課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的（秒表）設(shè)計(jì)

1、<p>　　單片機(jī)及其相關(guān)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　基于單片機(jī)的（秒表）設(shè)計(jì)</p><p>　　班級(jí)：電XXXX-X班</p><p>　　學(xué)號(hào)：XXXXXXXX</p><p><b>　　姓名：XXX</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：XXXX&

2、lt;/b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、概述..........................................................1</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)目的...................................................

3、....1</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)要求........................................................1</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)意義........................................................1</p><p>　　二、系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì).....

4、.....................................1</p><p>　　2．1系統(tǒng)總體方案....................................................1</p><p>　　2．2硬件設(shè)計(jì)........................................................1</p>

5、<p>　　2.3原理圖繪制......................................................1</p><p>　　2.3.1原理圖的繪制..................................................2</p><p>　　2.3.2原理圖布線..........................

6、..........................3</p><p>　　2.3.3編輯和調(diào)整....................................................3</p><p>　　2.3.4原理圖報(bào)表文件的生成..........................................4</p><p>　　2.3

7、.5 PCB設(shè)計(jì)......................................................4</p><p>　　2.3.6 PCB布局......................................................4</p><p>　　2.4各部分的電路....................................

8、................5</p><p>　　2.4.1晶體振蕩電路..................................................5</p><p>　　2.4.2復(fù)位電路......................................................5</p><p>　　2.4.3按鍵電

9、路......................................................6</p><p>　　2.4.4 顯示電路......................................................6</p><p>　　2.4.5系統(tǒng)電路............................................

10、..........7</p><p>　　三、軟件設(shè)計(jì).......................................................8</p><p>　　3.1.設(shè)計(jì)特點(diǎn).......................................................8</p><p>　　3.2.秒表設(shè)計(jì)源程序...

11、...............................................8</p><p>　　四、元器件清單......................................................10</p><p>　　五、結(jié)論與心得......................................................10

12、</p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、數(shù)碼管以及按鍵來(lái)設(shè)計(jì)秒表。將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確的進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)具有開始、暫停、清零、復(fù)位等功能

13、。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?）共四位數(shù)碼管顯示，顯示時(shí)間為：00.00-99.99；</p><p>　?。?）共三個(gè)按鍵，分別是開始、暫停、清零；</p><p>　?。?）顯示時(shí)間從00.00一直到99.99,到99.99自動(dòng)清零。</p><p

14、><b>　　1.3 設(shè)計(jì)意義</b></p><p>　?。?）通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)可以使我們進(jìn)一步熟悉和掌握單片內(nèi)部和工作原理，了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。</p><p>　?。?）通過(guò)利用STC89C52單片機(jī)，理解單片機(jī)在自動(dòng)化儀表的作用以及掌握單片機(jī)的編程方法。</p><p>　?。?）通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)際應(yīng)用輸入

15、以及顯示模擬系統(tǒng)，掌握單片機(jī)仿真軟件的使用方法。</p><p>　?。?）該實(shí)驗(yàn)通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)原理，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的記時(shí)器系統(tǒng)，擁有正確的計(jì)時(shí)、暫停、清零的功能，該秒表在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛，具有現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　本系統(tǒng)采用ST

16、C89C52單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及以一些按鍵電路等來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。其中軟件系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫程序，包括顯示、計(jì)數(shù)、中斷、延時(shí)、按鍵消抖程序等，并且在編程軟件中調(diào)試運(yùn)行，硬件系統(tǒng)利用Proteus強(qiáng)大的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單且易于觀察，在仿真中可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。</p><p><b>　

17、　2.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM， MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷

18、結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。</p><p><b>　　特性</b></p><p>　　STC89C52RC單片機(jī)：</p><p>　　8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；</p><p>　　512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；</p><p>　　內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；</p><p&g

19、t;　　可直接使用串口下載；</p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　1. 增強(qiáng)型8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.[2]?</p><p>　　2. 工作電壓：5.5V～3.3V（5V 單片機(jī)）/3.8V～2.0V（3V 單片機(jī)）</p>

20、<p>　　3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz</p><p>　　4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K 字節(jié)</p><p>　　5. 片上集成512 字節(jié)RAM</p><p>　　6. 通用I/O 口（32 個(gè)），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸

21、出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。</p><p>　　7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú) 需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片</p><p>　　8. 具有EEPROM 功能</p><p>　　9. 具有看門狗功能<

22、/p><p>　　10. 共3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2</p><p>　　11. 外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒</p><p>　　12. 通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART</p><p>　　13. 工作溫度范

23、圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）</p><p>　　14. PDIP 封裝</p><p><b>　　2.3原理圖的繪制</b></p><p>　　2.3.1、原理圖的繪制</p><p>　　學(xué)會(huì)如何建立一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)，啟動(dòng)原理圖編輯器，設(shè)置原理圖編輯器的界面環(huán)境，了解各種工具欄的中各種工具的

24、意義。學(xué)會(huì)設(shè)置圖紙，裝載元件庫(kù)。學(xué)會(huì)放置元器件，編輯元器件的屬性，然后用工具欄中的工具繪制電路圖。</p><p><b>　　1）創(chuàng)建新項(xiàng)目</b></p><p>　　進(jìn)入protel界面，執(zhí)行菜單File命令創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目（項(xiàng)目中包含所要設(shè)計(jì)的文件），彈出如下對(duì)話框，在圖畫框的Design Storage Type 選項(xiàng)中選擇默認(rèn)值，在Database file

25、 name后面添加想要的名稱，其擴(kuò)展名必須以ddb結(jié)尾。通過(guò)按Browse按鈕指出將文件存儲(chǔ)于E盤。最后點(diǎn)擊ok鍵，則建立了一個(gè)項(xiàng)目，在彈出的對(duì)話框中選擇原理圖服務(wù)器圖標(biāo)，雙擊該圖標(biāo)建立原圖設(shè)計(jì)文件Sheet1.ddb。雙擊該圖標(biāo)進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)的主界面。執(zhí)行菜單Design/OptionsTool/Preferences,設(shè)計(jì)圖紙大小等。</p><p><b>　　2）放置元件</b>&l

26、t;/p><p>　　在設(shè)計(jì)管理器中選擇Browse Sch頁(yè)面，如下圖所示，在Browse區(qū)域中的下拉框中選擇Library,然后單擊Add/Remove按鈕，在彈出的窗口中尋找Protel子目錄，在該目錄中選擇Library/sch路徑，在元件庫(kù)列表中選擇所需的元件庫(kù)，比如Miscellaneous Devices lib等，單擊Add按鈕，即可把元件庫(kù)增加到元件庫(kù)管理器中。根據(jù)設(shè)計(jì)窗口比較器的需要，先從元件庫(kù)M

27、iscellaneous devices lib中找到我們要找的元件，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊place按鈕，即可將該元件移動(dòng)到設(shè)計(jì)圖紙中。</p><p>　　2.3.2、原理圖布線</p><p>　　利用Protel提供的連線工具條中的連線工具進(jìn)行連線（只有此線才是具有電氣性質(zhì)）當(dāng)預(yù)拉線的指針移動(dòng)到元件的引腳或者其他電氣特性線時(shí)，指針的中心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn)，它提示我們?cè)诋?dāng)前的狀態(tài)下單擊鼠標(biāo)左鍵就

28、會(huì)形成一個(gè)有效的電氣連接。這里需要注意的是，連線不能貫穿元件（若連線貫穿元件會(huì)造成PCB</p><p>　　制作中元件也是短路的，仿真環(huán)節(jié)無(wú)法正確通過(guò)），連接線段不能重合（若連接線段重合會(huì)造成PCB制作環(huán)節(jié)中加載網(wǎng)絡(luò)表后出現(xiàn)短線），元件不能搭接（如果元件搭接點(diǎn)在元件端口之內(nèi)，程序無(wú)法識(shí)別也會(huì)造成PCB制作環(huán)節(jié)中加載網(wǎng)絡(luò)表后出現(xiàn)短線）。</p><p>　　2.3.3、編輯和調(diào)整</

29、p><p>　　利用Protel 所提供的各種強(qiáng)大的功能對(duì)原理圖進(jìn)一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時(shí)對(duì)元件的編號(hào)、封裝進(jìn)行定義和設(shè)定，更改元件屬性等。</p><p>　　用鼠標(biāo)雙擊任何一個(gè)元件都會(huì)彈出元件的屬性對(duì)話框，如下圖為電阻R1的屬性對(duì)話框，其中Lib Ref：元件樣本，修改此項(xiàng)將直接替換原有的元件，元件樣本名不會(huì)顯示在元件圖上；Footprint：元件的封裝方式，元件的封

30、裝是指設(shè)計(jì)PCB時(shí)，根據(jù)實(shí)際元件尺而定義的焊點(diǎn)，另外還附加一些屬性和元件外觀的符</p><p>　　號(hào)，需要注意的是每個(gè)元件的Footprint必須要添上相應(yīng)的封裝號(hào)（這里電阻的封裝號(hào)：AXIAL0.3，二極管：DIODE0.4，放大器：DIP8）Designator：設(shè)置元件的序號(hào)；Part Type：設(shè)置元件參數(shù)值如電阻的大小，電容的電容值等。</p><p><b>　　

31、秒表的原理圖：</b></p><p>　　2.3.4、原理圖報(bào)表文件的生成</p><p>　　對(duì)已經(jīng)完成的電路原理圖，進(jìn)行電氣規(guī)則測(cè)試，找出錯(cuò)誤原因，并改正。生成網(wǎng)絡(luò)表和元器件材料清單。</p><p>　　2.3.5、PCB設(shè)計(jì)</p><p>　　了解PCB板的組成，PCB上的元器件的組成和PCB的分類。認(rèn)識(shí)各種原器件的

32、封裝。學(xué)會(huì)使用印制電路板編輯器，設(shè)置工作層面和電路板畫圖環(huán)境。達(dá)到能夠人工熟練畫電路板的程度。</p><p>　　2.3.6、PCB布局</p><p>　　（1） 考慮整體美觀；</p><p><b>　?。?）布局的檢查：</b></p><p>　　1). 印制板與加工圖紙尺寸是否符合；</p>

33、<p>　　2). 元件布局是否疏密有序，排列整齊，是否全部布完；</p><p>　　3). 線路的干擾問題是否有所考慮；</p><p>　　（3）元器件布局規(guī)則：</p><p>　　1). 元件布置的有效范圍；</p><p>　　2). PCB板上元件需均勻排放，避免輕重不均；</p><p>　　

34、3). 板上不同組件相鄰焊盤圖形之間的最小間距應(yīng)在1mm以上；</p><p><b>　?。?） 畫外框：</b></p><p>　　對(duì)PCB元器件進(jìn)行布局，布局完后，要在禁止布線層“KEEPOUTLAYER”上畫上外框。</p><p><b>　　2.4各部分電路</b></p><p>　

35、　2.4.1晶體振蕩電路</p><p>　　89C52芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。引線XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。這里，我們選用52單片機(jī)12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用C1和C2可在20-100PF之間取值,這里取22PF。</p><p>

36、<b>　　2.4.2復(fù)位電路</b></p><p>　　采用上電加按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電加按鍵復(fù)位的操作。</p><p><b>　　2.4.3按鍵電路</b></p><p>　　采用按鍵電路，

37、P2-2暫停，P2-3開始，P2-4清零，按下不同的按鍵，將執(zhí)行不同的功能程序。</p><p><b>　　2.4.4顯示電路</b></p><p>　　顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用四段共聯(lián)共陰顯示，在用數(shù)碼管顯示時(shí)，我們有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，但是占用端口比較多；動(dòng)態(tài)顯示所使用的端口

38、比較少，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O口。在設(shè)計(jì)中，我們采用動(dòng)態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動(dòng)顯示。由于P0口的輸出級(jí)是開漏電路，用它驅(qū)動(dòng)時(shí)需要外接上拉電阻才能輸出高電平。</p><p>　　2.4.5 系統(tǒng)電路圖</p><p><b>　　PCB版圖</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)成品圖：</b></p><

39、;p><b>　　三、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)特點(diǎn)</b></p><p>　　在軟件設(shè)計(jì)中，一般采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。把一個(gè)多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序

40、由包含多個(gè)模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，如：計(jì)數(shù)、延時(shí)、和顯示等，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。</p><p>　　3.2秒表設(shè)計(jì)源程序</p><p><b>　　源程序如下：</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p

41、>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　unsigned int msec,sec,i,j;</p><p>　　void delayms(uint x)</p><p><b>　　{</b><

42、/p><p><b>　　uint i,j;</b></p><p>　　for(i=x;i>0;i--)</p><p>　　for(j=110;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void T0_INT(void)int

43、errupt 1 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0xfe;</b></p><p><b>　　TL0=0x0c;</b></p><p><b>　　msec++;</b></p><p

44、>　　if(msec==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　msec=0;</b></p><p><b>　　sec++;</b></p><p>　　if(sec==10000)</p><p><

45、b>　　{</b></p><p><b>　　sec=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

46、id main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　unsigned char temp;</p><p>　　TMOD=0x0

47、1;</p><p><b>　　TH0=0xfe;</b></p><p><b>　　TL0=0x0c;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>

48、<b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0xfe;</b></p><p>　　P0=led[sec/1000];</p&g

49、t;<p>　　delayms(10);</p><p><b>　　P1=0xfd;</b></p><p>　　P0=led[sec%1000/100]|0x80;</p><p>　　delayms(10);</p><p><b>　　P1=0xfb;</b></p>

50、;<p>　　P0=led[sec%1000%100/10];</p><p>　　delayms(10);</p><p><b>　　P1=0xf7;</b></p><p>　　P0=led[sec%10];</p><p>　　delayms(10);</p><p><

51、;b>　　temp=~P2;</b></p><p>　　temp=temp&0xff;</p><p>　　if(temp==0x04)</p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　if(temp==0x08)</p><p><b>

52、;　　TR0=1;</b></p><p>　　if(temp==0x10)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=0;sec=0;msec=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

53、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　元器件清單</b></p><p><b>　　五、結(jié)論與心得</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了很多知識(shí)和技能。我從一開始對(duì)單片機(jī)的書本知識(shí)到現(xiàn)在的和硬件結(jié)合，我花費(fèi)

54、了很多的時(shí)間和精力，比如上網(wǎng)查閱資料，去圖書館借相關(guān)書籍，向身邊的同學(xué)討教等等。我重新對(duì)c語(yǔ)言又有了一些新的理解，也對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。單片機(jī)對(duì)于我們通信專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是一門很重要的學(xué)科，所以我們好好學(xué)好這一門技術(shù)，這對(duì)于我們未來(lái)的發(fā)展有很大的幫助。下面我來(lái)談?wù)劚救送ㄟ^(guò)這次課程設(shè)計(jì)的一些體會(huì)：</p><p>　　(1)這段日子里，通過(guò)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合，我收獲了很多，這些收獲將是我人生的寶貴財(cái)富。

55、</p><p>　　(2)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我養(yǎng)成了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題的好習(xí)慣，也使我善于思考和動(dòng)手，更增強(qiáng)了我與同學(xué)們的交流合作。</p><p>　　(3)這次課程設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì)c語(yǔ)言有了很大的認(rèn)識(shí)，使我的編程能力有了很大的提高，也讓我對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。</p><p>　　(4)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，切實(shí)的提高了我的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能