单片机原理及接口技术 电子秒表课程设计

《单片机原理及接口技术》课程设计——单片机秒表的设计学院：机电工程学院专业班级：10级电气工程二班姓名：姚杜村学号：1002120208指导教师：宋东亚杨坤漓时间：2012年11月20日―2013年01月05日电子秒表设计1目录序言..........................................................2第一章绪论...................................................31.1概述....................................................31.2设计任务.................................................31.3设计目的.................................................3第二章设计任务及内容...........................................32.1设计题目.................................................32.2设计内容.................................................32.3功能分析.................................................4第三章总体设计及核心器件简介.....................................43.1硬件设计.................................................43.1.189C51单片机...................................................................................43.1.2晶体振荡电路..................................................................................53.1.3复位电路...........................................................................................63.1.4按键电路...........................................................................................63.1.5显示电路...........................................................................................73.2软件设计................................................83.2.1程序设计思想..................................................................................83.2.2系统资源的分配..............................................................................83.2.3主程序设计......................................................................................83.2.4中断程序设计..................................................................................8第四章数字电子秒表的调试......................................104.1软件的仿真与调试.......................................104.2硬件的调试.............................................114.2.1晶振电路的测试............................................................................114.2.2复位电路的测试............................................................................114.3程序设计.................................................124.3.1秒表的初始化................................................................................124.3.2开始计时.........................................................................................124.3.3计时程序.........................................................................................124.3.4暂停计时.........................................................................................124.3.5秒表清零.........................................................................................12心得体会....................................................15附录A秒表仿真电路图.........................................16附录B源程序..................................................17参考文献....................................................19电子秒表设计2序言随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛，人对它的认识也逐步加深。作为一个学习电气专业的当代大学生来说，我们不但要有扎实的基础知识、课本知识,还应有较强的动手能力。现实也要求我们既精通电子技术理论，更要掌握电子电路设计、实验研究和调试技术。秒表计时器秒表计时器常常用于体育竞赛及各种其他要求有较精确时间的各领域中。其中启/停开关的使用方法与传统的机械计时器相同，即按一下启/停开关，启动计时器开始计时，再按一下启/停开关计时终止。而复位开关可以在任何情况下使用，即使在计时过程中，只要按一下复位开关，计时应立即终止，并对计时器清零。本设计就是利用所学到的电子元器件将脉冲源用数码管显示出来，以制承诺简易的秒表。电子秒表是重要的计时工具，广泛应用于各行各业。可以用来测量物体的速度和加速度，可以用来验证牛顿第二定律和机械能守恒等物理实验。相对其他计时工具具有便捷、准确、可比性高等优点。减少工作人员的负担，降低错误率。姚杜村电子秒表设计3第一章绪论1.1概述单片微型计算机简称单片机，又称微控制器，是微型计算机的一个重要分支。单片机是20世纪七十年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口和终端系统与同一硅片的器件。20世纪八十年代以来单片机发展迅速各类新产品不断涌现出现许多新产品，出现了许多高性能新型机种现已成为工业控制和各控制领域的支柱产业之一。由于单片机功能强、体积小、可靠性好、价格便宜等独特优点因而受到人们的高度重视并取到了一系列的科研成果，成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，并具有广阔的发展前景。本设计运用所学的单片机知识，将单片机与普通秒表相结合设计了电子秒表，具有显示直观、读取方便、精度高等优良特点，在计时中应用广泛。1.2设计任务以单片机为核心，设计一个秒表，具有计时功能，按键有启动计时、数据清零、停止、时间显示。1.3设计目的加强对51系列单片机的构造了解及应用，熟悉汇编语言或C语言编程，综合掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、芯片器件的选择方法、模块化编程等多项知识。（1）用单片机模拟实现具体应用使个人设计系统能够真正使用；（2）把理论知识与实践知识相结合，充分发挥个人能力，并在实践中得到锻炼；（3）提高利用已学的知识分析和解决问题的能力；（4）提高动手实践能力。第二章设计任务及内容2.1设计题目秒表的设计2.2设计内容电子秒表设计4（1）填写设计任务书；（2）进行总体设计，画出设计原理图；（3）用PROTEUS软件画出设计电路图；（4）用Keil软件编写程序；（5）在PROTEUS里模拟并调试程序达到期望功能。2.3功能分析采用3个LED数码管显示时间，计时范围设置为0~99.9秒，即精确到0.1秒，用按键控制秒表的“开始”、“暂停”、“复位”，按“开始”按键，开始计时；按“暂停”按键，系统暂停计时；再按“开始”键，系统继续计时；数码管显示当前计时值；按“复位”按键，系统清零。第三章总体设计及核心器件简介本实验利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，通过采用Proteus仿真软件来模拟实现。模拟AT89C51单片机、LED数码管以及控件来控制秒表的计数以及计时的开启、暂停、继续、与复位。其中有三个数码管来显示数据，两个数码管显示秒（两位），另一个数码管显示十分之一秒，十分之一秒的数码管计数从0~9，满十进一后显示秒得数码管的个位加一，并且十分之一秒显示清零重新从零计数。同理当个位满十进一后个位也清零重新计数，当计时超过范围（即超过99.9秒）后，所有数码管全部清零重新计数。3.1硬件设计3.1.189C51单片机MCS-51系列单片机是8位单片机产品，89C51是其中的典型代表，基本模块包括以下几个部分：（1）CPU：89C51的CPU是8位的，另外89C51内部有1个位处理器（2）R0M:4KB的片内程序存储器，存放开发调试完成的应用程序（3）RAM:256B的片内数据存储器，容量小，但作用大电子秒表设计5（4）I/O口：P0-P3，共4个口32条双向且可位寻址的I/O口线（5）中断系统：共5个中断源，3个内部中断，2个外部中断（6）定时器/计数器：2个16位的可编程定时器/计数器（7）通用串行口：全双工通用异步接收器/发送器（8）振荡器：89C51的外接晶振与内部时钟振荡器为CPU提供时钟信号（9）总线控制：89C51对外提供若干控制总线，便于系统扩展89C51的引脚如下图:89C51单片机引脚图3.1.2晶体振荡电路89C51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别为反相振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反相振荡器的输出，该反相放大器可以配置为片内振荡器。这里选用51单片机12MHZ的内部振荡方式，电路如下：C2、C3起稳定振荡频率、快速起振的作用电子秒表设计6晶振电路3.1.3复位电路采用上电复位，上电后，由于电容充电，使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电复位操作。这不仅能使单片机复位，还能是单片机的外围设备同时复位，当程序出现错误时，可以随时使电路复位。电路图如下：复位电路3.1.4按键电路当按键被按下时，相应的引脚被拉低，经扫描后，获得键值，并执行键功能程序，因此按下不同的按键，将执行不同的功能程