數(shù)字式秒表課程設計

1、<p><b>　　數(shù)字式秒表</b></p><p>　　設計題目 數(shù)字式秒表 </p><p>　　學 院 礦業(yè)技術學院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣與自動化 </p><p><b>　　摘 要</b></p

2、><p>　　單片機是集CPU，RAM，ROM，定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動化上。而51單片機是各單片機中最位典型和最有代表性的一種。本文通過對一個能實現(xiàn)定時，時鐘，日歷顯示功能的時間系統(tǒng)的學習，介紹了51單片機，液晶顯示屏LCD1602，時鐘芯片DS1302等。本以此設計一個智能電子鐘系統(tǒng)，本系統(tǒng)能實現(xiàn)實現(xiàn)其基本的計時功能，并添加了年月日的計時顯示功能

3、，秒表功能，鬧鐘功能，并能夠自定義任意時刻開/關屏等多種功能。本文設計的是基于單片機的秒表模擬系統(tǒng)，本系統(tǒng)設計以AT89C51單片機為核心，利用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時實現(xiàn)起、停、歸零操作，配合軟件延時實現(xiàn)秒表計時，并用LED數(shù)碼管動態(tài)顯示計時結(jié)果，其結(jié)果范圍為0~99.9秒。</p><p>　　關鍵字：單片機，秒表，系統(tǒng)設計，AT89C51單片機。</p><p><

4、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　0.綜述：1 </b></p><p>　　1.總體設計內(nèi)容1 </p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設計2 </p><p>　　2.1單片機的選用：2 </p><p>　　2.2單片機主機系統(tǒng)電路的設計4 &l

5、t;/p><p>　　3軟件設計分析4 </p><p>　　3.1程序流程圖：4 </p><p>　　3.2子程序模塊設計：7 </p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果8 </p><p>　　5系統(tǒng)設計總結(jié)9 </p><p>　　課程設計體會10 </p><p

6、><b>　　參考文獻11 </b></p><p>　　附錄1 元件清單12 </p><p>　　附錄2 系統(tǒng)電路圖13 </p><p>　　附錄3 源程序14 </p><p><b>　　0. 綜述：</b></p><p>　　中國使用單片機的

7、歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時間里發(fā)展極為迅速?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個領域，從導彈的導航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標準。

8、在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達3億片，且每年以大約20%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。

9、 所以，學習單片機在我國是有著廣闊前景的。 </p><p>　　1.總體設計內(nèi)容

10、 </p><p>　　1、利用單片機定時器/計數(shù)器中斷設計秒表，從而實現(xiàn)秒、十分之一秒的計時。</p><p>　　2、綜合運用所學的《單片機原理與應用》理論知識，通過實踐加強對所學知識的理解，具備設計單片機應用系統(tǒng)的能力。 3、 通過本次系統(tǒng)設計加深對單片機掌握定時器、外部中斷的設置和編程原理的全面認識復習和掌握，對單片機實際的應用作進一步的了解。

11、 4、 通過本次系統(tǒng)設計，增強自己的動手能力。認識單片機在日常生活中的應用的廣泛性，實用性。 本系統(tǒng)利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，通過采用proteus仿真軟件來模擬實現(xiàn)。模擬利用AT89C51單片機、LED數(shù)碼管以及控件來控制秒表的計數(shù)以及計數(shù)的開啟/暫停/繼續(xù)與復位！ 其中有兩個數(shù)碼管用來顯示數(shù)據(jù)，一個數(shù)碼管顯示秒（兩位），另一個數(shù)碼管顯示十分之一秒，十分之一秒的數(shù)碼管計數(shù)從0~9，滿十進一后顯示秒的數(shù)

12、碼管的數(shù)字加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計數(shù)。計秒數(shù)碼管采用兩位的數(shù)碼管，當計數(shù)超過范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計數(shù)。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　Atmel89C51單片機芯片一個、LED數(shù)碼顯示管三個，低壓電源、開關（按鈕）兩個、電阻、電容及導線若干。芯片介紹：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存

13、儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，AT

14、MEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p>　　2.1單片機的選用：</p><p>　　Atmel89C51單片機的主要特點:·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0H

15、z-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　由于條件限制本系統(tǒng)采用軟件模擬硬件系統(tǒng)，采用proteus軟件進行模擬設計及調(diào)試工作。</p><

16、p>　　圖1 共陽極七段數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　圖2  Atmel89C51單片機外部引腳圖</p><p>　　2.2單片機主機系統(tǒng)電路的設計</p><p>　　圖4 單片機主機系統(tǒng)電路</p><p><b>　　3軟件設計分析</b></p><p><b

17、>　　3.1程序流程圖：</b></p><p><b>　　（1）定時器1程序</b></p><p>　　用定時器0實現(xiàn)定時1秒，定時器1實現(xiàn)定時10毫秒，定時初值都是0D8F0H，</p><p>　　這里只寫定時1秒的流程圖，如下所示：</p><p>　　圖5 定時1秒流程圖</p&g

18、t;<p>　　（2）主程序：采用分支結(jié)構，通過對按鍵的掃描，判斷要實現(xiàn)什么功能，然后通過調(diào)用子程序來實現(xiàn)所需要的功能。</p><p><b>　　圖6 系統(tǒng)總流程圖</b></p><p>　　3.2子程序模塊設計：</p><p><b>　　延時功能的函數(shù)</b></p><p&g

19、t;　　根據(jù)選用芯片的內(nèi)部晶振周期與程序的執(zhí)行周期推算出程序執(zhí)行的經(jīng)驗延時。</p><p>　　void delay() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　for(i=90;i>0;i--

20、)</p><p>　　for(j=200;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　時間進位函數(shù)</b></p><p>　　從毫秒記起，每次自加滿10進入下一

21、循環(huán)即進一位。</p><p>　　void setTime() </p><p>　　{ </p><p>　　second10++;</p><p>　　if(second10==10) /*當十分之一秒計數(shù)到十后從零重新計時*/</p><p><b

22、>　　{</b></p><p>　　second10=0; /*同時秒計時個位加一*/</p><p>　　second1++;</p><p>　　if(second1==10) /*當秒計數(shù)個位到十后從零重新計時*/</p><p><b>

23、　　{</b></p><p>　　second1=0;</p><p>　　second2++; /*同時秒計時十位加一*/</p><p>　　if(second2==6)</p><p>　　second2=0;</p><p><b>　　}</b>&

24、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　LED管輸數(shù)據(jù)并使之顯示子程序</p><p>　　通過給P3送入不同值，給十秒與秒顯示LED送入顯示值。P2為單獨LED顯示毫秒。</p><p>　　void dispac

25、t() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P3=0xfe; </p><p>　　P0=table1[second1]; </p><p><b>　　del

26、ay();</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　　P0=table1[second2];</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　P2=table0[second10];</p><p&

27、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果</b></p><p>　　利用51單片機設計一個1/100秒表，最大能顯示99.99秒，具有置位，復位，啟停等功能。用C語言編程，數(shù)碼管顯示！</p><p>　　圖7 調(diào)試運行結(jié)果</p><p><b>　

28、　5系統(tǒng)設計總結(jié)</b></p><p>　　通過這次的秒表設計，我對一些專業(yè)知識和電子設計有了更深的了解，同時也嘗試著去應用自己的所掌握的知識。本次設計主要是對已學習的模擬電子技術、數(shù)字電子技術和單片機的綜合應用，同時加上電路等知識，設計完成了利用軟件模擬的秒表。經(jīng)過幾天的奮戰(zhàn),我感受很深。 </p><p

29、>　　在設計過程中深感自己在培養(yǎng)動手能力這方面還需很大的努力。單片機課程設計不僅給我提供了一個很好的展現(xiàn)應用自己所掌握的知識的平臺,又是檢驗自己所學知識的一次考核。在設計的過程中我也不可避免的遇到了很多的問題。尤其是在調(diào)試過程中,會因為某些原因出不來結(jié)果,但通過老師對我的幫助最后還是成功的完成了這次的設計。經(jīng)過過這次的系統(tǒng)設計，我也發(fā)現(xiàn)了不少自己不會的知識，通過查詢各方面資料，我也進步了很多，也學會了很多上課時沒掌握的東西， 最后

30、在調(diào)試結(jié)果出來后,我更是無比的興奮,無比的自豪?？傊?通過這次電子課程設計,我對自己的知識有了更好的掌握和應用,這使我在以后的學習和生活中受用終身。</p><p><b>　　課程設計體會</b></p><p>　　經(jīng)過一個星期的課程設計，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時激情高漲到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長

31、。在xx老師的指導下，我順利完成了課程設計。讓我學到了以下幾點：</p><p>　　1、將學習的理論知識通過實驗融會貫通，讓我對它的理解更加深刻。對程序的編譯過程了解透徹。</p><p>　　2、本次課程設計以自己設計為主，因此培養(yǎng)了學習的積極性，讓我能夠獨立去分析問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更增強我與老師同學交流溝通和合作完成任務的能力。</p><p>　　3

32、、由于這次課程設計不僅設計編程方面的知識，還涉及了其它學科的知識，例如PROTEUS和Keil等的基本知識。程序是用匯編語言來編寫的，這次課程設計讓我在編程能力方面得到了提高。</p><p>　　4、由于水平有限，實驗程序運行有一定的限制，以后會加強改進。</p><p>　　總之，通過這次課程設計，不僅加深了我對單片機理論方面的理解，將理論更好的運用的實踐方面，而且鍛煉了我們各方面的能

33、力，培養(yǎng)了堅強的毅力和做事的耐心和細心，認識合作的重要性，雖然程序可能有一定的浪費資源，且較羅嗦，但這需要在實踐中慢慢提高，還希望老師能夠多多指導，促進我不斷的進步。最后再一次感謝老師對我的悉心指導和無私幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 余發(fā)山主編.單片機原理及應用技術.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003.</p

34、><p>　　[2] 楊凌霄編著.微型計算機原理及應用.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2004.</p><p>　　[3] 李群芳主編.單片機原理、接口及應用.北京：清華大學出版社，2005.</p><p>　　[4] 陳忠平，曹巧媛等，單片機原理及接口.北京：清華大學出版社，2007.</p><p>　　[5] 劉同法，陳忠平等，單片

35、機基礎與最小系統(tǒng)實踐.北京：北京航空航天大學出版社，2007.</p><p>　　[6] 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應用.北京：清華大學出版社，2002.</p><p>　　[7] 竇振中.單片機外圍器件實用手冊存儲器分冊.北京：北京航空航天大學出版社，1998.</p><p>　　[8] 張靖武，周靈彬.單片機系統(tǒng)的Proteus設計

36、與仿真.北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[9] 林志琦，郎建軍，李會杰等.基于Proteus的單片機可視化軟硬件仿真.北京：北京航空航天大學出版社，2006.</p><p>　　[10] 李剛民，曹巧媛等.單片機原理及實用技術.北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　附錄1 元件清單</b>&l

37、t;/p><p>　　附錄2 系統(tǒng)電路圖</p><p><b>　　附錄3 源程序</b></p><p>　　#include <reg51.H></p><p>　　sbit sta_end=P3^4;</p><p>　　sbit reset=P3^7;</p>

38、<p>　　unsigned char code table0[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, </p><p>　　0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　unsigned char code table1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,</p><p>　　0x92,

39、0x82,0xf8,0x80,0x90}; /*共陽極段碼*/</p><p>　　/*聲明second10用于計數(shù)十分之一秒變化，second1用于記錄秒的個*/ </p><p>　　/*位,second2用于記錄秒的十位*/</p><p>　　unsigned int second10,second1,second2;

40、</p><p>　　bit bdata flag;</p><p>　　/*以下是設置延時功能的函數(shù)*/</p><p>　　void delay() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;<

41、;/p><p>　　for(i=90;i>0;i--)</p><p>　　for(j=200;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*以下是設置時間的函數(shù)*/</p><p>　　void setTime() </p><

42、;p>　　{ </p><p>　　second10++;</p><p>　　if(second10==10) /*當十分之一秒計數(shù)到十后從零重新計時*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　second10=0;

43、 /*同時秒計時個位加一*/</p><p>　　second1++;</p><p>　　if(second1==10) /*當秒計數(shù)個位到十后從零重新計時*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　second1=0;</p><

44、p>　　second2++; /*同時秒計時十位加一*/</p><p>　　if(second2==6)</p><p>　　second2=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

45、;<b>　　}</b></p><p>　　/*以下是向LED管輸數(shù)據(jù)并使之顯示的函數(shù)*/</p><p>　　void dispact() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P3=0xfe;

46、 </p><p>　　P0=table1[second1]; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　　P0=table1[second2];</p>

47、;<p><b>　　delay();</b></p><p>　　P2=table0[second10];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*以下是設置時間函數(shù)和輸數(shù)據(jù)函數(shù)被此函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)，利用定時器中斷*/</p><p>　　/*十分之一秒刷新一次

48、，實現(xiàn)十分之一秒進一*/</p><p>　　Timer0 () interrupt 1 using 1 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0 = (65535 - 50000)/256;</p><p>　　TL0 = (65535 - 50000)%256;</p&

49、gt;<p><b>　　if(flag)</b></p><p>　　setTime();</p><p>　　dispact();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><

50、;p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x01;</p><p>　　TH0 = (65535 - 50000)/256; /*定時器賦初值*/</p><p>　　TL0 = (65535 - 50000)%256;</p><p><b>　　flag =

51、 0;</b></p><p>　　EA = 1; /*cpu開中斷*/</p><p>　　TR0 = 1; /*利用定時器0*/</p><p>　　ET0 = 1; /*外部中斷允許*/<

52、;/p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(!sta_end)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(flag == 0)</p><p>&

53、lt;b>　　flag = 1;</b></p><p>　　else flag = 0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(!reset) /*復位設置，全部清零*/</p><p><b>　　{<

54、;/b></p><p><b>　　flag = 0;</b></p><p>　　second10 = 0;</p><p>　　second1 = 0;</p><p>　　second2 = 0;</p><p><b>　　}</b></p>&