基于89c51單片機的秒表課程設計 (2)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著電子技術的發(fā)展，電子技術在各個領域的運用也越來越廣泛，人對它的認識也逐步加深。秒表計時器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域中。其中啟/停開關的使用方法與傳統(tǒng)的機械計時器相同，即按一下啟/停開關，啟動計時器開始計時，再按一下啟/停開關計時終止。而復位開關可以在任何情況下使用，即使在計時過程中，只要按一

2、下復位開關，計時應立即終止，并對計時器清零。本設計就是利用所學到的電子元器件將脈沖源用數(shù)碼管顯示出來，以制承諾簡易的秒表。</p><p>　　以單片機為核心，設計一個秒表，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?！?、“復位”，按“開始”按鍵，

3、開始計時；按“暫?！卑存I，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“復位”按鍵，系統(tǒng)清零。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計任務4</b></p><p><b>　　二、設計題目4</b></p><p

4、><b>　　三、功能分析4</b></p><p><b>　　四、總體設計4</b></p><p><b>　　4.1硬件設計5</b></p><p>　　4.1.189C51單片機5</p><p>　　4.1.2晶體振蕩電路7</p>

5、<p>　　4.1.3復位電路8</p><p>　　4.1.4按鍵電路9</p><p>　　4.2引腳控制11</p><p>　　五、電路原理圖11</p><p>　　六、程序流程圖及程序設計12</p><p>　　6.1程序流程圖12</p><p>　　6.

6、2程序設計13</p><p><b>　　七、程序仿真23</b></p><p><b>　　八、心得體會24</b></p><p><b>　　九、致謝25</b></p><p><b>　　十、參考文獻26</b></p>

7、<p><b>　　一、設計任務</b></p><p>　　以單片機為核心，設計一個秒表，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><b>　　二、設計題目</b></p><p><b>　　秒表的設計</b></p><p>

8、<b>　　三、功能分析</b></p><p>　　采用3個LED數(shù)碼管顯示時間，計時范圍設置為0~99.9秒，即精確到0.1秒，用按鍵控制秒表的“開始”、“暫?！薄ⅰ皬臀弧?，按“開始”按鍵，開始計時；按“暫?！卑存I，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“復位”按鍵，系統(tǒng)清零。</p><p><b>　　四、總體設計<

9、;/b></p><p>　　本實驗利用單片機的定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理，通過采用Proteus仿真軟件來模擬實現(xiàn)。模擬AT89C51單片機、LED數(shù)碼管以及控件來控制秒表的計數(shù)以及計時的開啟、暫停、繼續(xù)、與復位。其中有三個數(shù)碼管來顯示數(shù)據(jù)，兩個數(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，滿十進一后顯示秒得數(shù)碼管的個位加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計數(shù)。同理

10、當個位滿十進一后個位也清零重新計數(shù) ，當計時超過范圍（即超過99.9秒）后，所有數(shù)碼管全部清零重新計數(shù)。</p><p><b>　　4.1硬件設計</b></p><p>　　4.1.189C51單片機</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>

11、<p>　　CPU：89C51的CPU是8位的，另外89C51內部有1個位處理器</p><p>　　R0M:4KB的片內程序存儲器，存放開發(fā)調試完成的應用程序</p><p>　　RAM:256B的片內數(shù)據(jù)存儲器，容量小，但作用大</p><p>　　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>

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

13、擴展</p><p>　　89C51的引腳如下圖:</p><p>　　89C51單片機引腳圖</p><p>　　4.1.2晶體振蕩電路</p><p>　　89C51單片機內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振蕩

14、器。</p><p>　　這里選用51單片機12MHZ的內部振蕩方式，電路如下：C2、C3起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用</p><p><b>　　晶振電路</b></p><p><b>　　4.1.3復位電路</b></p><p>　　采用上電復位，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段時間

15、的高電平，從而實現(xiàn)上電復位操作。這不僅能使單片機復位，還能是單片機的外圍設備同時復位，當程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復位。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　復位電路</b></p><p><b>　　4.1.4按鍵電路</b></p>&

16、lt;p>　　當按鍵被按下時，相應的引腳被拉低，經(jīng)掃描后，獲得鍵值，并執(zhí)行鍵功能程序，因此按下不同的按鍵，將執(zhí)行不同的功能程序。</p><p><b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　按鍵電路</b></p><p><b>　　4.1.5顯示電路</b></p&g

17、t;<p>　　采用３個LED數(shù)碼管，LED是七段顯示器，內部有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。</p><p>　　在用數(shù)碼管顯示時，有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，這里采用LED動態(tài)顯示，用P0、P1、 P2口驅動顯示，由于P0口沒有上拉電阻，因此P0口需要外接上拉電阻才能輸出高電平，這里使用8個4.7k的電阻作為上拉電阻。</p><p><

18、;b>　　電路圖如下：</b></p><p><b>　　顯示電路</b></p><p><b>　　4.2引腳控制</b></p><p>　　P0.0—P0.7、 P2.0—P2.7、 P1.0—P1.7對應三個數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g段和小數(shù)點位；P0控制數(shù)碼管十位的顯示，P2控制數(shù)碼

19、管個位的現(xiàn)實，P1控制小數(shù)點后一問的顯示，P3.2、P3.3、P3.4分別接</p><p><b>　　五、電路原理圖</b></p><p>　　用Proteus軟件畫出主電路圖如下：</p><p>　　六、程序流程圖及程序設計</p><p><b>　　6.1程序流程圖</b></p

20、><p><b>　　6.2程序設計</b></p><p>　　程序的各個組成模塊及工作流程描述：</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/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

21、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，并為其裝入計時預置數(shù)D8FE（因為程序運行過程中占用的時間會導致一定誤差，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><b>　　(2)按鍵檢測程序</b></p>

22、<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，此時就跳轉至相應的程序標號處，執(zhí)行相應的功能。</p><p><b>　　(3)開始

23、計時</b></p><p>　　若確認“開始計時”鍵被按下，則跳轉至程序標號“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><p>　　定時器0計時至10ms，溢出，引發(fā)中斷，程序跳轉至定時器0

24、中斷服務程序入口000BH處執(zhí)行。程序跳轉至中斷服務程序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)行完畢之后中斷返回并繼續(xù)等待中斷。</p><p><b

25、>　　(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，并轉入秒位進位子程序SECOND，向秒位進位，之后，繼續(xù)照常向毫秒位送數(shù)。</p

26、><p>　　在秒位進位子程序SECOND中，由于要用到累加器A，因此先將其推入堆棧保護。將R1中的值（初值為10）送入A，然后自加1。.若R1中的值沒到20，則使用累加器A查表，并將查得的數(shù)碼管段選碼送入秒位數(shù)碼管。若發(fā)現(xiàn)R1中的數(shù)到20了，則將R1重置為10，并轉入十秒位進位子程序SECOND1，向十秒位進位，之后，繼續(xù)照常向秒位送數(shù)。完成后，彈出ACC和PSW，子程序返回。</p><p&g

27、t;　　十秒位進位子程序與秒位進位子程序相似，只是沒有向下一位進位的功能。</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><

28、b>　　(7)秒表清零</b></p><p>　　若確認“秒表清零”鍵被按下，則跳轉至程序標號“STOP”處，將TR0置零，關閉定時器0運行。并且將數(shù)碼管、工作寄存器、定時器0預置數(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>

29、<p>　　用于按鍵延時防抖，延時10ms。</p><p><b>　　程序清單如下：</b></p><p>　　ORG 0000H ;程序開始</p><p>　　AJMP START ;跳轉到主程序START </p><p>　　ORG 000BH

30、 ;定時器0中斷的地址入口</p><p>　　AJMP TIME0 ;定時器0溢出，跳轉到中斷程序TIME0</p><p>　　START: ;主程序</p><p>　　MOV P3,#0FFH ;輸入端口P3全寫1</p><p>　　MOV P0,#3FH ;<

31、/p><p>　　MOV P1,#3FH ;</p><p>　　MOV P2,#0BFH ;數(shù)碼管初始化</p><p>　　MOV 30H,#00H ;</p><p>　　MOV R0,#00H ;</p><p>　　MOV R1,#0AH ;<

32、;/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><p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時器0預置數(shù)(D8FEH=55550D)</p>

33、<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>　　L1:JB P3.2,L2 ;</p><p>　　LCALL DELAY

34、 ;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 ;</p><p>　　LCALL DELAY ;按鍵延時防抖</p><p

35、>　　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 DELAY ;按鍵延時防抖</p><p>　　JB P3.4,L3 ;<

36、;/p><p>　　AJMP STOP ;確認清零鍵被按下，秒表重置</p><p>　　RUN: ;計時鍵按下，跳轉至此</p><p>　　SETB TR0 ;定時器0開始/繼續(xù)運行</p><p>　　AJMP READ ;</p><p

37、>　　PAUSE: ;暫停鍵按下，跳轉至此</p><p>　　CLR TR0 ;</p><p>　　AJMP READ ; </p><p>　　TIME0: ;定時器0溢出，中斷，跳轉至此</p><p>　　INC 30H

38、 ;</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>　　MOV DPTR,#TAB ;30H中的值到10了，順序執(zhí)行</p><p>　　MOV A,

39、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 ;</p><p>　　LCALL SECOND ;到了，R0清零，調用進位

40、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 ;查表并向數(shù)碼管毫秒位送數(shù)</p><p>　　MOV 30H,#00H ;重置30H單元<

41、/p><p>　　TIME1: ;</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p><p>　　MOV TL0,#0FEH ;給定時器0重新預置數(shù)</p><p>　　RETI ;中斷返回</p><p>　　SECOND:

42、 ;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 ;</p><p>　　INC R1 ;</p><p>

43、　　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，調用進位子程序SECOND1，向十秒位進位</p><p>　　GET1: ;沒到，跳過進位子程序<

44、/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>　　POP ACC ;PSW,ACC出棧</p><p>　　RET

45、 ;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ACC和PSW推入堆棧保護</p><p>　　MOV A,R2 ;</p>

46、<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</p><p>　　GET2: ;沒到，跳過清零程序</p><p

47、>　　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 ;PSW，ACC出棧</p><p>　　RET ;子

48、程序返回</p><p>　　STOP: ;清零鍵按下，跳轉至此</p><p>　　MOV P3,#0FFH ;</p><p>　　MOV P0,#3FH ;</p><p>　　MOV P1,#3FH ;</p><p>　　MOV P2,#0BF

49、H ;數(shù)碼管清零</p><p>　　MOV 30H,#00H ;</p><p>　　MOV R0,#00H ;</p><p>　　MOV R1,#0AH ;</p><p>　　MOV R2,#00H ;工作寄存器初始化</p><p>　　CLR

50、 TR0 ;計時器0停止計時</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p><p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時器0預置數(shù)</p><p>　　AJMP READ ;</p><p>　　DELAY: ;延時10ms子程序</p

51、><p>　　MOV R3,#50D ;</p><p>　　D1:MOV R4,#100D ;</p><p>　　D2:DJNZ R4,D2 ;</p><p>　　DJNZ R3,D1 ;</p><p>　　RET ;子程序返回</p

52、><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 ;程序結束</p><p><b>　　七、程序仿真</b><

53、;/p><p>　　將以上程序清單導入先前做好的Proteus仿真電路，匯編之后，按</p><p><b>　　鍵開始進行仿真。</b></p><p><b>　　仿真結果如下：</b></p><p><b>　　仿真結果描述：</b></p><p>

54、;　　按“開始”鍵，秒表開始計時；按“暫停”鍵，秒表暫停計時；再按“開始”鍵，秒表繼續(xù)計時；按“清零”鍵，秒表清零。</p><p><b>　　八、心得體會</b></p><p>　　雖然秒表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

55、時65.5ms，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，而且連線復雜繁瑣，為實物的制作帶來了不便。在以后的學習和應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

56、給P0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，初步確定是驅動能力不足的問題后，我們給二者也加上了上拉電阻，結果使得顯示正常了。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>　　此次課程設計鞏固了我的基礎知識，提高了我的應用水平，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。在編程、仿

57、真、焊接方面都走了不少彎路。但是，學則要有所收獲，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>　　在今后的學習和實踐中，我將繼續(xù)努力鉆研，提高自己，爭取在學術和記憶上獲得更大的進步。</p><p><b>　　九、致謝</b></p><p>　　本設計是在虞滄老師的悉心指導下完成的，老師淵博的知識，

58、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，一絲不茍的工作作風，平易近人的性格都是我學習的楷模。在論文的研究及整理期間，導師給了我很大的支持和鼓勵，才使得論文得以順利的完成，在此謹向導師表示忠心的感謝和崇高的敬意。 同時還要感謝同學們，他們也給了我很大的支持和幫助。</p><p><b>　　十、參考文獻</b></p><p>　　1)《微控制器與接口技術》.虞滄.電子工業(yè)出版社

59、.2012.10</p><p>　　2)李朝青. 單片機原理及接口技術[M]. 北京：北京航空航天大學出版社.2005.10</p><p>　　3)夏繼強. 單片機實驗北京：北京航空航天大學出版社.2001. </p><p>　　4)孫德輝,鄭士富. 微型計算機控制系統(tǒng). 北京：冶金工業(yè)出版社.2002</p><p>　　5)

60、肖洪兵. 跟我學用單片機. 北京：北京航空航天大學出版社.2002.8</p><p>　　6)陳汝全. 實用微機與單片機控制技術. 電子科技大學出版社.1995.7</p><p>　　7)王涌. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用[J],2002(3):58-61</p><p>　　8)羅亞非. 凌陽16位單片機應用基礎[M]. 北京：北京航空航天大學出版社.200

61、3.5</p><p>　　9)李慶. Keil C51 使用詳解 V3.0[M]. 北京：北京理工大學出版</p><p>　　10)李華. MCS-51系列單片機實用接口技術. 北京航空航天大學出版社.1993,162-229</p><p>　　11)溫鋼云,黃道平. 計算機控制技術. 廣州：華南理工大學出版社.2002</p><p

62、>　　12)肖洪兵. 單片機應用技術. 自編教材</p><p>　　13)孫德輝,鄭士富. 微型計算機控制系統(tǒng). 北京：冶金工業(yè)出版社.2002</p><p>　　14)韓來吉.用 89C51實現(xiàn)急救車優(yōu)先的交通燈控制系統(tǒng)[J]</p><p>　　15)陳志強，芮延年， 城市路口交通燈多級智能控制方法的研究J.2007</p>&l

63、t;p>　　16)李廣弟. 單片機基礎. 北京：北京航空航天大學出版社.2001,56</p><p>　　17)馬忠梅等. 單片機的C語言應用程序設計. 北京航空航天出版社.1999</p><p>　　18)劉瑞新，單片機原理及應用教程，北京機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　19)李傳軍，單片機原理及應用，河南科技出版社，2006<