基于89c51單片機的秒表課程設(shè)計

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的運用也越來越廣泛，人們對它的認識也逐步加深。秒表計時器常常用于體育競賽及各種其他要求有較精確時間的各領(lǐng)域中。其中啟/停開關(guān)的使用方法與傳統(tǒng)的機械計時器相同，即按一下啟/停開關(guān)，啟動計時器開始計時，再按一下啟/停開關(guān)計時終止。而復(fù)位開關(guān)可以在任何情況下使用，即使在計時過程中，只要按一下復(fù)

2、位開關(guān)，計時應(yīng)立即終止。</p><p><b>　　2 設(shè)計方案及原理</b></p><p>　　以單片機為核心，設(shè)計一個秒表，具有計時功能，按鍵有啟動計時、數(shù)據(jù)清零、停止、時間顯示。</p><p>　　采用3個LED數(shù)碼管顯示時間，計時范圍設(shè)置為0~99.9秒，即精確到0.1秒，用按鍵控制秒表的“開始”、“暫?！?、“復(fù)位”，按“開始”按

3、鍵，開始計時；按“暫停”按鍵，系統(tǒng)暫停計時；再按“開始”鍵，系統(tǒng)繼續(xù)計時；數(shù)碼管顯示當前計時值；按“復(fù)位”按鍵，系統(tǒng)清零。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計</b></p><p>　　MCS-51系列單片機是8位單片機產(chǎn)品，89C51是其中的典型代表，基本模塊包括以下幾個部分：</p><p>　　(1)CPU：89C51的CPU是8

4、位的，另外89C51內(nèi)部有1個位處理器；</p><p>　　(2)R0M：4KB的片內(nèi)程序存儲器，存放開發(fā)調(diào)試完成的應(yīng)用程序；</p><p>　　(3)RAM：256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，容量小，但作用大；</p><p>　　(4)I/O口：P0-P3，共4個口32條雙向且可位尋址的I/O口線；</p><p>　　(5)中斷系統(tǒng)：共5個

5、中斷源，3個內(nèi)部中斷，2個外部中斷；</p><p>　　(6)定時器/計數(shù)器：2個16位的可編程定時器/計數(shù)器；</p><p>　　(7)通用串行口：全雙工通用異步接收器/發(fā)送器；</p><p>　　(8)振蕩器：89C51的外接晶振與內(nèi)部時鐘振蕩器為CPU提供時鐘信號；</p><p>　　(9)總線控制：89C51對外提供若干控制總

6、線，便于系統(tǒng)擴展。</p><p>　　89C51單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別為反相振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入和來自反相振蕩器的輸出，該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。</p><p>　　采用上電復(fù)位，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電復(fù)位操作。</p><p>　　采用3個

7、LED數(shù)碼管，LED是七段顯示器，內(nèi)部有7個條形發(fā)光二極管和1個小圓點發(fā)光二極管，根據(jù)各管的亮暗組成字符。用Proteus軟件畫出主電路圖見附錄一。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　(1)秒表的初始化</b></p><p>　　根據(jù)程序流程圖，先進行秒表的初始化，即：①將I/

8、O口P3全寫一，為秒表的控制輸入做好準備；②將數(shù)碼管全部置零，使其處于秒表計時的初始狀態(tài)；③將工作寄存器R0~R2以及30H初始化，留待后面的計時程序備用；④將定時器0置于工作方式1，并為其裝入計時預(yù)置數(shù)D8FE（因為程序運行過程中占用的時間會導(dǎo)致一定誤差，此為經(jīng)實物測試之后的修正值），即將定時器定為每10ms溢出；⑤開總中斷允許和定時器0中斷允許。初始化完成后，即進入之后的按鍵掃描程序。</p><p><

9、;b>　　(2)按鍵檢測程序</b></p><p>　　輪流檢測開始計時(P3.2)、暫停計時(P3.3)、秒表清零(P3.4)三個按鍵。若發(fā)現(xiàn)有一個按鍵出現(xiàn)低電平（可能被按下），則延時10ms（調(diào)用延時子程序DELAY），延時完成后，若發(fā)現(xiàn)低電平消失，則說明該按鍵實際上未被按下，此時轉(zhuǎn)回按鍵檢測處繼續(xù)檢測；若發(fā)現(xiàn)仍然是低電平，則說明此鍵確實被按下了，此時就跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序標號處，執(zhí)行相應(yīng)的功

10、能。</p><p><b>　　(3)開始計時</b></p><p>　　若確認“開始計時”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標號“RUN”處，將定時器0計時允許控制位TR0置位，則定時器開始運行。此動作完成后，返回按鍵檢測程序，等待操作者的下一次指令。</p><p><b>　　(4)計時程序</b></p>&

11、lt;p>　　定時器0計時至10ms，溢出，引發(fā)中斷，程序跳轉(zhuǎn)至定時器0中斷服務(wù)程序入口000BH處執(zhí)行。程序跳轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序TIME0。由于秒表的最小計時單位是0.1s，即100ms，因此需加入軟件計時，使定時器0溢出10次之后才改變數(shù)碼管的顯示狀態(tài)。因此每來一次中斷就將30H中的數(shù)加1，若30H中的數(shù)沒有到10，則給定時器0重新裝入預(yù)置數(shù)，之后中斷返回并繼續(xù)等待中斷；到10了，才進入顯示程序，改變數(shù)碼管的顯示狀態(tài)，執(zhí)行完畢之

12、后中斷返回并繼續(xù)等待中斷。</p><p><b>　　(5)顯示程序</b></p><p>　　將數(shù)碼管的段選碼放在數(shù)表TAB中。每次100ms計時完成后，將R0中的值（初值為0）送入A，然后自加1。若R0中的值沒到10，則使用累加器A查表，并將查得的數(shù)碼管段選碼送入毫秒位數(shù)碼管。之后將30H中的數(shù)置零，中斷返回。若發(fā)現(xiàn)R0中的數(shù)到10了，則將R0置零，并轉(zhuǎn)入秒位

13、進位子程序SECOND，向秒位進位，之后，繼續(xù)照常向毫秒位送數(shù)。</p><p><b>　　(6)暫停計時</b></p><p>　　若確認“暫停計時”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標號“PAUSE”處，將定時器0計時允許控制位TR0置零，則定時器暫停運行。此動作完成后，返回按鍵檢測程序，等待操作者的下一次指令。</p><p><b>

14、　　(7)秒表清零</b></p><p>　　若確認“秒表清零”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標號“STOP”處，將TR0置零，關(guān)閉定時器0運行。并且將數(shù)碼管、工作寄存器、定時器0預(yù)置數(shù)全部重置，使其處于秒表計時的初始狀態(tài)。此動作完成后，返回按鍵檢測程序，等待操作者的下一次指令。</p><p><b>　　(8)延時程序</b></p><

15、p>　　用于按鍵延時防抖，延時10ms。程序清單見附錄二。</p><p>　　程序流程圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 程序流程圖</b></p><p><b>　　4.3 程序仿真</b></p><p>　　將以上程序清單導(dǎo)入先前做好的Proteus仿真電路，匯編之后，

16、按</p><p><b>　　鍵開始進行仿真。</b></p><p><b>　　仿真結(jié)果如圖2。</b></p><p><b>　　圖2 仿真結(jié)果圖</b></p><p>　　仿真開始后，第一個按鈕為計時按鈕，點擊開始計時；第二個按鈕為暫停按鈕，點擊則暫停計時；第三個

17、按鈕為復(fù)位按鈕，點擊后秒表復(fù)位歸零。三個顯示器分別是十秒、秒、微秒的顯示。如圖2顯示的為21.9秒。</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p><p>　　在此次課程設(shè)計中秒表雖然是一個非常簡單的功能，但要在單片機中使用匯編語言來實現(xiàn)這個功能，仍然花了我不少心思。</p><p>　　首先是計時的問題，由于單片機計時器最大只能計時6

18、5.5ms，因此要實現(xiàn)毫秒位的變化，我采用了軟件計時的方法，單片機只需計時10ms，然后用軟件重復(fù)10次，即可達到計時100ms的目的。</p><p>　　顯示方面，為了使編程簡單，我使用了靜態(tài)顯示。不過這使得占用I/O口線過多，而且連線復(fù)雜繁瑣，為實物的制作帶來了不便。在以后的學(xué)習和應(yīng)用中我會努力加深動態(tài)掃描顯示的理解，爭取熟練運用。</p><p>　　根據(jù)書本知識，我們一開始只給P

19、0口加上了上拉電阻，但是實物做成后我們發(fā)現(xiàn)P1和P2口得輸出顯示非常暗，初步確定是驅(qū)動能力不足的問題后，我們給二者也加上了上拉電阻，結(jié)果使得顯示正常了。由此我們了解到，實踐才是檢驗真理的唯一標準，有時候書本上的知識需要經(jīng)過實踐的改進，才能運用到實際中。</p><p>　　此次課程設(shè)計鞏固了我的基礎(chǔ)知識，提高了我的應(yīng)用水平，鍛煉了我的動手能力，使我受益匪淺。然而，在吸取經(jīng)驗的同時，我也吃了不少教訓(xùn)。在編程、仿真、

20、焊接方面都走了不少彎路。但是，學(xué)則要有所收獲，經(jīng)過此次的鍛煉，我在很多方面都已經(jīng)有所提高，知識也掌握得更加扎實了。</p><p>　　在今后的學(xué)習和實踐中，我將繼續(xù)努力鉆研，提高自己，爭取在學(xué)術(shù)和記憶上獲得更大的進步。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張毅剛, 彭喜元.單片機原理及接口技術(shù)[M].人民郵

21、電出版社.</p><p>　　[2]單片機課程設(shè)計實例指導(dǎo) 李光飛等. 北京航空航天大學(xué)出版社</p><p>　　[3]51系列單片機原理、開發(fā)與應(yīng)用實例 孫進平等編著 </p><p>　　[4]單片機程序設(shè)計實例 先鋒工作室編著 清華大學(xué)出版社 </p><p><b>　　.</b><

22、/p><p><b>　　7 附錄</b></p><p><b>　　附錄一 主電路圖</b></p><p><b>　　附錄二 主程序</b></p><p>　　ORG 0000H ;程序開始</p><p>　　AJMP STAR

23、T ;跳轉(zhuǎn)到主程序START </p><p>　　ORG 000BH ;定時器0中斷的地址入口</p><p>　　AJMP TIME0 ;定時器0溢出，跳轉(zhuǎn)到中斷程序TIME0</p><p>　　START: ;主程序</p><p>　　MOV P3,#0FFH

24、 ;輸入端口P3全寫1</p><p>　　MOV P0,#3FH ;</p><p>　　MOV P1,#3FH ;</p><p>　　MOV P2,#0BFH ;數(shù)碼管初始化</p><p>　　MOV 30H,#00H ;</p><p>　　MO

25、V R0,#00H ;</p><p>　　MOV R1,#0AH ;</p><p>　　MOV R2,#00H ;工作寄存器初始化</p><p>　　MOV TMOD,#01H ;定時器0工作于方式1</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p>

26、<p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時器0預(yù)置數(shù)(D8FEH=55550D)</p><p>　　SETB EA ;開總中斷允許</p><p>　　SETB ET0 ;開定時器0中斷允許</p><p>　　READ: ;讀鍵程序</p><p&g

27、t;　　L1:JB P3.2,L2 ;</p><p>　　LCALL DELAY ;按鍵延時防抖</p><p>　　JB P3.2,L1 ;</p><p>　　AJMP RUN ;確認計時鍵被按下，開始/繼續(xù)計時</p><p>　　L2:JB P3.3,L3 ;&l

28、t;/p><p>　　LCALL DELAY ;按鍵延時防抖</p><p>　　JB P3.3,L2 ;</p><p>　　AJMP PAUSE ;確認暫停鍵被按下，暫停計時</p><p>　　L3:JB P3.4,L1 ;</p><p>　　LCALL DE

29、LAY ;按鍵延時防抖</p><p>　　JB P3.4,L3 ;</p><p>　　AJMP STOP ;確認清零鍵被按下，秒表重置</p><p>　　RUN: ;計時鍵按下，跳轉(zhuǎn)至此</p><p>　　SETB TR0 ;定時器0開始/

30、繼續(xù)運行</p><p>　　AJMP READ ;</p><p>　　PAUSE: ;暫停鍵按下，跳轉(zhuǎn)至此</p><p>　　CLR TR0 ;</p><p>　　AJMP READ ; </p><p>　　TIME0:

31、 ;定時器0溢出，中斷，跳轉(zhuǎn)至此</p><p>　　INC 30H ;</p><p>　　MOV A,30H ;</p><p>　　CJNE A,#0AH,TIME1 ;30H單元中的值到10了嗎？(計時到10毫秒了嗎，也就是說，該向毫秒位送數(shù)了嗎？)</p><p>　　

32、MOV DPTR,#TAB ;30H中的值到10了，順序執(zhí)行</p><p>　　MOV A,R0 ;</p><p>　　INC R0 ;</p><p>　　CJNE R0,#0AH,GET ;R0中的值到10了嗎？(該向秒位進位了嗎？)</p><p>　　MOV R0,#00H

33、 ;</p><p>　　LCALL SECOND ;到了，R0清零，調(diào)用進位子程序SECOND，向秒位進位</p><p>　　GET: ;沒到，跳過進位子程序</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;</p><p>　　MOV P1,A ;查表

34、并向數(shù)碼管毫秒位送數(shù)</p><p>　　MOV 30H,#00H ;重置30H單元</p><p>　　TIME1: ;</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p><p>　　MOV TL0,#0FEH ;給定時器0重新預(yù)置數(shù)</p><p>

35、;　　RETI ;中斷返回</p><p>　　SECOND: ;秒位進位子程序</p><p>　　PUSH ACC ;</p><p>　　PUSH PSW ;將ACC和PSW推入堆棧保護</p><p>　　MOV A,R1 ;

36、</p><p>　　INC R1 ;</p><p>　　CJNE R1,#14H,GET1 ;R1中的值到20了嗎，也就是說，該向十秒位進位了嗎？</p><p>　　MOV R1,#0AH ;</p><p>　　LCALL SECOND1 ;到了。R1重置，調(diào)用進位子程序SECOND1

37、，向十秒位進位</p><p>　　GET1: ;沒到，跳過進位子程序</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;</p><p>　　MOV P2,A ;查表并向數(shù)碼管秒位送數(shù)</p><p>　　POP PSW ;</p><p>

38、;　　POP ACC ;PSW,ACC出棧</p><p>　　RET ;子程序返回</p><p>　　SECOND1: ;十秒位進位子程序</p><p>　　PUSH ACC ;</p><p>　　PUSH PSW ;將AC

39、C和PSW推入堆棧保護</p><p>　　MOV A,R2 ;</p><p>　　INC R2 ;</p><p>　　CJNE R2,#0AH,GET2 ;R2中的值到10了嗎，也就是說，該將此位歸零了嗎？</p><p>　　MOV R2,#00H ;到了，R2清零</

40、p><p>　　GET2: ;沒到，跳過清零程序</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;</p><p>　　MOV P0,A ;查表并向數(shù)碼管十秒位送數(shù)</p><p>　　POP PSW ;</p><p>　　POP ACC

41、 ;PSW，ACC出棧</p><p>　　RET ;子程序返回</p><p>　　STOP: ;清零鍵按下，跳轉(zhuǎn)至此</p><p>　　MOV P3,#0FFH ;</p><p>　　MOV P0,#3FH ;</p>&

42、lt;p>　　MOV P1,#3FH ;</p><p>　　MOV P2,#0BFH ;數(shù)碼管清零</p><p>　　MOV 30H,#00H ;</p><p>　　MOV R0,#00H ;</p><p>　　MOV R1,#0AH ;</p>&

43、lt;p>　　MOV R2,#00H ;工作寄存器初始化</p><p>　　CLR TR0 ;計時器0停止計時</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p><p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時器0預(yù)置數(shù)</p><p>　　AJMP READ

44、 ;</p><p>　　DELAY: ;延時10ms子程序</p><p>　　MOV R3,#50D ;</p><p>　　D1:MOV R4,#100D ;</p><p>　　D2:DJNZ R4,D2 ;</p><p>　　DJNZ R3,D1

45、 ;</p><p>　　RET ;子程序返回</p><p>　　TAB: DB 06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,3FH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH,0BFH ;數(shù)碼管段選碼數(shù)表</p><p>　　END