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1、1课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书课程名称： 单片机技术 设计题目： 倒计时数字秒表设计 院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2012 年 5 月 18 日2课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书设计题目倒计时计数秒表设计学生姓名所在院系电子信息与电 气工程学院专业、年级、 班 设计要求：设计要求：一、设计一个可倒计时的数字秒表。二、技术参数与要求1、具有电源开关及指示灯，有复位按键；2、p2.0-p2.3 通过 74LS47 接 2 位数码管，p2.4 和 p2.5 分别控制数码管显示的个位和十位，显示0-99 秒时间；3、p3.2 接按
2、键 1，用于记录时间值；4、P3.3 接按键 2，用于显示记录时间值；5、上电时，显示 59 并倒计时，按键 1 用于记录当前值和复位 59，按键 2 用于显示记录值。学生应完成的工作：学生应完成的工作： 1、查阅资料，确定实施方案；2、学会识别各种元器件及掌握它们的工作原理；3、熟练画出设计所需的原理图和编写出所需的汇编语言程序；4、学会用 Protues 仿真及调试自己的单片机课程设计；5、掌握自己动手完成板子的焊接及检错维修的能力；6、学会编写基本的课程设计报告。参考文献阅读：参考文献阅读：1李广弟.单片机基础M 北京：航空航天大学出版社 2001 年 1 月2迟荣强.单片机原理及接口技
3、术M 北京:高等教育出版社 2004 年 9 月3张毅刚.单片机原理及应用M 北京：高等教育出版社 2008 年 5 月4阎胜利.Protel 2004 电路设计M 北京：电子工业出版社 2006 年 7 月工作计划：工作计划： 5 月 9 日：查阅资料； 5 月 10 日：硬件设计； 5 月 11 日：软件设计； 5 月 16 日：领元器件； 5 月 175 月 18 日烧程序; 5 月 19 日：焊接电路板； 5 月 205 月 22 日调试任务下达日期：2012 年 5 月 7 日任务完成日期：2012 年 5 月 18 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 3倒计时秒表倒计时秒表摘摘
4、要：要：本次课程设计以 AT89S52 单片机为核心设计一个倒计时数字秒表，计数初值为 59 并开始每秒自动减 1，当按键 1 按下时记录当前时间值，当按键 2 按下时显示当前记录值，显示过之后再次按下按键 1 时秒表复位为59。本设计硬件部分包括电源电路、复位电路、按键电路、振荡电路、数码管显示电路五部分电路，软件程序部分有定时中断程序、外部中断程序、显示子程序和延时子程序等。软件 Proteus 画出原理图并进行仿真，依照仿真成功的原理图接线，在万能版上把个个器件焊接好从而实现预期的功能。关键词：关键词：倒计时 AT89S52 74LS47 数码管4目目 录录1.设计背景51.1、设计课题
5、的提出51.2、设计作用及意义52.设计方案62.1、可行方案选择62.2、可行方案比较63.方案实施73.1、硬件电路的实施73.2、软件程序的实施114.结果与结论134.1、Proteus 仿真运行结果134.2、结论145.收获与致谢146.参考文献147.附件157.1、附件一（整体电路图）157.1、附件二（元件清单图）167.1、附件三（程序）177.1、附件四（运行实物图）2251.1. 设计背景设计背景1.11.1 设计课题的提出设计课题的提出计时器日常生活中随处可见，我们手上的电子表，手机上的时间显示等，这些利用数字电路实现的装置，与机械时钟相比具有更高的准确性与直观性，且
6、无机械装置，具有更长的使用寿命。其中重要的组成部分就是计数器模块，是单片机中常见的模块，以计时器为基础还可以设计更多对日常生活密切相关的设备，诸如定时报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动启闭路灯、定时开关烘箱、甚至各种定时电器的自动启用等，都是以计时器为基础的。为了更好的学习定时器模块，掌握基本计数器程序的设计，实现一个功能的基本流程，提高动手能力，更好的掌握所学的知识，我们在本次课程设计中提出了实现倒计时秒表的课题。1.21.2 设计作用及意义设计作用及意义通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成 MCS-51 单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设
7、计与编程应用。让我不仅能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O 口、串行口通信等。了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风;培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，实现理论结合实际，学以至用的原则。用所学的知识和自
8、身课外的拓展学习加深对专业课的理解和学习；锻炼综合运用电路设计及相关电子仪器、单片机软硬件结合的理论，结合生产实际分析和解决工作工程实际问题的能力，加固、加深和扩展有关电子类，汇编语言，相关电子电路和仿真软件方面的知识和能力。通过本次课程设计，应加强培养如下能力：(1)加强自身独立的动手能力和思考解决问题的能力，提高创造能力；(2)学会使用软件 Proteus 画原理图和仿真调试。62.设计方案2.12.1 可行方案选择可行方案选择以 AT89S52 单片机为核心元件，利用两位 7 段共阳极数码管作为显示器件。在此设计中共接入 2 个两位一体 7 段共阳 LED 数码管，来显示实时数字，其中
9、1 个用于显示十位，1 个用于显示个位，通过查表指令分别动态显示个位和十位。2 个 LED 数码管显示范围可达到 O-99 。上电时，显示 59 并开始自动每秒自动减 1，当按键 1 按下时记录当前时间值，当按键 2 按下时显示当前记录值，显示过之后再次按下按键 1 时秒表复位为 59。方案一利用查询端口实现记录方案一利用查询端口实现记录通过不断的查询 P2.4 和 P2.5 的电平来判断是否记录当前时间值，当 P2.4 按下时记录当前时间但并不显示，当 P2.5 按下时则显示记录下的时间，当 P2.5 再次按下时则复位为 59，等待下次计时。用延时程序来实现 1 秒的延时，通过数据区来记录记
10、录值，通过显示子程序来显示倒计时和记录值。方案二方案二 利用中断实现记录利用中断实现记录本方案在方案一的硬件基础上采用 74LS47 译码器硬件译码来方便实现显示，同时利用单片机的外部中断 0 和外部中断 1 来实现记录和显示，把记录处理和显示处理做成分别做成外部中断 0 和外部中断 1 的中断服务程序，通过中断服务程序处理不同的动作。利用 T0 做一个 1 秒的中断，从而实现倒计时。另外通过数据区来记录记录值。通过显示子程序来显示当前倒计时和记录值。2.22.2 方案的选取方案的选取如果使用方案一需要不停的查询端口的电平，单片机还要不停的去执行显示程序，另外还要执行延时程序，单片机在同一个时
11、刻只能做一件事情，所以会对记录造成较大的误差，所以方案一误差较大如果使用方案二，因为方案二是利用外部中断，所以不必不停查询端口电平，当按键按下时，即使程序处于显示程序中也可以立即中断去执行按键按下所需要的处理动作，由于定时 1 秒是采用定时器来实现，单片机可以边执行程序边实现定时，所以可以实现较精确的计时，另外外部中断均处于高级中断，可以较准确的记录记录值。7综上比较，本设计采用方案二作为此次课程设计的首选方案。3. 方案实施3.13.1 硬件电路的实施硬件电路的实施（1）整体设计框图本硬件设计总共包括五部分电路：显示电路、振荡电路、复位电路、电源电路、按键电路。总体设计框图如图 3.1 所示
12、。AT89S52 单片机电源电路振荡电路复位电路显示电路按键电路图 3.1 整体框图（2）电源电路本设计采用整流桥墩2W10进行整流，然后用电解电容进行滤波，用7805进行稳压，最后输出+5V 稳压直流电源。其中 C1、C4为1000PF 的电解电容，C2、C3为104瓷片电容，R1为1K 的电阻。其电路图如3.2所示。图3.2 电源电路（3）振荡电路本模块用了一个 11.0592HZ 的晶振外加两个 33pf 的电容，电路图用如图 3.3 所示。8图 3.3 振荡电路（4）复位电路复位电路图如图3.4所示，其中 C3是带极性的电解电容，R1、R2是阻值为1K 的电阻9图3.4 复位电路（5）
13、显示电路本设计的显示电路采用动态显示，动态显示，是指无论任何时刻只有一个 LED 数码管处于显示状态。若要各个数码管能同时显示出与本位相应的显示字符，就必须采用动态的“扫描显示方式” 。即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态，同时，段码线上输出相应位要有显示的字符的段码，这样，在同一时刻，2 位数码管中只有被选通的那一位显示出字符。如此循环下去就可以显示出要显示的字符。虽然这些字符是不同时刻显示的，但由于 LED 数码管的余辉和人眼的“视觉暂留”作用，只要每位显示间隔足够短，则可以造成“多位同时亮的假象” ，达到同时显示的效果。动态显示的优点是硬件电路简单
14、，显示器越多，优势越明显。本次设计的显示电路有三部分组成：译码电路、驱动电路、LED 数码管显示电路。其中译码电路用的是芯片 74LS47，74LS47 是 BCD-7 段数码管驱动器，它的功能用于将BCD 码转化成数码块中的数字,通过它解码， 可以直接把数字转换为数码管的显示数字， 从而简化了程序，节约了单片机的 I/O 开销。74LS47 译码器原理： 译码为编码的逆过程。它将编码时赋予代码的含义“翻译”过来。实现译码的逻辑电路成为译码器。译码器输出与输入代码有唯一的对应关系。74LS47 是输出低电平有效的七段字形译码器，它在这里与数码管配合使用，其部分真值表如表 3.1.1 所示。表 3.11A3A2A1A0a*b*c*d*e*f*g*0000000000100011001111001000100100011000011001001001100010101001000110110000001110001111101000000000010010001100分析表格3.1.1易知74LS47为4-7译码器，并且是等数译码。即当输入为0000即0时，数码管显示也为0，一次类推，当输入为1001即9时，数码管显示也为9。驱动电路很简单，就是用两个9013即 NPN 型三极管去驱动共阳极数码管。显示电路的第三部分数码管显示电路，本次设计用的是两位共阳极数码管。显
