計(jì)時秒表課程設(shè)計(jì)---計(jì)時秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　系 別： 機(jī)電學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： 電氣控制及其自動化</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 計(jì)時秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　起訖日期： 1

2、2月24日~1月4日</p><p><b>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　目 錄</p><p>　　一 、設(shè)計(jì)目的及要求………………………………p3</p><p>　　1.本次課程

3、設(shè)計(jì)目的</p><p>　　2.本課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求</p><p>　　3.對本課程設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求</p><p><b>　　4.主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　二、單片機(jī)的發(fā)展概況………………………………p4</p><p>　　三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)…………

4、……………………p6</p><p>　　1、計(jì)時秒表電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2、整體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　1）振蕩電路</b></p><p><b>　　2）復(fù)位電路</b></p><p><b>　

5、　3）顯示電路</b></p><p><b>　　4）按鍵電路</b></p><p>　　四、程序設(shè)計(jì)說明………………………………………p13</p><p>　　五、程序流程圖…………………………………………p14</p><p>　　六、程序清單……………………………………………p15</p&g

6、t;<p>　　七、仿真結(jié)果……………………………………………p18</p><p>　　八、收獲與致謝…………………………………………p19</p><p>　　一 、設(shè)計(jì)目的及要求</p><p>　　1.本次課程設(shè)計(jì)目的：</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握所學(xué)的微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、

7、重要可編程芯片的工作過程，加深對微型計(jì)算機(jī)工作原理的理解，并學(xué)會將所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際中，達(dá)到在應(yīng)用中掌握知識的目的。</p><p>　　2.本課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求等）：</p><p>　　本題要求以8086/單片機(jī)為CPU,設(shè)計(jì)制作一個計(jì)時用秒表。</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時秒表的功能，包括開始計(jì)時、停止、清零等

8、。</p><p>　　能對計(jì)時時間進(jìn)行數(shù)碼顯示。</p><p>　　設(shè)計(jì)控制器的硬件，并編寫相應(yīng)的軟件。</p><p>　　3.對本課程設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求（包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（論文）、圖紙、實(shí)物樣品等）：</p><p>　　搭建微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件，編寫相應(yīng)的軟件程序，并進(jìn)行綜合調(diào)試，完成滿足設(shè)計(jì)要求的小型微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；<

9、;/p><p>　　提供設(shè)計(jì)說明書一份，應(yīng)包括封面、設(shè)計(jì)課題、目的與要求、方案論證、設(shè)計(jì)過程說明等；</p><p>　　附設(shè)計(jì)原理圖一張（最好使用Protel作圖）；</p><p><b>　　4.主要參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1 戴梅萼，史嘉權(quán)，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用。北京：清華大學(xué)出版社，2003

10、 年</p><p>　　2 《微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）》，周明德，清華大學(xué)出版社，2002年 </p><p>　　3 《80x86微型計(jì)算機(jī)組成、原理及接口》，顧濱，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年</p><p>　　4 《16/32位微機(jī)原理、匯編語言及接口技術(shù)（第2版）》，錢小捷，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年</p><p&

11、gt;　　5 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用（第三版）》，鄭學(xué)堅(jiān)，清華大學(xué) 2001年 </p><p>　　二、單片機(jī)的發(fā)展概況</p><p>　　單片機(jī)以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到迅猛發(fā)展和大范圍推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表，及通訊設(shè)備、日常消費(fèi)類產(chǎn)品、玩具等。并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以及人民生活的各層次中，如車

12、間流水線控制、自動化系統(tǒng)等、智能型家用電器（冰箱、空調(diào)、彩電）等。</p><p><b>　　管腳圖如圖</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)引腳圖</p><p>　　(1) 電源地組Vcc和Vss；VCC—(40)腳接+5V電壓；VSS—(20)腳接地</p><p>　　(2) 時鐘電路組XTAL1和

13、XTAL2</p><p>　　(3) 控制信號組RST/ALE/PSEN和EA</p><p>　　(4) I/O端口P0, P1, P2和P3</p><p>　　近來，單片機(jī)的發(fā)展尤為迅猛，并且趨于高智能化、存儲器大量化、更多的外圍電路內(nèi)裝化以及工藝上的多元化等方向，廣泛應(yīng)用于單機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域、多機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域、自動控制領(lǐng)域和智能化控制領(lǐng)域等。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通常

14、分為三個層次，即單片機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)通常指應(yīng)用系統(tǒng)主處理機(jī)，即所選擇的單片機(jī)器件等。單片機(jī)系統(tǒng)指按照單片機(jī)的技術(shù)要求和嵌入對象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng)。時鐘電路、復(fù)位電路和擴(kuò)展存儲器等與單片機(jī)共同構(gòu)成了單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)指能滿足嵌入對象要求的全部電路系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上面向?qū)ο蟮慕涌陔娐?，如前向通道、后向通道、人機(jī)交互通道(鍵盤、顯示器、打印機(jī)等)和串行通信口(RS232)以及應(yīng)用程序等。單片機(jī)

15、應(yīng)用系統(tǒng)層次關(guān)系如圖1.2所示。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系</p><p>　　三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1、計(jì)時秒表電路設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字電子秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)時中廣泛使用。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡單、精度高為目標(biāo)。</p>&l

16、t;p>　　設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主要有主控制器，計(jì)時與顯示電路和回零、啟動等。主控制器采用單片機(jī)AT89C51，顯示電路采用四位共陽極LED數(shù)碼管顯示計(jì)時時間。由于本實(shí)驗(yàn)有四位數(shù)碼管，如果采用靜態(tài)顯示要占用全部的I/O端口，所以本次試驗(yàn)采用動態(tài)顯示，共使用12個引腳，即簡化了電路又節(jié)省了原料。</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用AT89C51單片機(jī)的定時器/計(jì)數(shù)器定時和記數(shù)的原理

17、，使其能精確計(jì)時。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始和復(fù)位的功能。P2口輸出段碼數(shù)據(jù)，74LS245用作驅(qū)動，P3口接三個按鈕開關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)開始、暫停、清零功能。電路原理圖設(shè)計(jì)最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在正確性和布局合理的前提下力求美觀。</p><p><b>　　2、整體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　本硬件設(shè)計(jì)總共包括五部分電路：顯示電路、振蕩電路

18、、復(fù)位電路、電源電路、按鍵電路?？傮w設(shè)計(jì)框圖如圖所示。</p><p><b>　　1）振蕩電路</b></p><p>　　本模塊用了一個12MHZ的晶振外加兩個33pf的電容，電路圖用如圖所示</p><p><b>　　2）復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位電路圖如圖所示，其中C1是兩

19、個為10微法的電解電容，R1是阻值為10K的電阻。</p><p><b>　　3）顯示電路</b></p><p>　　LED數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖</p><p>　　外部有12個引腳，其中4個引腳為公共端也稱位選端，其余8個引腳稱為段選端，當(dāng)要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字((0-9中的一個)必須在這個數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對應(yīng)的8位

20、段選碼(也稱字形碼)，在位選端加上高電平即可。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖所示。</p><p>　　共陰極 共陽極</p><p>　　LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個

21、發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆劃（段）a～g，另一個小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。</p><p>　　圖3.6 LED數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　使用LED顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)8段

22、。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。</p><p>　　LED字形顯示代碼表</p><p>　　本設(shè)計(jì)的顯示電路采用動態(tài)顯示。動態(tài)顯示，是指無論任何時刻只有一個LED數(shù)碼管處于顯示狀態(tài)。即單片機(jī)通過“掃描”方式控制各個數(shù)碼管輪流顯示。若要各個數(shù)碼管能同時顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)的“掃描顯示方式”。即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其它各位的位選

23、線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要有顯示的字符的段碼，這樣，在同一時刻，4位數(shù)碼管中只有被選通的那一位顯示出字符。如此循環(huán)下去就可以顯示出要顯示的字符。雖然這些字符是不同時刻顯示的，但由于LED數(shù)碼管的余輝和人眼的“視覺暫留”作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成“多位同時亮的假象”，達(dá)到同時顯示的效果。動態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡單，顯示器越多，優(yōu)勢越明顯。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的顯示電路有二部

24、分組成：驅(qū)動電路、LED數(shù)碼管顯示電路。</p><p>　　其中驅(qū)動電路用的是芯片74LS245，74LS245是我們常用的芯片，用來驅(qū)動LED或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)AT89C51單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過P0最大負(fù)載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端/CE低電平有效時，DIR=“

25、0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時74LS245的三態(tài)控制端1G和2G接地，P2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/RD和/PSEN相與后接DIR，使得RD且PSEN有效時，74LS245輸入（P0.1←D1），其它時間處于輸出（P0.1→D1）

26、。</p><p>　　(1).P0口：P0.0-P0.7作為數(shù)碼管顯示器的段控。</p><p>　　(2).P2口：P2.0-P2.3分別控制數(shù)碼管LED0-LED7的位控碼驅(qū)動。</p><p>　　(3).定時/計(jì)數(shù)器：使用定時器1工作模式1實(shí)現(xiàn)數(shù)字式計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。</p><p>　　(4).專用寄存器：定時器控制寄存器TCON，通

27、過設(shè)置該寄存器TR0位的狀態(tài)來控制定時/計(jì)數(shù)器1的啟動/停止；中斷允許寄存器IE，通過設(shè)置該寄存器EA/ET0位的狀態(tài)來設(shè)置定時/計(jì)數(shù)器1中斷允許/禁止；定時/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD，設(shè)置定時/計(jì)數(shù)器1的工作方式。</p><p><b>　　4）按鍵電路</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中有三個按鍵，分別本實(shí)現(xiàn)開始、暫停、和清零功能。這三個鍵可以采用中斷或是查

28、詢的方法來識別。對于開始鍵，主要功能在于開始計(jì)時和實(shí)時顯示所經(jīng)歷的時間，而暫停鍵主要用于停止計(jì)時并顯示從開始到當(dāng)前時刻的時間，對清零鍵采用查詢的方式，而對于開始和暫停鍵采用外部中斷。按鍵電路中由于采用了外部中斷，所以需要用到P3口的第二功能。本實(shí)驗(yàn)開關(guān)START和PAUSE按下時觸發(fā)兩個對應(yīng)的中斷，所以兩個按鍵接到外部中斷0和外部中斷1管腳上。</p><p><b>　　按鍵電路</b>&

29、lt;/p><p>　　秒表原理圖如下圖所示。</p><p><b>　　四、程序設(shè)計(jì)說明</b></p><p>　　當(dāng)打開電源后，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，程序開始運(yùn)行，給p0口送入0C0H,同時給p2送入高電平選中四位數(shù)碼管，數(shù)碼管將顯示數(shù)字“0”，在程序開頭初始化各個數(shù)據(jù)，緩存區(qū)71H,72H,73H，74H清零,等待中斷來臨。開中斷及開T1計(jì)數(shù)器,

30、當(dāng)按下開始鍵時，電子秒表開始計(jì)時，由于采用方式1，定時時間選50ms，經(jīng)過兩次中斷后，100ms位加1，這時字位碼選中最低位，同時查表字形碼顯示，當(dāng)100ms位記滿10次后，字位碼向前移動一位，同時秒位加1，這時字形碼的最高位取反，查表顯示數(shù)字及小數(shù)點(diǎn)，當(dāng)記滿10此后，字位碼向前移動一位，十秒位加1，查表顯示當(dāng)前數(shù)字，當(dāng)記滿10次后，清零，重新開始計(jì)時，依次循環(huán)，當(dāng)按下暫停鍵時，暫停計(jì)時。在動態(tài)顯示程序運(yùn)行前，首先判斷清零按鍵有沒有按下

31、，即P3.4是否為高電平，若為‘0’，則繼續(xù)運(yùn)行下去，若為‘1’，則跳出程序，返回到待機(jī)狀態(tài)。</p><p><b>　　五、程序流程圖</b></p><p><b>　　六、程序清單</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p><b>　　AJMPMAI

32、N</b></p><p><b>　　ORG0003H</b></p><p>　　LJMPSTART</p><p><b>　　ORG0013H</b></p><p>　　LJMPPAUSE</p><p><b>　　ORG001BH

33、</b></p><p>　　LJMPZHONGDUAN</p><p>　　;――――――――――初始化程序―――――――――――</p><p>　　MAIN: MOVTMOD,#10H</p><p>　　MOVTH1,#3CH</p><p>　　MOVTL1,#0B0H<

34、;/p><p><b>　　SETBEX0</b></p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETBET1</b></p><p><b>　　SETBIT0</b></p><p>&

35、lt;b>　　SETBIT1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　SETB PT1</b></p><p><b>　　SETBPX1</b></p><p><b>　　MOVR4,#2

36、</b></p><p>　　;―――――――――――待機(jī)畫面程序―――――――――――</p><p>　　LOOP: MOVP0,#0C0H</p><p>　　MOV71H,#00H</p><p>　　MOV72H,#00H</p><p>　　MOV73H,#00H</

37、p><p>　　MOV 74H,#00H</p><p>　　MOV R1,#0FH</p><p><b>　　MOVA,R1</b></p><p><b>　　MOVP2,A</b></p><p><b>　　MOVA,@R0</b&

38、gt;</p><p>　　MOVDPTR,#TAB</p><p>　　SJMP LOOP</p><p>　　;―――――――――――開始計(jì)時子程序――――――――――</p><p>　　START: SETBTR1</p><p>　　ACALLDISP</p><p>

39、;<b>　　RETI</b></p><p>　　;――――――――――暫停計(jì)時子程序――――――――――――</p><p>　　PAUSE: CPLTR1</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　;―――――――LED動態(tài)顯示子程序――――――――――――

40、―</p><p>　　DISP: JNB P3.4,EXIT</p><p>　　MOV R0,#71H</p><p>　　MOV R1,#01H</p><p>　　DISP1: MOVA,R1</p><p><b>　　MOVP2,A</b>&l

41、t;/p><p><b>　　MOVA,@R0</b></p><p>　　MOVDPTR,#TAB</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p>　　JNBP2.2,DOT</p><p><b>　　CPLACC.7</b></p>

42、<p>　　DOT: MOVP0,A</p><p>　　ACALLDELAY</p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　MOVA,R1</b></p><p><b>　　RLA</b></p>

43、<p><b>　　MOV R1,A</b></p><p>　　JBACC.5,DISP</p><p>　　AJMPDISP1</p><p>　　TAB: DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H</p><p>　　DB92H,82H,0F8H,80H,90H</p&

44、gt;<p>　　DELAY: MOVR7,#02H</p><p>　　DELAY1: MOVR6,#0FFH</p><p>　　DELAY2: DJNZR6,DELAY2</p><p>　　DJNZR7,DELAY1</p><p>　　EXIT: RET<

45、/p><p>　　;―――――――定時器中斷服務(wù)程序―――――――――――――</p><p>　　ZHONGDUAN: DJNZ R4,NEXT</p><p><b>　　INC74H</b></p><p>　　MOVR3,74H</p><p>　　CJNER3,#10,NEXT

46、1</p><p>　　MOV74H,#00H</p><p>　　MOVR3,#00H</p><p><b>　　INC73H</b></p><p>　　MOVR6,73H</p><p>　　CJNER6,#10,NEXT1</p><p>　　MOV

47、 73H,#00H</p><p>　　MOV R6,#00H</p><p>　　INC 72H</p><p>　　MOV R5,72H</p><p>　　CJNER5,#10,NEXT1</p><p>　　MOV 72H,#00H</p>

48、<p>　　MOV R5,#00H</p><p>　　INC 71H</p><p>　　MOV A,71H</p><p>　　CJNEA,#10,NEXT1</p><p>　　MOV71H,#00H</p><p>　　MOV72H,#00H</p&g

49、t;<p>　　MOV73H,#00H</p><p>　　MOV74H,#00H</p><p>　　NEXT1: MOVR4,#2</p><p>　　NEXT: MOVTH1,#3CH</p><p>　　MOVTL1,#0B0H</p><p><b>

50、　　RETI</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　七、仿真結(jié)果</b></p><p><b>　　1、計(jì)時效果圖</b></p><p><b>　　2、清零效果圖</b></p>&

51、lt;p><b>　　八、 收獲與致謝</b></p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了很多東西，也遇到了很多麻煩。在開始做課程設(shè)計(jì)之前，授課老師就向我們說本次設(shè)計(jì)要用到單片機(jī)，讓我們了解一下相關(guān)的知識信息。但當(dāng)開始設(shè)計(jì)時還是手忙腳亂，主要是因?yàn)槲覀儗纹瑱C(jī)不太了解，比如它的功能、連接方式等。然后是電路圖的設(shè)計(jì)，我們平時做實(shí)驗(yàn)的時候也接觸到類似的電路，我們只是稍加修改了一番便

52、可以使用了。最后是程序的設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)恐怕是本次設(shè)計(jì)中最難的環(huán)節(jié)了。單片機(jī)匯編語言我們上課時是沒有接觸過的，但我們還是從圖書館借到相關(guān)的書籍學(xué)習(xí)、查看、試編、修改，同時也參考了網(wǎng)上的以及指導(dǎo)老師的建議和提示。反復(fù)修改反復(fù)仿真調(diào)試，我們甚至想到了放棄。但功夫不負(fù)有心人，我們的付出最終還是迎來了回報(bào)，我們終于成功了。</p><p>　　在這里，我首先要感謝我尊敬的xx老師，在這一周的課程設(shè)計(jì)過程中，從開始設(shè)計(jì)到實(shí)習(xí)