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1、皖西学院课程设计报告- 1目录目录一、一、 引言引言 2 21.11.1秒表的概述秒表的概述2 21.21.2本次设计任务本次设计任务 2 21.31.3系统主要功能系统主要功能 2 2二、二、 设计目的设计目的 3 3三、三、 设计要求设计要求 3 3四、四、 总体设计总体设计 3 34.14.1 设计方案设计方案 3 34.24.2 硬件电路设计硬件电路设计 4 4（1 1）晶振电路部分）晶振电路部分 4 4（2 2）总体电路构成及功能）总体电路构成及功能 4 4（3 3）系统板硬件连接）系统板硬件连接 5 54.34.3 软件程序设计软件程序设计 6 6五、方案实施五、方案实施 6 65
2、.15.1 单片机简介单片机简介7 75.25.2 静态数码管显示静态数码管显示10105.35.3 软件调试及调试方法软件调试及调试方法 1111六、课程设计总结六、课程设计总结 1212七、参考文献七、参考文献 1313皖西学院课程设计报告- 2八、附件（源程序）八、附件（源程序）1414一、引言一、引言单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。本秒表/时钟设计就是利用单片机的上述优点，采用目前市场上性能价格比较高的 MCS-51 单片机设计而成的最小系统。它在实际生活中具有广泛的应用。例如：工业生产中的定时启停自动化设备、学校中上下课铃定时控制、农
3、村广播站每天早中晚广播的自动定时控制均可采用本仪器。1.11.1 秒表的概述秒表的概述秒表是电器制造，电国，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。但我们这次设计的秒表比较简单，所以使用很简单。1.21.2 本次设计任务本次设计任务（1） 开始时，显示“00”，第 1 次按下 SP1 后就开始计时。（2） 第 2 次按 SP1 后，计时停止。（3） 第 3 次按 SP1 后，计时归零。皖西学院课程设计报告- 31.31.3 系统主要功能系
4、统主要功能99 秒计时器主要是用在精确计间方面。比如：学校里的校运会、答题倒计时等方面。它通过一个按键来控制它的开和停，它能及时有效的记录瞬间时间。而且它在我们生活中运用很广泛，希望我们做的这个计时器对以上方面有所帮助。它也许比较简单，而且有可能达不到很多人的要求，但我相信通过我们过一步的学习，我们一定会制造出更好的系统，为社会大众服务。二、设计目的二、设计目的1 熟悉整个项目的流程即单片机系统设计过程2 学会使用各种仿真软件 3 掌握系统的调试与安装4 提高学生的自学能力和动手能力三、设计要求三、设计要求1 可以实现正常秒表的所有功能，包括启动，暂停，复位等2 可以自由设定倒计时时间3 显示
5、方式自选4 任选一款 51 单片机四、总体设计四、总体设计4.14.1 设计方案设计方案（1）方案讨论和设计：倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几皖西学院课程设计报告- 4个问题：一，数码管如何显示数字 09；二，如何用单片机来控制数码管的显示；三，单片机最小模式下的设计。处理好这些问题此设计才能完整，为此必须先了解数码管的显示原理和接线方法，再了解单片机的组成原理和控制方法。硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。（2）主要任务：软件的调试和记录4.24.2 硬件电路设计硬件电路设计（1 1
6、）晶振电路部分晶振电路部分时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个 30pF 的瓷片电容和一个 12MHz 的晶振组成，并接入到单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约 10ms 振荡器起振，在 XTAL2 引脚产生幅度为3V 左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容 C4、C5 的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。X2CRYSTAL C4 30pfC5 30p皖西学院课程设计报告- 5图图 1 晶振电路模块晶振电路模块 （2 2）总体电路构成及功能）总体电路构成及功能99 秒
7、计时器的原理框图如图 1 所示。它由以下几个部件组成：单片机 AT89C51、两个静态数码显示、一个按钮等其它组件。图图 2 2 倒计时秒表系统原理框图倒计时秒表系统原理框图（3 3）系统板硬件连线）系统板硬件连线1、 把“单片机系统”区域中的 P0.0/AD0P0.6/AD6 端口用 8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个 ae 端口上；要求：P0.0/AD0 对应着 a，P0.1/AD1 对应着b，P0.6/AD6 对应着 e。 2、 把“单片机系统”区域中的 P2.0/A8P2.6/A14 端口用 8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个 ae 端皖西学院课程设
8、计报告- 6口上；要求：P2.0/A8 对应着 a，P2.1/A9 对应着b，P2.6/A14 对应着 e。 3、 把“单片机系统“区域中的 P3.7/RD 用导线连接到”独立式键盘“区域中的 SP1 端口上； 4.34.3 软件程序设计软件程序设计本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序二大模块。下面对部分模块作介绍。系统主程序设计： 图图 3 系统主流程图系统主流程图五、方案实施五、方案实施皖西学院课程设计报告- 75.15.1 单片机简介单片机简介单片机是把中央处理器 (CPU)，存储器和输入输出接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上，因此称为单片机，主要用于测控领域。自从
9、1976 年 Intel 公司推出第一代 8 位的 MCS48 系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等优点为单片机的发展打下了坚实的基础。随后单片机发生了深刻的变革，目前市面上最常用的 51 系列单片机也是 8 位的，因为其品种全、兼容性强、软硬件资料丰富的特点，因此历经几十年仍然是最常用的单片机系列。随着技术的进步和发展，16 位单片机 32 位单片机相继产生，其性能也有了长足的提高，但是其基本组成仍然没有改变。设计中应用到的 AT89C51 是 Atmel 公司生产的 51 系列单片机中的一个典型代表图图 4 4 AT89C51AT89C51 引脚图引脚图AT89C51 具有如下特点
10、：40 个引脚，4k Bytes Flash 片内程序皖西学院课程设计报告- 8存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32 个外部双向输入/输出（I/O）口，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。此外，AT89C51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、TQFP 和
11、 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。（1 1）主要特性）主要特性 8031 CPU 与 MCS-51 兼容 4K 字节可编程 FLASH 存储器(寿命：1000 写/擦循环) 全静态工作：0Hz-24KHz 三级程序存储器保密锁定 128*8 位内部 RAM 32 条可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 6 个中断源 可编程串行通道皖西学院课程设计报告- 9 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路（2 2） 管脚说明管脚说明VCC：供电电压GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次
12、写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4
13、 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存皖西学院课程设计报告- 10器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它
14、们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 1 所示： 表表 1 1 P3P3 口功能说明口功能说明P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。5.25.2 静态数码管显示静态数码管显示P3 口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断 0）P3.3（外部中断 1）P3.4T0（定时器 0 外部输入）P3.5T1（定时器 1 外部输入）P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD（外部数据存储器读先通）皖西学院课程设计报告- 11数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示） ；按能显示多少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发
