿真结果描述：按“开始”键，秒表开始计时；按“暂停”键秒表暂停计时；按记录键，秒表记录时间，共可记录八个数值按上翻下翻键，查看这八个不同的计时值。结论及进一步设想：根据实验要求，本次课设基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，还可进行多项的扩展可以利用AT89C51强大的扩展能一步丰富秒表的功能,例如可设定计时时间倒计等等众多功能单机以其强大的功和9

良好的兼容性可以更好地为我们服务通查阅各种资料多解一些单片机有关知识以为以后的工作和学习生活造更多的便利条件。5课程计会通过本次课程设计我深刻地认识到自己有很多不足之处比如在自主学习能力方面的不足，实际动手操作力的不足等。这次的单片机课程设计是理论与实践相结合的范设计从头到尾都要自己参与进来了整个设计流程才能更快地设计出方案并完成设计。本次课程设计我主要负责硬件电路的设计和查相关资料片机课程早已结束相关的知识已经很模糊导致我设计硬件电路中遇到了不少麻烦首是不知从何入手虽然小组讨论后确定了秒表要实现的功能，可是没有相关理论知识熟知和实践操作画出硬件设计图对我而言毫无头绪。查阅了与89C51单片机相关的资料也阅读了其他人单片机数字秒表的设计慢我开始了解其中原理步步设计出了硬件电路的各个部分晶体振荡电路，复位电路，按键电路，显示电路。完成设计后要运软件进行设计仿真由于这是第一次接触这个软件还不怎样运用它，查阅该软件的相关资料及看过网上的视后便开始着手画图，接触后觉得还是挺简单的。这次的课程设计我与小组同学进行了交流和讨们分进行设计，从搜索资料到硬件、软件的调试，每步、每一个细节经过我们自己的思考我们共同讨论方案的比较选择硬件软10

件的设计和调试最终出了我们的成果在做过程中不但加深了我们对单片机理论知识的认识和理解还认识了这门学科在应用方面的广阔前景。实践是最有高度也是最能体现整体水平的整个计过程中们不断地探索设出了很多不一样硬件电路图写过了很多不一样的程序正如设计中如何能使硬件电路图简单明了程序简单而准确如何能准确的运行都是通过与同学老师的交流慢慢摸索出来的以上的不断索使我们进一熟悉和掌握单片机内部结构和工作原理了解片机应用系统设计的基本步骤和方法通过利用AT89C51片机，理解单片机在自动化仪表中的作用以及掌握单片机的编程方法过设计个简单的实际应输入及显示模拟系统，掌握单片机仿真软件PROTEUS使用方法。我们设计的这种具有记录翻下翻功能的秒表在现生活中应用广泛,如育项目，因此本次课程设计具有现实意义，我开心能将知识运用到实践中并在自主学习中收获那么多