(完整版)基于51单片机的秒表设计1

实训报告题目秒表系统的设计年级专业班级学号姓名地点日期目录一，设计目标………………………………………………………………3二，系统硬件设计…………………………………………………………4三，系统软件设计…………………………………………………………7四，系统调试与设计结果…………………………………………………12五，单片机实训小结………………………………………………………132设计目标近年来随着科学技术的发展，单片机的应用范围越来越广，也成为很多专业的必修课。本文简单阐述了基于单片机的秒表设计。本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒，可以用来为各种体育竞赛计时等。本设计的数字秒表采用AT89才51单片机为主要器件，利用其定时器的原理，结LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软硬件结合起来，使得系统能实现0~99.99秒的计时，计时精度位0.01秒。当按下一个键1时，开始显示数字，即计时开始，再按下键2时，暂停计时并显示刚才的结果，这个时候如果再按键1，则继续计时，也就是显示的数字包括刚才的数据。按下键3时，数据清零。3系统硬件设计1、1总体方案的设计数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。本设计中用单片机和数码管组成数字秒，力求结构简单。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。主控制器采用单片机AT89才51，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。本设计利用AT89才51单片机的定时器，使其能精确计时。利用键盘上的独立按键实现开始计时和暂停以及清零。P0口输出段码数据，P2.0~P2.2连上译码器作为位选。设计的基本要求是正确性。计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms，当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms位（即最后一位）加一，达到100次就对100ms位加一，以此类推，直到99.99s为止。1.2单片机的选择本设计在选取单片机时，充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。并根据自己的实际情况，选用了ATMEL公司的AT89才51。ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C51/62和8751/52，低电压、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封装，是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。AT89才51为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于汇聚调整时的功能控制。功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，汇聚调整控制，汇聚测试图控制等。单片机外部结构（1）主电源引脚Vss和Vcc：Vss接地，Vcc正常操作时为+5V接地。外接晶振引脚XTAL1和XTAL2a、XTAL1内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。4b、XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的的另一端。当采用外部振荡时，此引脚接外部振荡源。（2）控制或与其他电源复用引脚a、RST/VPD当振荡器运行是，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。b、ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部存储器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性的发出正脉冲信号。因此，它可以用作对外输出的时钟，或用于定时目的。c、PSEN外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期内两次有效。d、EA/Vpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA/Vpp位高电平时，访问内部程序存储器，当EA/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。（3）a、P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。b、P1，P3口（P1.0~P1.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。能驱动四个LSTTL负载。c、P2口（P2.0~P2.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动四个LSTTL负载。1.3显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。对于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性差，不适合远距离观看；对于具有驱动电路和单片机接口的液晶显示模块，一般多采用并行接口，对单片机的接口要求较高，占用资源多；另外，AT89S52单片机本身没有专门的液晶驱动接口。而数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、响应速度快、价格便宜、易于购买等优点，而且有远距离视觉效果，很适合夜间或者远距5离操作。因此在本设计中，我们采用7段数码管作为显示介质。数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用四位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管并送出相应的段码，在另一时刻选通另一数码管，并送出相应的段码，依次规律循环，即可以使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。1.4系统总体电路的设计系统总体电路如下图所示AT89才51单片机为主电路的核心部分，各个电路均与单片机相连，由单片机统筹协调各个电路的运行工作。显示电路由四位数码管组成，采用动态显示方式，因此有8位段控制和4位位控制，8位段接控制接P0口，P0.0~P0.7分别控制数码管的abcdefgdp显示。6系统软件设计2.1主程序设计本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、程序组成。主程序主要是对定时器赋初值，开总中断、定时器溢出中断。2.2定时器T0中断服务程序当T0一处后，向CPU发出中断请求信号。CPU跳转到定时中断程序执行，当中断次数为2时为10ms。具体流程如下：定时器中断入口2？重置计数初值中断次数加1中断次数等于0.01秒位中断次数清零，0.01秒位加10.01秒位到10？0.1秒位到10？清零，0.1秒位加1秒位到10？秒位清零2.3程序清单0.1秒位清零，1秒位加1110秒位到10？101秒位清零，10秒位加1中断返回。#includereg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay(uint);//延时程序sbitk1=P3^4;7//定义开始键sbitk2=P3^5;//定义暂停键sbitk3=P3^6;//定义清零键sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uchartt,i,j,k,l;voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl);voidmain(){tt=0;i=0;j=0;k=0;l=0;//数码管显示0TMOD=0x01;//设置定时器为模式1TH0=(65536-5000)/256;//给定时器赋定时初值TL0=(65536-5000)%256;EA=1;//开总中断ET0=1;TR0=0;while(1){if(k1==0)//判断是否按下开始键{delay(10);//消抖if(k1==0)8数码管显示数//}}TR0=1;if(k2==0){//判断是否按下暂停键delay(10);//消抖if(k2==0)TR0=0;}if(k3==0){delay(10);if(k3==0){//判断是否按下清零键}}i=0;j=0;k=0;l=0;TR0=0;//清零}display(i,j,k,l);//数码管显示voiddelay(uintz){}voidexter0()interrupt1{TH0=(65536-5000)/256;//重装计时初值//定时器溢出中断uintx,y;for(x=100;x0;x--)for(y=z;y0;y--);//延时9}TL0=(65536-5000)%256;tt++;if(tt==2){}tt=0;i++;//溢出两次，0.01秒位加1if(i==10){}if(j==10){}if(k==10){}if(l==10){}l=0;//10秒位到10，清零k=0;l++;//1秒位到10,10秒位加1j=0;k++;//0.1秒位到10,1秒位加1i=0;j++;//0.01秒位到10,0.1位加1voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl){10dula=1;P0=table[i];//显示数值dula=0;wela=1;P0=0xf7;wela=0;delay(1);dula=1;//数值显示//0.01秒位显示P0=table[j];dula=0;wela=1;P0=0xfb;wela=0;delay(1);dula=1;//数值显示//0.1秒位显示P0=table[k]|0x80;//始终在1秒位后面显示小数点dula=0;wela=1;P0=0xfd;wela=0;delay(1);dula=1;P0=table[l];//数值显示dula=0;wela=1;//1秒位显示P0=0xfe;//10秒位显示wela=0;delay(1);}11系统调试与设计结果利用开发板显示结果：通过STC-ISPV29Beta5,将程序与开发板连接起来，此时，数码管前4位均显示0.按下键盘上独立键中的P3^4键，开始计时。按下P3^5键，即暂停计时。此时若继续按下P3^4键，则继续计时，在此前数据基础上计时。按下P3^6键，则表示清零，数码管前四位均显示0。当计数值到99.99时，接下来数码管又会回到开始那样，从0累加并显示。12单片机实训小结不知不觉，十天的单片机实训又结束了，不得不感慨，有事做了，时间也过的超快。此前的labview实训，由于学的不那么难，就导致我不是很重视，上课的时候就盼着下课。而这个单片机实训，一直在忙活，竟然就这样结束了。很久以前就听说过单片机，也尝试过去图书馆借阅，可是借回来后，一直放到超期都没动过，后来翻了一下正文第一页，根本不知道说的什么，从那以后，就一直认为单片机是个很难很难的东西。有了那个想法后，就一直排斥单片机，觉得自己肯定学不会。所以，在8月12号到14号实训期间，我什么都没干，老师讲课没听，别人在看视频我在玩。当我开始看视频的时候，别人已经开始编程，然后用protues仿真了，这个时候我就意识到自己的问题大了。于是，开始狂追，我看的是郭天祥的51单片机视频教程，也没看书，没看其他东西，就只依靠他的视频，好在他讲课的内容也是一步一步从基本讲起，在我的接受范围之内。刚看的时候，觉得自己当初的排斥太错误了，所以有点怠慢，越到后期越觉得，学单片机真耗时间，不能小觑。后来便开始认真对待。因此，到现在为止，也学到了很多东西。单板机也就是将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM13中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。单片机的用途非常广泛，主要有：一