單片機(jī)課程設(shè)計(jì)秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)l論文

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題 目 名 稱 基于單片機(jī)的秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱 單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　系 、專 業(yè) </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　2012年12月31日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 課題內(nèi)容要求及目的………………………………………………………………1</p><p>　　1.1課題內(nèi)容……………………………………………………………………………1<

4、/p><p>　　1.2課題要求……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.3 課題目的……………………………………………………………………………1</p><p>　　2 硬件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………2</p><p>　　2.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介…………

5、…………………………………………………2 </p><p>　　2.2設(shè)計(jì)思路……………………………………………………………………………2</p><p>　　2.3硬件電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………3</p><p>　　3軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………5</p><p&

6、gt;　　3.1程序設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5</p><p>　　3.2源程序………………………………………………………………………………6</p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試與仿真……………………………………………………………………11</p><p>　　4.1 proteus簡(jiǎn)介……………………………………………………………………

7、11</p><p>　　4.2仿真調(diào)試……………………………………………………………………………12</p><p>　　5總結(jié)………………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………14</p><p>　　1 課題內(nèi)容要求及目的</p

8、><p><b>　　1.1課題內(nèi)容</b></p><p>　　用AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)秒表，該秒表課可顯示0.0~59.9秒的時(shí)間，進(jìn)行相應(yīng)的單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)并進(jìn)行軟件編程利用單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷設(shè)計(jì)秒表，從而實(shí)現(xiàn)秒、十分之一秒的計(jì)時(shí)。綜合運(yùn)用所學(xué)的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》理論知識(shí)，通過實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。通過本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)加深對(duì)

9、單片機(jī)掌握定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程原理的全面認(rèn)識(shí)復(fù)習(xí)和掌握。</p><p>　　本系統(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，通過采用proteus仿真軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。模擬利用AT89C51單片機(jī)、LED數(shù)碼管以及控件來(lái)控制秒表的計(jì)數(shù)以及計(jì)位！其中有三位數(shù)碼管用來(lái)顯示數(shù)據(jù)，顯示秒（兩位）和十分之一秒，十分之一秒的數(shù)碼管計(jì)數(shù)從0~9，滿十進(jìn)一后顯示秒的數(shù)碼管的數(shù)字加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計(jì)數(shù)。

10、計(jì)秒數(shù)碼管采用三位的數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)超過范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　1.2課題要求</b></p><p>　　本課題是基于單片機(jī)的秒表系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它的具體要求有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　用單片機(jī)AT89C51實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　以0.1秒為最小單位進(jìn)行顯示；</p&g

11、t;<p>　　秒表量程為0.0-59.9秒，用 LED顯示；</p><p>　　有清零、開始、停止功能、每到一秒有聲音提示；</p><p><b>　　1.3課題目的</b></p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉和掌握AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握以單片機(jī)核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，了解表關(guān)電路參數(shù)的

12、計(jì)算方法。通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，進(jìn)一步了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過程，通過此綜合訓(xùn)練,為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。</p><p>　?。?）通過本次課程設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)課程的全面認(rèn)識(shí)。</p><p>　?。?）掌握定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程。</p><p>　?。?）該實(shí)驗(yàn)通過單片機(jī)的軟件延時(shí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)器系統(tǒng)，能正確的計(jì)

13、時(shí)。</p><p>　?。?）通過本次課程設(shè)計(jì)能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行編輯，校驗(yàn)。 </p><p><b>　　2.硬件設(shè)計(jì)</b></p>&l

14、t;p>　　2.1 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 </p><p>　　AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Eraseable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與89C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。引腳分別如圖2.1所示。</p><

15、;p>　　圖2.1 單片機(jī)引腳分布圖</p><p>　　圖2.1所示的單片機(jī)是引腳雙列直插封裝方式，電源引腳40腳與接地腳20。P0口作輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫入1。P1口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩存可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL輸入。P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口也是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P3端口還用于一些復(fù)用功能。</p&g

16、t;<p><b>　　2.2設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　這次的試驗(yàn)要求進(jìn)行計(jì)時(shí)并且在數(shù)碼管上顯示時(shí)間，先要基本了解硬件內(nèi)在結(jié)構(gòu)，確定用p2并行端口進(jìn)行數(shù)碼管控制輸入，使用P1.6，P1.5，P1.4進(jìn)行選擇0.1秒位，秒位，十位秒位，以P3.0為開始控制，P3.1為停止控制，P3.2為清零控制。

17、 本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路是要求借助AT89C51單片機(jī)做出一個(gè)0-59.9s的秒表從十位秒到0.1位秒數(shù)這些計(jì)時(shí)的位數(shù)是存在一個(gè)內(nèi)嵌的結(jié)構(gòu)，就是0.1秒位滿足條件然后進(jìn)行跳位使秒位加一的過程，當(dāng)0.1s到0.9s時(shí)該位自動(dòng)清零并且秒位加一，秒位達(dá)到9時(shí)也自動(dòng)清零并向十秒位加一。當(dāng)計(jì)數(shù)超過范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計(jì)數(shù)。其次開始控制，停止控制，清零控制等功能，我們采用蜂鳴器進(jìn)行提示，該信號(hào)由P1.0輸出由7406

18、非門與外加電源驅(qū)動(dòng)，通過一個(gè)延時(shí)子程序加以控制。最后就是根據(jù)硬件的條件進(jìn)行編程，要求軟硬件相互兼容。這也是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。因此需查閱相關(guān)書籍。</p><p><b>　　2.3硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）時(shí)鐘電路與復(fù)位電路</p><p>　　利用12分頻的晶振的一個(gè)機(jī)器周期為一微妙，通過循環(huán)延時(shí)產(chǎn)生0.1秒的延時(shí)，晶振電

19、路原理及單片機(jī)復(fù)位電路圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2.2 時(shí)鐘與復(fù)位電路圖</p><p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，89C51片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式與外部振蕩方式。外部方式的時(shí)鐘很少用，若要用時(shí)，只要將XT

20、AL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。</p><p>　　對(duì)于復(fù)位操作，我們采用手動(dòng)復(fù)位，通過按鈕開關(guān)使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，這是單片機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。 </p><p>　?。?）硬件電路設(shè)計(jì)

21、 </p><p>　　使用proteus軟件設(shè)計(jì)的硬件電路包含了三個(gè)功能控制鍵和一個(gè)單片機(jī)復(fù)位按鈕及蜂鳴器控制開關(guān)。具體如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 硬件電路連接圖</p><

22、p>　　時(shí)鐘電路與復(fù)位電路已在前邊介紹，在此主要介紹端口電路，對(duì)于外顯電路的設(shè)計(jì)我們采用四位數(shù)碼管，事實(shí)上根據(jù)要求只用到三位，我們利用p1.4、p1.5、p1.6對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選。對(duì)于按鈕開關(guān)電路，我們利用p3.0、p3.1、p3.2分別作為開始、停止及清零功能的電路接口。對(duì)于聲音提示我們采用蜂鳴器裝置，信號(hào)由p1.0口接入經(jīng)過非門和驅(qū)動(dòng)電源構(gòu)成。 </p>

23、<p>　　3軟件設(shè)計(jì) 3.1程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)課題內(nèi)容,可做出主程序流程圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 主程序流程圖</p><p>　　流程圖體現(xiàn)著設(shè)計(jì)程序的思路程序，開始后首先

24、進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化然后是條件判斷滿足條件或不滿足則進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理，如首先依次判斷是否暫停是否清零，然后十分之一妙位計(jì)數(shù)，再判斷是否進(jìn)位，若是秒位就加一，秒位加一后進(jìn)行聲音提示，接著再判斷是否有進(jìn)位，若有則十秒位加一，若十秒位產(chǎn)生進(jìn)位則重新計(jì)時(shí)。</p><p><b>　　3.2源程序:</b></p><p>　　HAOMIAO EQU 34H</p>

25、<p>　　MIAO EQU 35H</p><p>　　SHIMIAO EQU 36H</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　AJMP START</p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><

26、;p>　　START: CLR C</p><p><b>　　SETB P1.6</b></p><p><b>　　SETB P1.5</b></p><p><b>　　SETB P1.4</b></p><p>　　MOV HAOMIAO,#0</p

27、><p>　　MOV MIAO,#0</p><p>　　MOV SHIMIAO,#0</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P1.6</b&

28、gt;</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P1.4</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b

29、></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　MOV A,#00H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P1.5 </p><p>　　MOV P2,A </p><p>　　LCALL KAISHI &

30、lt;/p><p>　　LCALL MAIN </p><p>　　SHIWEI : SETB P1.5</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ;十秒位顯示</p><p>　　MOV MIAO,#0 ;使秒位從零位重新循環(huán)</p><p>　　INC SHIMIAO

31、 </p><p>　　MOV A,SHIMIAO </p><p>　　CLR C </p><p><b>　　SUBB A,#6</b></p><p><b>　　JZ START</b></p><p>　　AJMP MAIN

32、 </p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TINGZHI: MOV A,#00H ;判斷是否有清零指</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#04H</p><p&g

33、t;<b>　　JZ START</b></p><p>　　MOV A,#00H ;判斷是否有停止指令</p><p>　　MOV A,P3 </p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　ANL A,#02H</p><p>　　

34、LCALL YANSHI</p><p><b>　　JZ MAIN</b></p><p>　　LJMP TINGZHI</p><p>　　START1 : LJMP START </p><p>　　SHIWEI1: LJMP SHIWEI</p><p>　　MAIN : SETB

35、 P1.5</p><p><b>　　SETB P1.4</b></p><p><b>　　SETB P1.6</b></p><p>　　MOV A,#00H ; 判斷是否有清零指令</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p&g

36、t;<p>　　ANL A,#04H</p><p><b>　　JZ START1</b></p><p>　　MOV A,#00H ; 判斷是否有停止指令</p><p>　　MOV A,P3 </p><p><b>　　CLR C</b></p

37、><p>　　ANL A,#02H</p><p>　　JZ TINGZHI</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ; 0.1位秒顯示</p><p>　　I NC HAOMIAO ;加一，可查下一位數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV A, HAOMIAO ;

38、 判斷是否進(jìn)位</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,#10</p><p>　　JZ MIAOZHEN </p><p>　　LCALL YANSHI ;延時(shí)0.1秒</p><p>　　AJMP MAIN </p&g

39、t;<p>　　RET ;繼續(xù)計(jì)時(shí)</p><p><b>　　MIAOZHEN:</b></p><p><b>　　SETB P1.4</b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1 ;秒位顯示</p><p>

40、　　MOV HAOMIAO,#0 ;使0.1秒從零重新循環(huán)</p><p>　　INC MIAO ;加一，可查下一位數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV A,MIAO ;判斷是否進(jìn)位</p><p><b>　　CLR C </b></p><p>

41、　　SUBB A,#10</p><p>　　JZ SHIWEI1 </p><p>　　LCALL SND</p><p>　　AJMP MAIN ;返回0.1秒計(jì)</p><p>　　YANSHI: MOV R6,#30 </p><p>　　DL2: MOV A,#00H

42、 ;判斷是否有清零指令</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#04H</p><p><b>　　JZ START1</b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE </p><p&g

43、t;　　MOV A,SHIMIAO</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P1.6</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　ACALL YIHAOMIAO</p><p><b&

44、gt;　　SETB P1.6</b></p><p>　　MOV A,HAOMIAO</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　CLR P1.4</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　

45、ACALL YIHAOMIAO</p><p><b>　　SETB P1.4</b></p><p>　　MOV DPTR,#TABLE1</p><p>　　MOV A,MIAO</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P1.5 </p>

46、<p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　ACALL YIHAOMIAO</p><p><b>　　SETB P1.5</b></p><p>　　DJNZ R6,DL2</p><p><b>　　RET</b></p>

47、<p>　　YIHAOMIAO: </p><p>　　MOV R7,#250</p><p><b>　　CV:NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R7,CV</p><p><b>　　RET<

48、;/b></p><p>　　KAISHI: MOV A,#0</p><p><b>　　MOV A,P3</b></p><p>　　ANL A,#01H</p><p>　　JNZ KAISHI</p><p><b>　　RET</b></p>&

49、lt;p>　　SND: SETB P1.0</p><p>　　MOV R1,#1EH</p><p>　　DL: MOV R0,#0F9H</p><p>　　DL1: DJNZ R0,DL1</p><p>　　DJNZ R1,DL</p><p><b>　　CLR P1.0</

50、b></p><p><b>　　RET </b></p><p>　　TABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH, 6FH;0,1,2,3,4,5,6,7,8,9</p><p>　　TABLE1:DB0BFH,086H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH, 087H,

51、0FFH,0EFH</p><p><b>　　END </b></p><p><b>　　4系統(tǒng)調(diào)試與仿真</b></p><p><b>　　4.1仿真軟件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　(1)Proteus是英國(guó)Labcenter electronics公司出版

52、的仿真軟件。它不僅具有其它仿真軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件，它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。</p><p>　　(2)在Proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在Proteus的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。Proteus不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片

53、機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能。

54、 </p><p><b>　　4.2仿真調(diào)試</b></p><p>　?。?） 經(jīng)過對(duì)程序的運(yùn)行，并用wave軟件編譯后，用proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，按下“開始”按鈕之前，可以看到數(shù)碼管上數(shù)字子顯示為零如圖4.1所示。<

55、;/p><p>　　圖4.1 開始狀態(tài)圖</p><p>　　由圖4.1可以清楚的看到，秒表的初始狀態(tài)，三位數(shù)碼管都顯示為零。進(jìn)行位選的端口也都處于低電位，蜂鳴器也未工作。單片機(jī)復(fù)位端為低電平。</p><p>　?。?） 當(dāng)按下“開始”時(shí)秒表開始計(jì)時(shí)，秒表開始計(jì)時(shí)，其狀態(tài)如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 開始計(jì)時(shí)圖</p

56、><p>　　由圖4.2可以看到，開始計(jì)時(shí)后，數(shù)碼管數(shù)字在變化，圖中為十分之一秒位的數(shù)碼管顯示情況。</p><p>　?。?） 當(dāng)按下“停止”時(shí)秒表停止計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)字不再變化，如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 停止?fàn)顟B(tài)圖</p><p>　　由圖4.3可以看到按下“停止”按鈕后各個(gè)數(shù)碼管的數(shù)字不再變化蜂鳴器也停止工作。&l

57、t;/p><p>　?。?） 當(dāng)按下“清零”時(shí)秒表無(wú)論是在計(jì)時(shí)還是在停止?fàn)顟B(tài)都一律清零各數(shù)碼管全為零，回到初始狀態(tài)。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　在做課程設(shè)計(jì)的過程中我進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到全面專業(yè)知識(shí)以及邏輯思考方式對(duì)研究問題的重要性，同時(shí)我也更加具體的掌握了課程設(shè)計(jì)的基本方法。經(jīng)過不斷的的努力我們小組終于完成了這次課

58、程設(shè)計(jì)，總的來(lái)說(shuō)，我們學(xué)到了不少的東西，知道了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性。在設(shè)計(jì)過程中我們遇到了很多的困難，但沒放棄，查閱了許多相關(guān)的書籍，自己獨(dú)立思考和借鑒了前人的許多優(yōu)秀成果，并與所學(xué)的知識(shí)緊密的結(jié)合了起來(lái)。我們相信這過程對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作給有著積極的影響。 </p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，我們對(duì)這門課有了更好的理解。尤其結(jié)合了這幾年學(xué)的相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)各門課都有了一個(gè)較全面的理解。這必將對(duì)我們以后的

59、學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。本次設(shè)計(jì)就未深入涉及，想要更好的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，還需要進(jìn)一步的努力。如果有好的意見，希望老師給以幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉樂善.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001：258-264. </p><p>　　[2] 何立民.單片機(jī)實(shí)

60、驗(yàn)與實(shí)踐教程[M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2004：46-67.</p><p>　　[3] 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第三版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999: 280-296.</p><p>　　[4] 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社，2001:53-69 .</p><p>　　[5] 周明德.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及