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1、 电气信息学院 单单片片机机技技术术课课程程设设计计报报告告 课题名称课题名称 秒表系统的设计秒表系统的设计 专业班级专业班级 0909 电气班电气班 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 易先军易先军 评评 分分 2012 年年 6 月月 12 日至日至 6 月月 19 日日 课程设计量化评分标准课程设计量化评分标准 指导老师评语： 指标指标分值分值评分要素评分要素得分得分 方案设计方案设计20 方案选择合理，分析、设计正确，原理清楚， 电路、程序流程图清晰，结构合理，程序简 洁、正确。 设计报告设计报告20 报告结构严谨，逻辑严密，论述层次清晰， 语言流畅，表达准确，重点突出，报
2、告完全 符合规范化要求，用计算机打印成文。 调试与结果调试与结果20 过程清晰，调试方案设计合理，测试点选择 适当，程序编写正确，调试步骤清楚。 电路及程序运行结果正确，达到预期效果。 工作态度工作态度20 工作量饱满程度，题目难度；工作态度，按 时完成设计任务，是否独立完成等。 答辩成绩答辩成绩20 思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点 正确；分析归纳合理，结论严谨；回答问题 有理论根据，基本概念清楚。 总总 评评 成成 绩绩 答辩记录 1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法（至少两例） 。 答：（1）问题说明： 解决方法： （2）问题说明： 解决方法： 2、教师现场提的问题记录在此（不
3、少于2个问题） 。 答： 单片机原理及应用课程设计 I 摘 要 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入。本文阐述了基于单 片机的数字电子秒表设计。本设计主要特点是计时精度达到 0.01s，解决了传统的由于计 时精度不够造成的误差和不公平性，是各种体育竞赛的必备设备之一。 本设计的数字电子秒表系统采用 8051 单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时 和记数的原理，结合显示电路、LED 数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软、硬件 有机地结合起来，使得系统能够实现五位 LED 显示，显示时间为 099.9 秒，计时精度 为 0. 1 秒。 关键字关键字：单片机；数字电子秒
4、表；仿真 单片机原理及应用课程设计 II Abstract With the rapid development of science and technology in recent years, SCM applications are constant-depth manner. In this paper, based on single chip design of digital electronic stopwatch. The main characteristics of this design timing accuracy of 0. 1s, to solve the t
5、raditional result of a lack accuracy due to timing errors and unfair, and is a variety of sports competitions, one of the essential equipment. In addition the hardware part of the set View button on the stopwatch can be the last time to save time for user queries. The design of the multi-function st
6、opwatch system uses STC89C52 microcontroller as the central device, and use its timer counter timing and the count principles, combined with display circuit, LED digital tube, as well as the external interrupt circuit to design a timer. The software and hardware together organically, allowing the sy
7、stem to achieve two LED display shows the time from 0 to 99. 9 seconds, Timing accuracy of 0. 1 seconds. Keyword：LED display；High-precision stopwatch；8051 单片机原理及应用课程设计 目目 录录 摘摘 要要I ABSTRACT II 1 设计任务设计任务.1 2 设计方案设计方案1 2.1 任务分析1 2.2 方案设计2 3 系统硬件设计系统硬件设计.3 3.1 时钟电路设计3 3.2 复位电路设计4 3.3 显示电路设计4 3.4 嗡鸣电路设
8、计5 3.5 按键控制电路设计.6 4 系统软件设计系统软件设计.6 4.1 0.1S 定时和 1S 定时6 4.2 定时程序流程6 4.3 秒表系统 T0 流程图.7 4.4 定时器 1 及中断响应.8 5 仿真与性能分析仿真与性能分析9 1、系统仿真过程9 2 仿真结果与分析9 6 心得体会心得体会11 参考文献参考文献.13 附录附录 1 程序清单程序清单14 单片机原理及应用课程设计 1 1 设计任务设计任务 1.实物参见下图，设计一个精度为 0.1s 的秒表系统。 2.设计，启动按钮、暂停按钮及清零按钮。 3.设计每到一秒钟有声音提醒功能，可通过按钮打开及关闭该提醒音。 2 设计方案
9、设计方案 2.1 任务分析任务分析 这个课程设计是通过设计三个开关通过单片机控制液晶显像管的数字显示，从而做 单片机原理及应用课程设计 2 到每 0.1 秒显示个数字，而达到秒表的功能。使用三个按键停止，开始，清零，其 中“开始”按键当开关由上向下拨时开始计时，此时若再拨“暂停”按键则数码管 暂停；“清零”按键当开关由上向下拨时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则 又可重新开始计时，使用定时器中断。 2.2 方案设计方案设计 1.硬件方案 根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图 2.1 所示。 图 2.1 系统的硬件原理框图 单片机可选用 AT89C51，它与 8051 系列单片机全兼容，
10、但其内部带有 4KB 的 FLAS H ROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。同时使用液晶显 示屏使得接线简单明了，非常易于分析。定时器中断产生为 50ms 的时间。 2. 软件方案 根据设计要求，程序框图如图 2.2 所示。 主函数 单 片 机 液晶 显示 屏 开 关 上电 程序开始 初始化 LCD1602 设置 T0，T1 单片机原理及应用课程设计 3 图 2.2 主程序流程图 软件由 C 语言完成，软件设计可以分为以下几个功能模块： 主程序：完成程序中断，清零。 计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成 0.1 秒。 显示程序模块：是显示最下 0.1s 的时间
11、。 3 系统硬件设计系统硬件设计 3.1 时钟电路设计时钟电路设计 按键扫描 开 始 声音提示 停 止 清零 显示数 值 单片机原理及应用课程设计 4 图3.1 单片机时钟电路 如图3.1所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1 和XTAL2 两端跨接晶体或陶瓷振荡 器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。 3.2 复位电路设计复位电路设计 如图3.2所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST 管脚高电平触发。 为保证复位可靠，RC 时间常数应大于两个机器周期，电容取33uf，电阻取200 欧。 图 3.2 单片机复位电路 3.3 显示电路设计
12、显示电路设计 如图3.4所示，是液晶显示电路的接线方法，P2.0到P2.7接D0到D7，VDD接高电平， VEE接下拉电阻，VSS接地，RS接P1.7，RW接地，E接P1.6。这样连接使得LCD能显示小数 点后一位的数字。 单片机原理及应用课程设计 5 图3.3 液晶显示电路 3.4 嗡鸣电路设计嗡鸣电路设计 3.4 嗡鸣电路图 当计时到达一秒时，P1.0 段给出一个脉冲，使得形成通路，从而使嗡鸣电路开始工作。 单片机原理及应用课程设计 6 3.5 按键控制电路设计按键控制电路设计 3.5 按键输入电路图 如图3.5所示，开关控制由三个连接到单片机的控制按钮组成。通过软件编程，按下 start
13、开关开始计时工作，显示的最小精度为0.1秒，在按start按钮，系统暂停，按下 stop系统停止运行，按下clear按键，显示屏上的数字清零。 4 系统软件设计系统软件设计 4.1 0.1S 定时和定时和 1S 定时定时 以在系统中要实现准确的0.1s和1s定时。采用89C51内部的定时计数器T0，工作在 方式1，定时时间计算公式为：z(216-计数初值)晶振周期x12或扛(2-6-计数初值) 机器周期其最大定时时间为131ms，离0.ls还差很远。因此把秒计时用硬件和软件计数 相结合的方法实现。即把定时器的定时时间定为50ms，这样计数溢出2次就可得到 0.1S在中断中计数，进入一次加1，达
14、到2次，便是0.1s. 用定时器T1计数，初值与T0一致，计数20次，便是1s. 4.2 定时程序流程定时程序流程 (1)T0定时主程序流程定时主程序的主要功能是进行定时器，计数器的初始化编程， 然后通过反复调用显示子程序的方法，等待0.1s定时中断的到来。 （2）T1定时器主程序没经过1s产生一个脉冲信号。 单片机原理及应用课程设计 7 4.3 秒表系统秒表系统 T0 流程图流程图 系统的程序结构流程图如图 4.1 所示。 系统软件中，使用了一个定时器（T0）资源产生秒信号。 系统在上电或复位后进入系统初始化。 图 4.3定时器 0 中断处理流程图 单片机原理及应用课程设计 8 4.4 定时
15、器定时器 1 及中断响应及中断响应 图 4.2 定时器 0 中断处理流程图 单片机原理及应用课程设计 9 5 仿真与性能分析仿真与性能分析 1、系统仿真过程、系统仿真过程 图 5.1 xxxx 图 2 仿真结果与分析仿真结果与分析 当点击仿真按钮， lcd1602 显示 0000.0。 按下“start”键， ，lcd1602 显示开始计时，精确到 0.1s。并每 1s 伴随响声。 按下“stop”键，lcd1602 显示数值停止计数。响声也停止。 按下“clear”键，lcd1602 显示数值呗清零。 单片机原理及应用课程设计 10 图 5.2 系统仿真结果 单片机原理及应用课程设计 11
16、6 心得体会心得体会 做了两周的课程设计，让人感受颇深，有关于单片机知识的，但更多是团队和合 作。 我们小组一共 3 个人，人多，分工就显得很重要，在我们的集体的讨论之下，我得 到了设计硬件电路和总体调试的任务，当时让我感到很有压力。因为我们平时接触的都 是纯粹理论的东西，做实验也是雾里看花，对硬件的认识是很缺乏的。 通过 7 天的努力，我们小组终于完成了单片机的课程设计。我觉得作为一名自动化 专业的学生，单片机的课程设计是很有意义的。更重要的是如何把自己平时所学的东西 应用到实际中。虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握， 觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小 组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐
