單片機課程設計報告-秒表設計

1、<p><b>　　單片機結(jié)課設計報告</b></p><p><b>　　設計課題：秒表設計</b></p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學生姓名</b></p><p><b>　　學號：&l

2、t;/b></p><p><b>　　指教教師：</b></p><p>　　設計時間：2014年10月22日--10月29日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設計任務和要求………………………………………….….3</p><p>　?。?/p>

3、1）設計任務…………………………..…………………...…..…3</p><p>　　(2)設計要求…………………..……………..………………....…3</p><p>　　設計方案與論證………………………………………….....3</p><p>　　單元電路設計與參數(shù)計算………………………………….4</p><p>　?。?）時鐘

4、電路…………………………………………………….4</p><p>　?。?）按鈕電路…………………………………………………….4</p><p>　　（3）顯示電路…………………………………………………….5</p><p>　?。?）單片機……………………………………………………….5</p><p>　　原理圖及器件清單………………………

5、………………….6</p><p>　　( 1 )總原理圖…………………………………………………..…..6</p><p>　?。?）PCB圖………………………………………………….…….7</p><p>　?。?）Proteus仿真圖…………………………………………….……7</p><p>　?。?）元器件清單………………………………

6、………..……….….8</p><p>　　安裝與調(diào)試……………………………………………..…..8</p><p>　?。?）安裝………………………………………………………...8</p><p>　?。?）調(diào)試………………………………………………………...8</p><p>　　性能測試和分析…………………………………………….9&l

7、t;/p><p>　　結(jié)論和心得………………………………………………….9</p><p>　　參考文獻……………………………………………….…...9</p><p><b>　　秒表設計</b></p><p><b>　　設計任務和要求</b></p><p><b&

8、gt;　?。?）設計任務</b></p><p>　　用AT89C51設計一個3位的LED數(shù)碼作為“秒表”。</p><p><b>　?。?）設計要求</b></p><p>　　顯示時間為0.0-99.9秒，每0.1秒自動加1，另外設計一個“開始”鍵、一個“復位”鍵和一個“停止”鍵。秒表可單獨分別計時，且最多可計5次。</

9、p><p><b>　　二、方案設計與論證</b></p><p>　　本設計分為時鐘電路、按鈕電路、顯示電路和單片機四大部分，這些模塊中單片機占主控地位。其模塊電路如圖2-1所示。時鐘電路常用的有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，但因為本設計中只需要一片單片機，所以采用內(nèi)部時鐘方式比較簡單。按鈕電路中的“復位”按鈕是按鍵手動復位，它有電平和脈沖兩種方式，比較電路的復雜程度，本

10、設計選擇了按鈕電平復位電路，其他幾個按鈕則是通過單片機判斷高低電平的不同來控制按鈕。顯示電路所用的數(shù)碼管有共陰和共陽之分，不管使用何種數(shù)碼管，P0口作為I/O使用時都是需要上拉電阻才能驅(qū)動數(shù)碼管。另外，因為單片機的4個并行I/O口的輸出電流一般是1mA,短路電流為4mA左右，而數(shù)碼管的最少驅(qū)動電流也需要10mA，因而不管在使用共陰數(shù)碼管時，單片機輸出口也必須使用上拉電阻提高輸出電流，才能驅(qū)動數(shù)碼管。為了使電路簡單化，本設計選用共陽數(shù)碼管

11、。 但根據(jù)顯示方式的不同選擇，我們可以有幾種方案：</p><p>　　方案一：使用靜態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式下的數(shù)碼管的顯示字符一經(jīng)確定，相應鎖存器鎖存的斷碼輸出將維持不變，直到送入另一個字符的斷碼為止。因而此設計中使用的顯示位數(shù)使用了三個8位并行I/0口。如果另外想擴展單片機功能，則能使用的輸出管腳很是有限。</p><p>　　方案二：使用動態(tài)顯示方式。這個顯示方式是將所有顯示位的段

12、碼線的相應段并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而各位的共陰或共陰極分別由相應的I/O線控制，形成各位的分時選通。這種顯示方式，簡化了硬件電路，特別在多位數(shù)碼管顯示時尤為突出。</p><p>　　本小組嘗試了各種方案，在此報告中以靜態(tài)顯示方式為例說明。（動態(tài)顯示方式省略）</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　三、

13、單元電路設計與參數(shù)計算</p><p>　　注：//單元電路設計中的網(wǎng)絡標號的數(shù)字即為單片機的管腳//</p><p><b>　?。?）時鐘電路</b></p><p>　　圖3-1 </p><p>　　時鐘電路如圖3-1所示，時鐘電路的晶振頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越

14、高，單片機的運行速度也就越快。晶振頻率根據(jù)設計需要設為12MHz，又根據(jù)諧振性質(zhì)，電路中的電容C1、C2選擇為30pF左右。該電容的的大少會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。</p><p><b>　?。?）按鈕電路</b></p><p>　　圖3-2a 圖3-2b</p><p

15、><b>　　A、復位按鈕</b></p><p>　　根據(jù)計算容抗的公式以及并聯(lián)電阻變小的性質(zhì)，可以知道，當S13斷開時，C3的容抗大，管腳9處的電位U9為電阻R3上的壓降，因而U9為低電平，復位鍵無效。當S13按下時，R2與C3的并聯(lián)阻抗變小，R3上的壓降增大，U9為高電平，復位鍵有效，實現(xiàn)復位功能。本設計中C3取值22uF，電阻R2取值100歐姆，R3取值1K歐姆。具體電路如圖3

16、-2a所示。</p><p>　　B、開始，停止、翻頁按鈕</p><p>　　電路如圖3-2b所示</p><p><b>　?。?）顯示電路</b></p><p>　　P1口控制顯示的是十位，p0口控制顯示的是個位，P2口控制顯示的是十分位。</p><p>　　不同的數(shù)碼管顯示方式，對應的

17、最適合的共陰或者共陽級的數(shù)碼管也不同。靜態(tài)顯示的適宜選共陽的數(shù)碼管，動態(tài)顯示的適宜選共陰的數(shù)碼管。如果動態(tài)顯示方式下選擇共陽的數(shù)碼管，位選端直接用單片機驅(qū)動則數(shù)碼管的亮度不夠，因而應該在位選端使用上拉電阻以提高數(shù)碼管的驅(qū)動電流，但因為顯示那個的數(shù)據(jù)段選的數(shù)目不同，故而需要用電阻對各段進行限流，以保證顯示的每個數(shù)據(jù)亮度相同。相同情況下，靜態(tài)顯示的數(shù)碼管的亮度要比動態(tài)的亮。</p><p><b>　?。?

18、）單片機</b></p><p>　　單片機的程序可用匯編語言也可用C語言，為了提高使用匯編語言的能力，本設計特用了匯編語言了編寫程序主程序流程圖如下所示，具體程序見電子檔。主程序流程圖：</p><p>　　四、總原理圖及元器件清單</p><p><b>　　(1)總原理圖</b></p><p><

19、;b>　?。?）PCB圖</b></p><p>　　（3）Proteus仿真圖</p><p><b>　?。?）元器件清單</b></p><p>　　1) AT89C51的引腳圖和數(shù)碼管5101BS的引腳圖</p><p>　　圖4-3a AT89C51引腳圖 圖4-3b 510

20、1引腳圖</p><p><b>　　2）元器件總清單</b></p><p><b>　　連接器con2</b></p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</b></p><p><b>　　（1）安裝</b></p><p>

21、　　制板的順序依次是：畫原理圖、做封裝、在原理圖中添加元器件對應的封裝、布PCB板、改焊盤大少、打印PCB圖、用快速制板機將PCB圖烤制到銅板上、腐蝕銅板、鉆孔、放置元器件、烙鐵焊好器件。一塊電路板就安裝完畢了。</p><p><b>　　（2）調(diào)試</b></p><p>　　將外部電源接至電路板上，檢驗電路板是否完全實現(xiàn)設計要求。本設計中，發(fā)現(xiàn)按鈕功能完全符合設

22、計要求，但是數(shù)碼管的顯示中有些段碼不亮，從而顯示的數(shù)據(jù)亂碼，用萬用表檢測對應的管腳是否有電壓，發(fā)現(xiàn)焊盤有虛焊，引腳與引腳之間有短路，排查后電路板實現(xiàn)設計要求。</p><p><b>　　六、性能測試與分析</b></p><p>　　所制電路板雖然能實現(xiàn)設計中要求的功能，但是在實際使用中還是存在著許多缺陷。這塊電路板不能隨意查看記錄的數(shù)據(jù)，而是必須在計完五次數(shù)據(jù)后才

23、能依次的翻頁查看，復位后所計數(shù)據(jù)便會丟失，不能翻看歷史，所計數(shù)據(jù)組數(shù)不能滿足現(xiàn)實需要。</p><p><b>　　七、結(jié)論與心得</b></p><p>　　在這三周的課程設計中，不管是在軟件方面還是硬件方面我都有了更深入的學習。</p><p><b>　　………</b></p><p><

24、;b>　　八、參考文獻</b></p><p>　?。?）單片機原理及接口技術 張毅剛 彭喜元著 人民郵電出版社</p><p>　?。?）單片機課程設計實例指導 李光飛等編著 北京航空航天大學出版社</p><p>　?。?）51系列單片機原理、開發(fā)與應用實例 孫進平等編著 </p><p>　?。?）單片機

25、程序設計實例 先鋒工作室編著 清華大學出版社</p><p>　　（5）電子工程師之家 、豆丁網(wǎng) 、百度、搜狗、電子工程專輯 等等</p><p><b>　　附程序如下：</b></p><p>　　D EQU 60H</p><p>　　E EQU 61H</p><p>

26、;　　F EQU 62H</p><p>　　G EQU 63H </p><p>　　H EQU 64H</p><p>　　I EQU 65H</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 000

27、BH ;定時器T0的入口地址</p><p>　　LJMP DINGSHI</p><p>　　ORG 0013H ;外部中斷1的入口地址</p><p>　　LJMP STOP1</p><p>　　ORG 0030H ;主程序入口地址</p><p>　　MAIN:

28、 MOV P0,#0C0H ;置初值</p><p>　　MOV P2,#0C0H</p><p>　　MOV P1,#0C0H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ;數(shù)據(jù)指針指向表頭地址</p><p>　　SETB EA ;開中斷 </p><p>　　SETB EX

29、0 </p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p>　　SETB PX0 ;設中斷優(yōu)先級</p><p><b>　　SETB PX1</b></p><p>　　

30、MOV TMOD,#01H ;工作方式為方式1</p><p>　　;********************************************</p><p><b>　　;開始及計數(shù)程序</b></p><p>　　;********************************************<

31、;/p><p>　　START: MOV R0,#40H </p><p>　　MOV R1,#50H </p><p>　　MOV R2,#00H</p><p>　　CLR P1.0</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;置計數(shù)初始值</p>&l

32、t;p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p>　　MOV R3,#00H</p><p>　　MOV R4,#00H</p><p>　　MOV R7,#00H</p><p>　　MOV B,#10 </p><p>　　MOV SP,#30H</p><p>

33、;　　MOV D,#60H</p><p>　　MOV E,#61H</p><p>　　MOV F,#62H</p><p>　　MOV G,#63H</p><p>　　MOV I,#65H</p><p>　　MOV R5,#05</p><p>　　XUNHUAN: JB

34、 P1.7,START1 ;p1.7=0是開始</p><p>　　LCALL DELAY10;按鍵消抖</p><p>　　JB P1.7,XUNHUAN</p><p>　　JNB P1.7,$</p><p><b>　　LJMP GN1</b></p><p>

35、;　　LJMP XUNHUAN</p><p>　　START1: JB P3.0,XUNHUAN </p><p>　　LCALL DELAY10 </p><p>　　JB P3.0,XUNHUAN </p><p>　　JNB P3.0,$</p><p>　　LC

36、ALL FANYE</p><p>　　LJMP XUNHUAN </p><p>　　;******************************************** </p><p><b>　　;翻頁模塊</b></p><p>　　;***********************************

37、*********</p><p>　　FANYE: MOV A,@R0 </p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　MOV A,@R1</p><p><b>　　MOV R4,A</b></p><p><b&

38、gt;　　DEC R5</b></p><p>　　CJNE R5,#04,LOP1</p><p><b>　　MOV A,D</b></p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p&

39、gt;<p>　　LOP1:CJNE R5,#03,LOP2</p><p><b>　　MOV A,E</b></p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　LOP2:C

40、JNE R5,#02,LOP3</p><p><b>　　MOV A,F</b></p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　LOP3:CJNE R5,#01,LOP4</p&

41、gt;<p><b>　　MOV A,G</b></p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　LOP4:CJNE R5,#00,FANYE</p><p><b>

42、;　　MOV A,I</b></p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p><b>　　LJMP L1</b></p><p>　　L1: INC R0</p><p><b>　　INC R1</b></p>

43、;<p><b>　　INC R2</b></p><p>　　CJNE R2,#5,LOOP2</p><p>　　MOV R0,#40H</p><p>　　MOV R1,#50H</p><p>　　MOV R2,#00H</p><p>　　LOOP2:LCALL

44、 XIANSHI</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;********************************************</p><p><b>　　;數(shù)碼管記錄程序</b></p><p>　　;*************************

45、*******************</p><p>　　GN1: SETB TR0 </p><p>　　LOOP:CJNE R2,#05H,LOOP</p><p>　　MOV R0,#40H</p><p>　　MOV R1,#50H</p><p>　　MOV R2

46、,#00H</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　AJMP XUNHUAN </p><p>　　;********************************************</p><p><b>　　;1毫秒延時子程序</b></p&

47、gt;<p>　　;********************************************</p><p>　　DELAY1: MOV R6,#2</p><p>　　DL1: MOV H,#248</p><p>　　DJNZ H,$</p><p>　　DJNZ R6

48、,DL1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;********************************************</p><p>　　;10毫秒延時子程序</p><p>　　;********************************************&l

49、t;/p><p>　　DELAY10: MOV R6,#20</p><p>　　DL2: MOV H,#248</p><p>　　DJNZ H,$</p><p>　　DJNZ R6,DL2</p><p><b>　　RET</b></p><p&

50、gt;　　;********************************************</p><p>　　;外部中斷1中斷程序，停止模塊</p><p>　　;********************************************</p><p>　　STOP1 : PUSH ACC</p><p>

51、;　　PUSH PSW</p><p>　　LCALL DELAY10;延時10毫秒消抖</p><p>　　JB P3.3, FAN1</p><p>　　JNB P3.3,$</p><p>　　MOV A, R3</p><p>　　MOV @R0 , A</p&g

52、t;<p>　　MOV A, R4</p><p>　　MOV @R1, A</p><p><b>　　DEC R5</b></p><p>　　CJNE R5, #04, LOP5</p><p>　　MOV A, R7</p><p>　　MOV D,

53、 A</p><p><b>　　LJMP L4</b></p><p>　　LOP5: CJNE R5, #03, LOP6</p><p>　　MOV A, R7</p><p>　　MOV E, A</p><p><b>　　LJMP L4</b&g

54、t;</p><p>　　LOP6: CJNE R5, #02, LOP7</p><p>　　MOV A, R7</p><p>　　MOV F, A</p><p><b>　　LJMP L4</b></p><p>　　LOP7: CJNE R5, #01,

55、LOP8</p><p>　　MOV A, R7</p><p>　　MOV G, A</p><p><b>　　LJMP L4</b></p><p>　　LOP8: CJNE R5, #00, STOP1</p><p>　　MOV A, R7</p>

56、<p><b>　　MOV I,A</b></p><p><b>　　LJMP L4</b></p><p>　　L4: INC R0</p><p><b>　　INC R1</b></p><p><b>　　INC

57、 R2</b></p><p>　　FAN1: POP PSW</p><p>　　POP ACC</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　;********************************************</p><

58、p><b>　　;顯示子程序</b></p><p>　　;********************************************</p><p><b>　　XIANSHI:</b></p><p>　　MOV A ,R3 ;掃描十分位上的數(shù)字</p><p>　　M

59、OV DPTR ,#TABLE</p><p>　　MOVC A ,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2 ,A</p><p>　　MOV A ,R4 ;掃描個位上的數(shù)字</p><p>　　MOV DPTR ,#TABLE</p><p>　　MOVC A ,@A+DPTR</p

60、><p>　　MOV P0 ,A</p><p>　　MOV A ,R7 ;掃描十位上的數(shù)字</p><p>　　MOV DPTR ,#TABLE</p><p>　　MOVC A ,@A+DPTR</p><p>　　MOV P1 ,A</p><p><b>　　RE

61、T</b></p><p>　　;********************************************</p><p>　　;定時器T0中斷程序</p><p>　　;********************************************</p><p>　　DINGSHI:PUSH ACC

62、</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　DJNZ B,DH1</p><p>　　MOV B,#10</p><p>　　AJMP COUNT</p><p>　　COUNT: INC R3</p><p>　　CJNE

63、 R3,#0AH,DH2</p><p>　　MOV R3,#00H</p><p><b>　　INC R4</b></p><p>　　CJNE R4,#0AH,DH2</p><p>　　MOV R4,#00H</p><p><b>　　INC R7&

64、lt;/b></p><p>　　CJNE R7,#0AH,DH2</p><p>　　MOV R7,#00H</p><p>　　DH1: MOV TH0,#0D8H</p><p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p>　　SETB TR0</p><p>

65、　　DH2: POP PSW</p><p><b>　　POP ACC</b></p><p>　　LCALL XIANSHI</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8