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1、单片机课程设计报告摘 要本设计是设计一个单片机控制的多功能秒表系统。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，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。秒表的出现，解决了传统的由于人为因素造成的误差和不公平性。本设计的多功能秒表系统采用AT89C51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、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位LE
2、D显示，显示时间为0099秒，每秒自动加1，能正确地进行加、减倒计时，快加，快减，可以同时记录4个相对独立的时间，通过上翻下翻来查看这4个不同的计时值，可谓功能强大。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，加减计数程序，快加快减程序，中断，延时程序，按键消抖程序等，并在WAVE中调试运行，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 关键字：单片机；多功能秒表；设计Abstract The present design is to design a single chip multifunctional stopwatch contr
3、ol system. In recent years, along with the rapid development of science and technology, single-chip applications are the trend at the same time, promote the traditional control testing with each passing day update. In the real-time detection and automatic control of the single-chip applications, oft
4、en single-chip, as a core component to the use of only single-chip knowledge is not enough, but also based on specific hardware structure, as well as for specific applications Object Software, to be improved. The emergence of a stopwatch to solve the traditional man-made because of errors and unfair
5、ness. The design of this multi-functional stopwatch AT89C51 single-chip system-centric device, using its timer / counter timing and number of principles in mind, combining show circuit, power circuit, LED digital control circuit, as well as keyboard designed timer. The software and hardware combined
6、, making the system able to achieve two LED display, showed 00 to 99 seconds, plus 1 per second automatically, to correctly add, subtract (down) time, plus fast, fast cut, At the same time, records can be relatively independent of 4 hours, turn on the next turn to see the four time value can be desc
7、ribed as powerful. One system uses software assembly language programming, including shows that the procedures, addition and subtraction counting procedures, faster by speeding up procedures, interruption, delay procedures, eliminate key procedures, such as shaking and debug WAVE in the operation of
8、 the system hardware PROTEUS use of powerful features To achieve a simple easy-to-cut observed in the simulation can be observed in actual working condition. Keywords: single-chip; multi-function stopwatch;design目 录摘 要4ABSTRACT51 概 述7设计任务7设计要求72 系统总体方案及硬件设计7系统总体方案7硬件电路设计83 软件设计11软件设计概述11程序流程图12子程序模块
9、设计144 PROTEUS软件仿真17功能简介174.2 WAVE编译174.3 PROTEUS仿真185课程设计体会19参考文献20附1.源程序代码21附2.程序原理图271 概 述设计一个单片机控制的秒表系统。利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、LED数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行加、减倒计时，数码管能够正确地显示时间。1.能同时记录四个相对独立的时间并分别显示。 2.两位LED显示，显示时间为0099秒。3.每秒自动加1。 4.一个开始按键、一个复位按键、一个暂停按钮和一个快加按钮每10ms快速加一。 5.用上翻页按钮查
10、看四个不同的计时值。6.添加下翻页按钮，并实现快减功能。 2 系统总体方案及硬件设计本系统采用AT89C51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，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，加减计数程序，快加快减程序，中断，延时程序，按键消抖程序等，并在WAVE中调试运行，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 单片机 外围 电路 电源 电路 显示电路 键盘电路 图1 系统电路原理本系统中，硬件电路主要有
11、电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，以及一些按键电路等1单片机简介本系统设计采用AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容由于在微机原理中学过C-51的具体知识，这里不再详细说明。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效的微控制器。2电源电路电源电路是系统最基本的部分，任何电路都离不开电源部分，由于三端集成稳压器件所组成的稳压电源线路简单，性能稳定，工作可靠，调整方便，已逐
12、渐取代分立元件，在生产中被广泛采用，由于是小系统，我们采用7809电源提供+5V稳压电压。3晶体振荡电路MCS-51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线 XTAL1和XTAL2分别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振荡器的输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。这里，我们选用51单片机12MHZ的内部振荡方式，电路如下：电容器C1，C2起稳定振荡频率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之间取,这里取30P，接线时要使晶体振荡器X1尽可能接近单片机。 图2 晶体振荡电路4复位电路采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间
13、。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。这不仅能使单片机复位，而且还能使单片机的外围芯片也同时复位。当程序出现错误时，可以随时使电路复位。电路图如下： 图3 复位电路5显示电路显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。在设计中，
14、我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出级是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。电路图如下所示：图4 显示电路6键盘电路在按键电路中，我们可以在I/O口上直接接按键，或者通过I/O口设计一个键盘，然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等。键盘扫描电路节省I/O口，但编程有些复杂，在这里，由于我们所用的按键较少，且系统是一个小系统，有足够的I/O口可以使用，为了使程序简化，我们采用按键电路，用部分P1口做开关，停止，快减，快加，暂停记录，下翻，上翻，用外中断INT0开始，另外用软件法消除抖动。电路图如下所示：图5 键盘电路3 软件设计在软件设计中，一般采用模块化的
15、程序设计方法，它具有明显的优点。把一个多功能的复杂的程序划分为假设干个简单的、功能单一的程序模块，有利于程序的设计和调试，有利于程序的优化和分工，提高了程序的阅读性和可靠性，使程序的结构层次一目了然。应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序组成。各程序模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，如：加计数、减计数、延时、快加、快减，计数和显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。功能描述：用2位LED数码显示秒表，显示时间为0099秒,每秒自动加1；一个开始键,一个复位键,一个暂停键，一个“快减”键，一个“快加”键；一个“记录”键，可同时记录四个相对独立的时间；一个“上翻”键，一个“下翻”键，查看四个不同的计时值。1主程序：这里采用分支结构，通过对按键的扫描，判断要实现什么功能。如下所示：开始 初始化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?
