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1、课课 程程 设设 计（论文）计（论文）课程名称 微机原理与单片机综合设计与实践 题目名称 学生学部（系） 机电工程学部 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 年 月 日2目录目录一、 设计任务和要求.3（1）设计任务.3(2)设计要求.3二、 设计方案与论证.3三、 单元电路设计与参数计算.4（1）时钟电路.4（2）按钮电路.4（3）显示电路.5（4）单片机.5四、 原理图及器件清单.6( 1 )总原理图.6（2）PCB 图.7（3）Proteus 仿真图.7（4）元器件清单.8五、 安装与调试.8（1）安装.8（2）调试.8六、 性能测试和分析.9七、 结论和心得.9八、 参考文献.93秒表
2、设计秒表设计一、一、 设计任务和要求设计任务和要求错误！未找到目录项。（1）设计任务用 AT89C51 设计一个 3 位的 LED 数码作为“秒表” 。（2）设计要求显示时间为 0.0-99.9 秒，每 0.1 秒自动加 1，另外设计一个“开始”键、一个“复位”键和一个“停止”键。秒表可单独分别计时，且最多可计 5 次。二、方案设计与论证二、方案设计与论证本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图 2-1 所示。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按
3、钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两种方式，比较电路的复杂程度，本设计选择了按钮电平复位电路，其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，不管使用何种数码管，P0 口作为 I/O 使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。另外，因为单片机的 4 个并行 I/O 口的输出电流一般是1mA,短路电流为 4mA 左右，而数码管的最少驱动电流也需要 10mA，因而不管在使用共阴数码管时，单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流，才能驱动数码管。为了使电路简单化，本设计选用共阳数码管。 但根据显示方式的不同选择，我们可以有几种方案：方案一：使用静态显示方式。
4、静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的断码输出將维持不变，直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个 8 位并行 I/0 口。如果另外想扩展单片机功能，则能使用的输出管脚很是有限。方案二：使用动态显示方式。这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，而各位的共阴或共阴极分别由相应的 I/O线控制，形成各位的分时选通。这种显示方式，简化了硬件电路，特别在多位数码管显示时尤为突出。本小组尝试了各种方案，在此报告中以静态显示方式为例说明。 （动态显示方式省略）4单片机AT89C51显示电路按钮电路时钟电路图 2-1
5、三、单元电路设计与参数计算三、单元电路设计与参数计算注：/单元电路设计中的网络标号的数字即为单片机的管脚/ （1）时钟电路）时钟电路图 3-1 时钟电路如图 3-1 所示，时钟电路的晶振频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。晶振频率根据设计需要设为 12MHz，又根据谐振性质，电路中的电容 C1、C2 选择为 30pF 左右。该电容的的大少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。（2）按钮电路）按钮电路图 3-2a 图 3-2bA、复位按钮5根据计算容抗的公式以及并联电阻变小的性质，可以知道，当1XjwcS13 断开时，C3 的容抗大，管脚 9 处的电位 U9
6、为电阻 R3 上的压降，因而 U9为低电平，复位键无效。当 S13 按下时，R2 与 C3 的并联阻抗变小，R3 上的压降增大，U9 为高电平，复位键有效，实现复位功能。本设计中 C3 取值 22uF，电阻 R2 取值 100 欧姆，R3 取值 1K 欧姆。具体电路如图 3-2a 所示。B、开始，停止、翻页按钮电路如图 3-2b 所示（3）显示电路）显示电路P1 口控制显示的是十位，p0 口控制显示的是个位，P2 口控制显示的是十分位。不同的数码管显示方式，对应的最适合的共阴或者共阳级的数码管也不同。静态显示的适宜选共阳的数码管，动态显示的适宜选共阴的数码管。如果动态显示方式下选择共阳的数码管
7、，位选端直接用单片机驱动则数码管的亮度不够，因而应该在位选端使用上拉电阻以提高数码管的驱动电流，但因为显示那个的数据段选的数目不同，故而需要用电阻对各段进行限流，以保证显示的每个数据亮度相同。相同情况下，静态显示的数码管的亮度要比动态的亮。（4）单片机）单片机单片机的程序可用汇编语言也可用 C 语言，为了提高使用汇编语言的能力，本设计特用了汇编语言了编写程序主程序流程图如下所示，具体程序见电子档。主程序流程图：6程序开始程序初始化P1.7=？0开各中断P3.3=？0计五次？翻页调用显示子程序关定时器复位四、总原理图及元器件清单四、总原理图及元器件清单(1)总原理图总原理图7（2）PCB 图图（
8、3）Proteus 仿真图仿真图8（4）元器件清单）元器件清单1) AT89C51 的引脚图和数码管的引脚图和数码管 5101BS 的引脚图的引脚图图图 4-3a AT89C51 引脚图引脚图 图图 4-3b 5101 引脚图引脚图2）元器件总清单）元器件总清单元件名称元件名称数量数量备注备注元件名称元件名称数量数量备注备注5101B3 块AT89C511 块按钮按钮4 个排阻排阻1 个8 个引脚拨动开关拨动开关1 个电容电容2 个33pF发光二极管发光二极管1 个红色电容电容1 个100uF电阻电阻2 个1K晶振晶振1 个12MHz电阻电阻1 个100 殴连接器连接器 con2五、安装与调试
9、五、安装与调试（1）安装）安装制板的顺序依次是：画原理图、做封装、在原理图中添加元器件对应的封装、布 PCB 板、改焊盘大少、打印 PCB 图、用快速制板机将 PCB 图烤制到铜板上、腐蚀铜板、钻孔、放置元器件、烙铁焊好器件。一块电路板就安装完毕了。（2）调试）调试将外部电源接至电路板上，检验电路板是否完全实现设计要求。本设计中，发现按钮功能完全符合设计要求，但是数码管的显示中有些段码不亮，从而显示9的数据乱码，用万用表检测对应的管脚是否有电压，发现焊盘有虚焊，引脚与引脚之间有短路，排查后电路板实现设计要求。 六、性能测试与分析六、性能测试与分析所制电路板虽然能实现设计中要求的功能，但是在实际
10、使用中还是存在着许多缺陷。这块电路板不能随意查看记录的数据，而是必须在计完五次数据后才能依次的翻页查看，复位后所计数据便会丢失，不能翻看历史，所计数据组数不能满足现实需要。七、结论与心得七、结论与心得在这三周的课程设计中，不管是在软件方面还是硬件方面我都有了更深入的学习。八、参考文献八、参考文献（1）单片机原理及接口技术 张毅刚 彭喜元著 人民邮电出版社（2）单片机课程设计实例指导 李光飞等编著 北京航空航天大学出版社（3）51 系列单片机原理、开发与应用实例 孙进平等编著 （4）单片机程序设计实例 先锋工作室编著 清华大学出版社（5）电子工程师之家 、豆丁网 、百度、搜狗、电子工程专辑 等等
11、附程序如下：附程序如下：D EQU 60HE EQU 61HF EQU 62HG EQU 63H H EQU 64HI EQU 65HORG 0000HLJMP MAINORG 000BH ;定时器 T0 的入口地址LJMP DINGSHIORG 0013H ;外部中断 1 的入口地址LJMP STOP1ORG 0030H ;主程序入口地址MAIN: MOV P0,#0C0H ;置初值MOV P2,#0C0HMOV P1,#0C0H10MOV DPTR,#TABLE ;数据指针指向表头地址SETB EA ;开中断 SETB EX0 SETB EX1SETB ET0SETB PX0 ;设中断优先
12、级SETB PX1MOV TMOD,#01H ;工作方式为方式 1;*;开始及计数程序;*START: MOV R0,#40H MOV R1,#50H MOV R2,#00HCLR P1.0MOV TH0,#0D8H ;置计数初始值MOV TL0,#0F0HMOV R3,#00HMOV R4,#00HMOV R7,#00HMOV B,#10 MOV SP,#30HMOV D,#60HMOV E,#61HMOV F,#62HMOV G,#63HMOV I,#65HMOV R5,#05XUNHUAN: JB P1.7,START1 ;p1.7=0 是开始LCALL DELAY10;按键消抖JB P
13、1.7,XUNHUANJNB P1.7,$LJMP GN111LJMP XUNHUANSTART1: JB P3.0,XUNHUAN LCALL DELAY10 JB P3.0,XUNHUAN JNB P3.0,$LCALL FANYELJMP XUNHUAN ;* ;翻页模块;*FANYE: MOV A,R0 MOV R3,AMOV A,R1MOV R4,ADEC R5CJNE R5,#04,LOP1MOV A,DMOV R7,ALJMP L1LOP1:CJNE R5,#03,LOP2MOV A,EMOV R7,ALJMP L1LOP2:CJNE R5,#02,LOP3MOV A,FMOV R7,ALJMP L1LOP3:CJNE R5,#01,LOP4MOV A,GMOV R7,ALJMP L1LOP4:CJNE R5,#00,FANYEMOV A,IMOV R7,A12LJMP
