《基于单片机的电子秒表设计__》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的电子秒表设计__（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1单片机课程设计报告单片机课程设计报告设计题目：电子秒表_ 专 业： _班 级：_ 学生姓名：_ 学 号：_指导教师：_ JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY2目录目录一、一、 摘要摘要 3二、二、 总体方案设计总体方案设计3三、三、 控制芯片介绍控制芯片介绍5 四、四、 单片机最小系统单片机最小系统 9五、五、 系统功能系统功能 10六、显示电路的选择与设计六、显示电路的选择与设计 10七、按键电路的选择与设计七、按键电路的选择与设计 13八时钟电路的选择与设计八时钟电路的选择与设计 14九复位电路的选择与设九复位电路的选择与设计计 9十程序框图十程序框图 19十
2、一总电路设十一总电路设计计20 十二十二.元件清元件清单单 21 十三十三.总结总结体会体会 22 附录附录:源源程序程序 233一一 摘要：摘要：本设计的成品是在单片机最小系统的基础上增加显示电路和控制电路来完成电子秒表的硬件电路的。电子秒表电路主要由 AT89S52 单片机最小系统电路、七段数码管动态显示电路和控制电路组成，它能实现四位数码显示和多次计时，能通过控制电路能控制时间的暂停和开始，能够多次计时，查询计时时间。关键字关键字：单片机；数字电子秒表；仿真 二二总体方案的设计总体方案的设计数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表
3、，力求结构简单、精度高为目标。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器，计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。主控制器采用单片机AT89C52，显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间。本设计利用 AT89C52 单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时。利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。P0 口输出段码数据，P2.0-P2.4 口作列扫描输出，P1.1、P3.2、P3.3、P2.5 口接四个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零和查看上次计时时间功能。电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。硬
4、件电路图按照图 1.1 进行设计。4图 1.1 数字秒表硬件电路基本原理图根据要求知道秒表设计主要实现的功能是计时和显示。因此设置了四个按键和五位数码管显示时间，三个按键分别是开始，停止、复位和查看上次计时时间按键。利用这四个建来实现秒表的全部功能，而五位数码管则能显示最多99.999 秒的计时。本设计中，数码管显示的数据存放在内存单元 79H7DH 中。其中 79H存放毫秒位数据，7AH 存放十毫秒位数据，7BH 存放百毫秒位数据，7CH 存放秒位数据，7DH 存放十秒位数据，每一地址单元内均为十进制 BCD 码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制 BCD 码数据的对应段码存
5、放在 ROM 表中。显示时，先取出 79H-7dH 某一地址中的数据，然后查得对应的显示用段码，并从 P0 口输出，P2 口将对应的数码管选中供电，就能显示该地址单元的数据值。最终缓存区则设置为 59H-5DH，数据存放规则和 79H-7DH 一样。分别对应存放毫秒位至十秒位数据。与 79H-7DH 存储区不一样的是：59H-5DH 存储的内容为数字秒表上一次计时显示的时间。而 79H-7DH 为当前计时时间存储区。计时采用定时器 T0 中断完成，定时溢出中断周期为 1ms，当一处中断后向 CPU 发出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一，达到 10 次就对十毫秒位进行加一
6、，依次类推，直到 99.999 秒重新复位。 5再看按键的处理。这四个键可以采用中断的方法，也可以采用扫描的方法来识别。复位键和查看主要功能在于数值复位和查询上次计时时间，对于时间的要求不是很严格。而开始和停止键则是用于对时间的锁定，需要比较准确的控制。因此可以对复位和查看按键采取扫描的方式。而对开始和停止键采用外部中断的方式。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器，显示电路和回零、启动、查看、停表电路等。主控制器采用单片机AT89C52，显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间，四个按键均采用触点式按键。三控制芯片的介绍三控制芯片的介绍AT89S52（与 A
7、T89S51 相同）单片机的外型如图所示：单片机可分为通用型和专用型，种类繁多。这里我们主要介绍 AT89S52 单片机是属于典型代表的 MCS-51 系列单片机，它是一种能处理 8 位数据的通用型单片机。以 Atmel 公司生产的具有 CMOS 工艺、低功耗、高性能的 AT89S52为例，介绍单片机的工作原理、控制程序的编写及开发应用。AT89S52 是一个高性能 CMOS 8 位单片机，芯片内集成了通用 8 位中央处理器，片内含 8k Bytes 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器(ROM), 支持 ISP(In-system programmable)功能。 AT8
8、9S52 内部有 128 bytes 的随机存取数据存储器6（RAM） ， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。兼容标准MCS-51。AT89S52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）口。该芯片还具有PDIP40、TQFP44 和 PLCC44 三种封装形式，以适应不同产品的需求。外型和封装形式如图四所示。从外观上看单片机就是一块集成电路，它与在模拟电路和数字电路中学习过的集成电路电路最主要的区别是：普通集成电路电路的引脚功能基本上固定的，而单片机的一些引脚的功能是可以通过编程进
9、行控制，一些引脚既可作输入又可作输出。引脚结构如图所示：图 1.2 单片机引脚图单片机广泛用于工业控制、智能仪器仪表、计算机设备及网络、通信领域、家用电器、医用设备、军用设备等各个方面。对于单片机这样的集成电路，要设计让它完成一个特定的工作任务，除完成设计相关的硬件电路外，还要设计相应的控制软件，才能使整个电路按照设计要求自动地进行工作。所以，电子电路学习到单片机这个知识层次时，除要学习相关硬件知识，还学习相关软件设计知识，才能对单片机进行控制和应用。单片机的开发和应用，是利用硬件7和软件的结合来实现的。由于单片机的功能强大，充分理解各引脚功能，灵活编写控制程序去控制引脚功能，完成各种需要的设
10、计。控制或与其它电源复用引脚 RST/VPD，ALE/，和/Vpp RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在 Vcc 掉电期间，此引脚可接上备用电源，由 VPD 向内部提供备用电源，以保持内部 RAM 中的数据。 ALE/正常操作时为 ALE 功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的 1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个 LSTTL 电路。
11、对于 EPROM 型单片机，在 EPROM编程期间，此引脚接收编程脉冲（功能） 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。同样可以驱动八LSTTL 输入。 /Vpp、/Vpp 为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当/Vpp 为高电平时，访问内部程序存储器，当/Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚上加21 伏 EPROM 编程电源（Vpp）。输入/输出引脚 P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0 口（P0.0
12、- P0.7）是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0 口能以吸收电流的方式驱动八个 LSTTL 负载。8 P1 口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。 P2 口（P2.0 - P2.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它输出高 8 位地址。P2 口可以驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。 P3 口（P3.0 - P3.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸收或输出电
13、流)四个 LSTTL 负载6。AT89C52 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。CPU 是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成2。（1） 运算器运算器的
14、功能是进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（4 位）、单字节等数据进行操作。例如能完成加、减、乘、除、加 1、减 1、BCD 码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。89C52 运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。它是以进位标志位 C 为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于 1 转移、等于 0 转移、等于 1 转移且清 0 以及进位标志位与其他可寻址的位之间进行数据传送等位操作，也能使进位标志位与其他可移位寻址的位之间进行逻辑与、或操作5。（2） 程序计数器 PC9程序计数器 PC 用来存放即将要执行的指令地址，共 16
15、位，可对 64K 程序存储器直接寻址。执行指令时，PC 内容的低 8 位经 P0 口输出，高 8 位经P2 口输出。（3） 令寄存器指令寄存器中存放指令代码。CPU 执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。本设计采用 ATMEL 的 AT89C52 微处理器，主要基于以下几个因素： AT89C52 为 51 内核，仿真调试的软硬件资源丰富。 性价比高，货源充足。 功耗低，功能强，灵活性高。 DIP40 封装，体积小，便于产品小型化。 为 EEPROM 程序存储介质，1000 次以上擦写周期，便于编程调试。 工作电压范围宽：2.7V6V，便于交直流供电。四单片机最小系统：四单片机最小系统：10单片机最小系统就是能让单片机工作起来的一个最基本的组成电路。如图所示的电路就是由 AT89S51 组成的最小单片机系统。以单片机 AT89S5
