單片機秒表畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　課題名稱: 單片機秒表</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)字電子秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高的優(yōu)點，在計時中廣泛使用。本設(shè)計用單片機組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡單、精度高為目標。設(shè)計中包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的

2、設(shè)計。其硬件電路主要有主控制器，計時與顯示電路和啟動和停表電路等。主控制器采用單片機AT89C51。顯示電路采用共陰極LED數(shù)碼管顯示計時時間。文中設(shè)計了一種以單片機為控制核心的數(shù)字秒表。該數(shù)字秒表采用匯編語言開發(fā)，通過數(shù)碼管顯示計時結(jié)果</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51單片機；數(shù)字秒表；LED數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　目 錄</b><

3、/p><p><b>　　引 言4</b></p><p><b>　　一 概述5</b></p><p>　　1.1.設(shè)計意義5</p><p>　　1.2.設(shè)計內(nèi)容5</p><p>　　二 硬件簡介與電路設(shè)計6</p><p>　　2

4、.1.單片機AT89C51介紹6</p><p>　　2.2.復位和按鍵電路設(shè)計6</p><p>　　2.3.顯示電路的選擇與設(shè)計7</p><p>　　2.4.晶振電路與電源電路的設(shè)計8</p><p>　　2.5.總電路圖9</p><p>　　三 軟件程序設(shè)計10</p><p

5、>　　3.1.程序設(shè)計思想10</p><p>　　3.2.程序設(shè)計10</p><p>　　3.3.源程序10</p><p>　　四 軟件仿真13</p><p>　　五 總結(jié)與展望15</p><p><b>　　致謝16</b></p><p>

6、;<b>　　參考文獻17</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易

7、集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設(shè)備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。90

8、年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追9</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計以單片機為核心，設(shè)計簡單的電子秒表系統(tǒng)，使得系統(tǒng)能夠正確地運行，并

9、且可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實生活中應用廣泛，具有現(xiàn)實意義。</p><p><b>　　一、概論</b></p><p><b>　　1.1、設(shè)計意義</b></p><p>　　1.使學生掌握匯編語言程序設(shè)計的基本方法和技巧，能夠運用匯編語言編寫應用程序。提高學生分析問題、解決問題的能力以及實際動手能力。</p>

10、;<p>　　2.使學生基本掌握匯編語言程序設(shè)計的基本理論、方法和技巧、正確的使用結(jié)構(gòu)化、模塊程序設(shè)計技術(shù)。培養(yǎng)學生良好的程序設(shè)計風格。</p><p>　　3.通過單片機的定時器、計數(shù)器定時的計數(shù)原理，設(shè)計簡單的計時器系統(tǒng)，擁有正確的計時、轉(zhuǎn)換、復位功能，并同時可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實生活中廣泛應用，具有現(xiàn)實意義。</p><p><b>　　1.2、設(shè)計內(nèi)容&l

11、t;/b></p><p>　　用單片機設(shè)計一臺秒表，要求3位LED數(shù)碼顯示“秒表”，顯示時間為00～99秒，每秒自動加1，另設(shè)計一個“開始”按鍵，和一個“復位”按鍵，一個轉(zhuǎn)換鍵，可以將所計時間顯示數(shù)字轉(zhuǎn)換成分鐘顯示和秒顯示，用3位LED表示。功能可進行創(chuàng)新和改進。</p><p><b>　　硬件簡介與電路設(shè)計</b></p><p>

12、　　2.1 單片機AT89C51介紹</p><p>　　本設(shè)計的最主要的元器件就是AT89C51單片機。AT89C51單片機在一塊芯片上集成了CPU，存儲器RAM，ROM以及輸入與輸出接口電路，這種芯片習慣上被稱為單片微型計算機。</p><p>　　AT89C51單片機由CPU，振蕩器與時序電路， 4個8位的I/O端口（P0，P1，P2，P3），串行口等組成。</p>&

13、lt;p><b>　　P0口有三個功能：</b></p><p>　　1、外部擴展存儲器時，當作數(shù)據(jù)總線（如圖中的D0~D7為數(shù)據(jù)總線接口）。</p><p>　　2、外部擴展存儲器時，當作地址總線（如圖中的A0~A7為地址總線接口）。</p><p>　　3、不擴展時，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應在外部接上

14、拉電阻。</p><p>　　P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。</p><p>　　P2口有兩個功能： </p><p>　　1、擴展外部存儲器時，當作地址總線使用； 圖2-1：單片機89C51</p><p>　　2、做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻；</p><p><b&

15、gt;　　P3口有兩個功能：</b></p><p>　　除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由寄存器來設(shè)置。</p><p>　　ALE：地址鎖存控制信號</p><p>　　PSEN：外部程序存儲器讀選通信號</p><p>　　EA/VPP：訪問和序存儲器控制信號</p><p&g

16、t;　　RST：復位信號XTAL1和XTAL2 </p><p><b>　　VCC：供電電壓 </b></p><p>　　GND：接地 </p><p>　　2.2 復位和按鍵電路設(shè)計</p><p>　　本方案采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器、計數(shù)器定時和計數(shù)的原

17、理，結(jié)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路來設(shè)計計時器，將軟件、硬件結(jié)合起來。設(shè)計中包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計。其硬件電路主控制采用單片機AT89C51，顯示電路采用二位共陽極LED數(shù)碼管顯示計時時間。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(xiàn)開始/暫停、復位和分/秒顯示轉(zhuǎn)換的功能。</p><p>　　初始狀態(tài)下計時器顯示00，當按下開始/暫停鍵時，外部中斷INT0向CPU發(fā)出中斷請求，CP

18、U轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷0服務程序，即開啟定時器T0.計時采用定時器T0中斷完成，定時溢出中斷周期為1S，當一處中斷后向CPU發(fā)出溢出中斷請求，每發(fā)出一次中斷請求就對計數(shù)器單元加一，達到1次就對秒位進行加一，依次類推，直到99秒重新復位。在計時過程中，只要按下繼續(xù)/復位、分/秒顯示轉(zhuǎn)換。利用這四個鍵來實現(xiàn)秒表暫停鍵，外部中斷TNT1向CPU發(fā)出中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷1服務程序，即關(guān)閉定時器T0，調(diào)用顯示程序，實現(xiàn)暫停功能，同時將此次

19、計時時間存入中間緩沖區(qū)。再次按下繼續(xù)/暫停鍵，定時器T0再次開啟，調(diào)用中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)，秒表繼續(xù)加一。當秒表計時超過99時，則程序跳轉(zhuǎn)從0開始。</p><p>　　在秒表暫停時，按下復位開關(guān)，中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)清零，程序回到開始。而在秒表暫停時，按下分、秒顯示轉(zhuǎn)換開關(guān)，則將中間緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為以分秒顯示的狀態(tài)送入顯示區(qū)。根據(jù)要求秒表設(shè)計主要實現(xiàn)的功能是計時和顯示。因此設(shè)置了四個按鍵和二位數(shù)碼管顯示時間，四個按

20、鍵分別是開始、繼續(xù)/暫停、的全部功能，而二位數(shù)碼管則能顯示最多99秒的計時。</p><p><b>　　圖2-2：按鍵電路</b></p><p>　　2.3 顯示電路的選擇與設(shè)計</p><p>　　對于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動電路，而且液晶顯示作為一種被動顯示，可視性差，不適合遠距離觀

21、看：對于具有驅(qū)動電路和單片機接口的液晶顯示模塊，一般多采用并行接口，對單片機的接口要求較高，占用資源多：另外，AT89C51單片機本身無專門的液晶驅(qū)動接口。而數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有亮度高、響應速度快、防潮防濕性能好、溫度特性極性、價格便宜、易于購買等優(yōu)點，而且有遠距離視覺效果，很適合夜間或是遠距離操作。因此，本設(shè)計的顯示電路采用8段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。 </p><p><b>　　圖2-

22、3：顯示電路</b></p><p>　　2.4 晶振電路和電源電路的設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)總電路除以上的顯示電路，按鍵電路和復位電路組成外，其次還剩晶振電路和電源電路。再將單片機與以上各部分電路合理的連接就組成了系統(tǒng)總電路。AT89C51單片機為主電路的核心部分，各個電路均為和單片機相連接，由單片機統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個電路的運行工作。</p><p&g

23、t;　　AT89C51單片機提供了XTAL1和XTAL2兩個專用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個專用引腳即可為單片機提供時鐘脈沖，但在焊接晶振電路時要盡量使晶振電路靠近單片機，這樣可以為單片機提供穩(wěn)定的時鐘脈沖。 </p><p><b>　　圖2-4震蕩電路</b></p><p><b>　　3.5總電路圖</b&g

24、t;</p><p><b>　　圖2-5：總電路圖</b></p><p><b>　　三、軟件程序設(shè)計</b></p><p>　　3.1 程序設(shè)計思想</p><p>　　本設(shè)計采用了匯編語言編寫，匯編語言由于采用了助記符號來編寫程序，比用機器語言的二進制代碼編程要方便些，在一定程度上簡化了

25、編程過程。匯編語言的特點是用符號代替了機器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對應，基本保留了機器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機器并較好發(fā)揮機器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。</p><p>　　在程序設(shè)計過程中，為了有效的完成任務，把所有完成的任務精心的分割成若干個相互獨立但相互有仍可有聯(lián)系的任務模塊，這些任務模塊使得任務變得相對單純，對外的數(shù)據(jù)交換相對簡單，容易編寫，容易檢測，容易閱讀和維護。這種程序設(shè)計思想

26、稱為模塊化程序設(shè)計思想。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好的理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。程序的主要模塊有：主程序、顯示程序、定時溢出中斷服務程序、外部中斷服務程序。</p><p><b>　　3.2 程序設(shè)計</b></p><p>　　因為秒表設(shè)計相對較為簡單，因此在軟件設(shè)計中我們一般采用模塊化程序設(shè)計的方法。模塊是一個具有獨立功能

27、的程序，可以單獨設(shè)計、調(diào)試與管理，模塊可分為功能模塊和控制模塊兩類。我們通過模塊化程序設(shè)計可按適當?shù)脑瓌t把一個情況復雜、規(guī)模較大的程序系統(tǒng)劃分為一個個較小的、功能相關(guān)而又相對獨立的模塊。每個小的模塊完成一個確定的功能，在這些小的模塊之間建立必要的聯(lián)系，互相協(xié)作完成整個程序要完成的功能。它具有明顯的優(yōu)點，把一個多功能的復雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠

28、性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。</p><p>　　其中的模塊即為子程序，子程序是功能獨立的程序段。子程序的基本思想是編寫一次，可以重復使用。子程序的形式可以是一個程序文件，也可以是一個過程或函數(shù)。子程序總被其他程序調(diào)用而不單獨執(zhí)行，這與主程序相對。</p><p>　　這個主程序也是由多個子程序模塊組成，各程序模塊都要完成一個明確的任務，實現(xiàn)某個具體的功能，復位，計數(shù)和顯示等，在具體需要

29、時調(diào)用相應的模塊即可。</p><p><b>　　3.3 源程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　MA

30、IN:MOV IE,#82H</p><p>　　MOV TMOD,#01H</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　MOV R1,#00H</p><p>　　MOV R2,#00H</p><p

31、>　　MOV R3,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　LP:MOV TH0,#0D8H</p><p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR<

32、/p><p>　　MOV P2,#01H</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LL:JBC TF0,DP</p><p><b>　　SJMP LL</b></p><p>　　DP:MOV P1,#0FEH</p><

33、;p>　　JB P1.3,LK</p><p><b>　　INC R2</b></p><p>　　CJNE R2,#10,LK</p><p>　　MOV R2,#00H</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#10,

34、LK</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　CJNE R1,#6,SA</p><p>　　MOV R3,#01H</p><p>　　SA:CJNE R1,#10,LK</p><p>　　LJ

35、MP MAIN </p><p>　　LK:MOV P1,#0FEH</p><p>　　JNB P1.4,MAIN</p><p>　　MOV TH0,#0D8H</p><p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p>　　MOV P1,#0FEH</p><p><b>

36、　　MOV A,R1</b></p><p>　　JB P1.5,AZ</p><p>　　CJNE R3,#01H,AZ</p><p><b>　　MOV R5,#6</b></p><p><b>　　SUBB A,R5</b></p><p>　　AZ:

37、MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#02H</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　LR:JBC TF0,LQ</p><p><b>　　SJMP LR</b></p><p>　　LQ:MOV TH0,#

38、0D8H</p><p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p>　　MOV P2,#04H</p><p>　　MOV P0,#0BFH</p><p>　　KL:JBC TF0,HD</p><p><b>　　SJMP KL</b></p><p>　　HD

39、:MOV TH0,#0D8H</p><p>　　MOV TL0,#0F0H</p><p>　　MOV P1,#0FEH</p><p>　　JB P1.5,SD</p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p><b>　　AJMP QW</b>&l

40、t;/p><p>　　SD:MOV A,R4</p><p>　　QW:MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P2,#08H</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　HK:JBC TF0,LP</p><p><

41、b>　　SJMP HK</b></p><p>　　TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H</p><p>　　DB 92H,82H,0F8H,80H,90H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　四 軟件仿真</b><

42、;/p><p>　　利用Keil軟件對源程序進行編譯，編譯成功后，把編譯結(jié)果保存。然后根據(jù)我們的軟件在PROTEUS中設(shè)計出相應的硬件電路，并將該電路保存到與WAVE程序相同的文件夾中，最后將程序裝載到單片機中，通過ISIS7PROTEUS仿真，看程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預想的功能。</p><p><b>　　仿真圖如下所示：</b></p><p>&

43、lt;b>　　五 總結(jié)與展望</b></p><p>　　本篇論文是利用單片機和接口外圍電路組成的電子秒表電路。 整個電路由硬件電路和軟件程序兩部分組成。硬件電路使用原件少，電路結(jié)構(gòu)簡單，功能強；軟件程序設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，思路清晰，利用詢問程序?qū)Ω鞣N事件進行處理，提高微處理器的工作效率。</p><p>　　硬件電路由單片機AT89C51、3位LED數(shù)碼管顯示電路、按鍵電路等

44、構(gòu)成。系統(tǒng)總電路由以上設(shè)計的顯示電路，時鐘電路，按鍵電路和復位電路組成，只要將單片機與以上各部分電路合理的連接就組成了系統(tǒng)總電路。AT89C51單片機為主電路的核心部分，各個電路均和單片機相連接，由單片機統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個電路的運行工作。</p><p>　　通過以上設(shè)計已經(jīng)將各部分電路與單片機有機的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計大功告成，剩下的部分就是對單片機的編程，使單片機按程序進行，實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能。&l

45、t;/p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過這么長時間的奮戰(zhàn)，我們組的畢業(yè)設(shè)計終于完成了，這次的畢業(yè)設(shè)計相對于以前的課程設(shè)計，多了很多思考，使我對一些知識有了更深刻的認識，也使我明白了學習是不斷積累的過程。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，也是對自己能力的一種提高。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計，我感觸最深了就是一

46、句固話：萬事開頭難。還沒開始做的時候，有一種無從下手，怕做的感覺，但是當我真正開始做了時候，覺得還是可以做下去的，通過查閱大量的有關(guān)資料，與同學們交流經(jīng)驗，一點一點的將畢業(yè)設(shè)計完善。到了現(xiàn)在做完了，也覺得沒什么了，其實就是對自己以前的知識和能力的一個檢驗。</p><p>　　總之，知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值，有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真正的學會了。

47、這次設(shè)計使我體會到了再創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅，雖然做的不是太好，但是樹立了我對自己工作能力的信心，相信會對今后的工作生活有重要的影響，讓我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　李法春，《單片機原理及接口技術(shù)案例教程》</p><p>　　張培仁，《單片機原理與應用》</p>&

48、lt;p>　　雷麗文，《微機原理與接口技術(shù)》</p><p>　　李華，《MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)》</p><p>　　余發(fā)山，《單片機原理及應用技術(shù)》</p><p>　　楊凌霄,《微型計算機原理及應用》</p><p>　　楊寧，《單片機與控制技術(shù)》</p><p>　　王閃，《AT89系列單片機