課程設(shè)計報告—基于單片機的電子秒表設(shè)計

1、<p>　　《自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計</p><p>　　設(shè)計題目： 基于單片機的電子秒表設(shè)計</p><p><b>　　學(xué) 生： </b></p><p>　　專 業(yè)：自動化</p><p><b>　　班級學(xué)號： </b></p><p>&

2、lt;b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　設(shè)計時間：2012.6.26</p><p>　　《自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　設(shè)計題目：基于單片機的電子秒表設(shè)計 </p><p><b>　　一、設(shè)計實驗條件</b&

3、gt;</p><p>　　地 點：過程控制實驗室</p><p>　　實驗設(shè)備：實驗臺、PC機</p><p><b>　　二、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1、根據(jù)題目要求進行資料收集及方案的設(shè)計。 2、利用Proteus軟件，完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，包括：繪制工作原理結(jié)構(gòu)圖；編寫控制主程序及顯示等子程序

4、；完成Proteus仿真驗證。具體功能為：使用51系列單片機的定時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)功能，外部擴展2位LED數(shù)碼管，要求顯示0-99秒的計時，并具有清零、暫停及復(fù)位功能。</p><p>　　3、撰寫課程設(shè)計說明書</p><p>　　三、設(shè)計說明書的內(nèi)容</p><p>　　設(shè)計題目與設(shè)計任務(wù)（設(shè)計任務(wù)書）</p><p>　　前言（緒

5、論）(設(shè)計的目的、意義等)</p><p><b>　　主體設(shè)計部分</b></p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　四、設(shè)計時間與設(shè)計時間安排</p><p>　　1、設(shè)計時間：

6、 2周</p><p>　　2、設(shè)計時間安排： </p><p>　　[摘要] 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的發(fā)展, 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。時間是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個物理量。測量時間的基本方法是使用秒表直接測量。其中秒表的精度是人們最關(guān)心的，這就要求它的計時最小單位足夠小，顯示模塊的靈敏度足夠高。

7、其中采用單片機進行控制的計時系統(tǒng)就是一個典型的例子，它為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的測量手法。單片機使得一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本篇論文討論了簡單的數(shù)字秒表的設(shè)計與制作 ，采用LED液晶模塊進行顯示。其中單片機通過定時器中斷的方式產(chǎn)生了10ms的最小計時單位，通過加一后判斷的方式依次進行處理，將每個單位進行十進制處理后進行顯示。[1]</p><p>　　[關(guān)鍵詞] AT89C51單片

8、機；keil；proteus；秒表。</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.1設(shè)計目的和意義：</p><p>　　秒表計時器是電器制造，工業(yè)自動化控制、國防、實驗室及科研單位理想的計時儀器，它廣泛應(yīng)用于各種繼電器、電磁開關(guān)，控制器、延時器、定時器等的時間測試。</p><p>　　有關(guān)計

9、時鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個演變階段。</p><p>　　一、從大型鐘向小型鐘演變。</p><p>　　二、從小型鐘向袋表過渡。</p><p>　　三、從袋表向腕表發(fā)展。</p><p>　　每一階段的發(fā)展都是和當(dāng)時的技術(shù)發(fā)明分不開的。</p><p>　　本課題是基于單片機的數(shù)字秒表系統(tǒng)設(shè)計，其利用單片機

10、作為系統(tǒng)的主要控制器，通過單片機自身的定時計數(shù)器溢出標(biāo)志產(chǎn)生最小計時單元，經(jīng)過變量的累加和判斷后，將數(shù)據(jù)送入液晶屏顯示。本人的主要是運用AT89C51單片機作為主控制單元及數(shù)據(jù)處理單元。</p><p>　　1.2設(shè)計任務(wù)與要求:</p><p>　　1、設(shè)計一個顯示0～99s計時的秒表；</p><p>　　2、要求有三個按鈕：開始，暫停，清零；</p>

11、;<p>　　3、使用51系列單片機的定時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)功能；</p><p>　　4、外部擴展2位LED數(shù)碼管。</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的要求，確定系統(tǒng)的總體方案如圖1所示。</p>

12、<p>　　2.2.1 單片機的選型</p><p>　　本課題在選取單片機時，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機的經(jīng)驗，并根據(jù)自己的實際情況，  選擇了AT89C51。</p><p>　　AT89C51單片機采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖1.2為引腳排列圖， 40條引腳說明如下：[2]</p><p>　　主電源引腳Vss和Vcc<

13、/p><p><b>　?、?Vss接地</b></p><p>　?、?Vcc正常操作時為+5伏電源</p><p>　　外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　① XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。 </p><

14、p>　?、?XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。</p><p>　　圖1.2 AT89C51單片機引腳圖</p><p>　　控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp</p><p>　　① RST/VPD 當(dāng)振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由

15、低到高跳變），將使單片機復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　?、?ALE/正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE 端

16、可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）</p><p>　?、?外部程序存儲器讀選通信號輸出端，在從外部程序存儲取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個機器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動八LSTTL輸入。</p><p>　　④ /Vpp、/Vpp為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時，訪問內(nèi)部程序

17、存儲器，當(dāng)/Vpp為低電平時，則訪問外部程序存儲器。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。</p><p>　　輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。</p><p>　?、?P0口（P0.0 - P0.7）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它

18、是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個LSTTL負(fù)載。</p><p>　　② P1口（P1.0 - P1.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負(fù)載。</p><p>　?、?P2口（P2.0 - P2.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(吸收

19、或輸出電流)四個LSTTL負(fù)載。</p><p>　　④ P3口（P3.0 - P3.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負(fù)載。</p><p>　　2.2.2 按鈕電路的設(shè)計</p><p>　　2.2.3 LED顯示的設(shè)計</p><p>　　顯示部分由一個共陽極兩位數(shù)碼管構(gòu)成，P0作為

20、段選，P2.0作為個位位選，P2.1作為十位位選。[3]</p><p><b>　　2.2 整體電路圖</b></p><p>　　2.3 系統(tǒng)所用元器件</p><p>　　本系統(tǒng)所用的元器件清單如表所示：[4]</p><p><b>　　軟件流程及程序設(shè)計</b></p>&

21、lt;p>　　3.1 軟件系統(tǒng)流程圖</p><p><b>　　3.2 程序</b></p><p>　　STRT EQU P2.5</p><p>　　STP EQU P2.6</p><p>　　CLRR EQU P2.7</p><p>　　ORG 00H</p>

22、<p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0BH</p><p>　　AJMP T0INT</p><p><b>　　ORG 30H</b></p><p>　　MAIN: MOV R0,#20H</p><p>　　MOV TMOD,

23、#01H </p><p>　　MOV TH0,#3CH </p><p>　　MOV TL0,#0B0H </p><p>　　MOV DPTR,#TABLE</p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　SETB

24、 ET0</b></p><p>　　k1: LCALL DISP </p><p>　　JB STRT,K2</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　JNB STRT,$-3</p><p>　　AJMP START</p><p>　　k2: JB STP

25、,K3</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　JNB STP,STOP</p><p>　　K3: JB CLRR,K1</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　JNB CLRR,CLEAR </p><p><b>　　AJMP K3&l

26、t;/b></p><p>　　START: SETB TR0</p><p><b>　　AJMP K1</b></p><p>　　STOP: CLR TR0</p><p><b>　　AJMP K2</b></p><p>　　CLEAR: CLR TR

27、0</p><p>　　MOV 40H,#0</p><p><b>　　AJMP K1</b></p><p>　　T0INT: MOV TH0,#3CH </p><p>　　MOV TL0,#0B0H </p><p>　　DJNZ R0,RTI</p>&

28、lt;p>　　MOV R0,#20</p><p>　　MOV A,40H</p><p>　　CJNE A,#99,ADD1</p><p>　　MOV 40H,#00H</p><p><b>　　CLR TR0</b></p><p><b>　　AJMP RTI

29、</b></p><p>　　ADD1: ADD A,#01H</p><p>　　MOV 40H,A</p><p>　　RTI: RETI </p><p>　　DISP: MOV A,40H</p><p>　　MOV B,#10</p><p

30、>　　DIV AB ;//當(dāng)前值除以10</p><p>　　MOV 20H,A ;//得出的商送給十位</p><p>　　MOV 21H,B ;//得出的余數(shù)送給個位</p><p>　　CLR P2.0</p><p>　　SETB P2.1</p><p>

31、　　MOV A,20H ;//十位顯示</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P0,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　CLR P2.1</p><p>　　SETB P2.0</p><p>　

32、　MOV A,21H ; //個位顯示</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P0,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: ;誤差 0us</p><p>　　MOV R6,#01H</

33、p><p><b>　　DL0:</b></p><p>　　MOV R5,#61H</p><p>　　DJNZ R5,$</p><p>　　DJNZ R6,DL0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TABLE:

34、DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H ;//共陽極0-9顯示代碼</p><p>　　DB 92H,82H,0F8H,80H,90H</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟

35、件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們設(shè)計好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過聯(lián)合調(diào)試，才能驗證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實用產(chǎn)品。[5]</p><p>　　4.1硬件調(diào)試　　硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試，單元電路試驗在硬件電路設(shè)計時已經(jīng)進行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯誤（如錯線、開

36、路、短路等）。這種調(diào)試可單獨模擬進行，也可通過開發(fā)裝置由軟件配合進行，硬件聯(lián)機調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進行。</p><p>　　本設(shè)計硬件是用proteus上的部件搭建而成的，在proteus的軟件中進行連線仿真模擬。 4.2軟件調(diào)試</p><p>　　由于本設(shè)計簡單所以是一邊在keil軟件上修改程序一邊生成HEX文件，并在proteus軟件中直接導(dǎo)入AT89C51芯片運行并觀

37、察結(jié)果，其中在proteus上對keil軟件進行聯(lián)調(diào)，查錯時可以通過調(diào)試?yán)锩娴膯尾竭\行、進入子函數(shù)內(nèi)部和設(shè)置斷點分析。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文主要從硬件方面說明設(shè)計的總體思路和設(shè)計的實現(xiàn)過程，預(yù)期的設(shè)計目的是：能夠?qū)崿F(xiàn)秒表的基本功能，正常計時0～99s.在設(shè)計過程中，曾經(jīng)遇到很多的障礙，設(shè)計圖經(jīng)過許多次的修改最后才定下來，但

38、在調(diào)試的過程中又出現(xiàn)了問題，需要修改原理圖；比如硬件的布局，要作到使連接的線路最短，并不沒有想象中的那么容易；再焊接過程中稍不注意就會出現(xiàn)管腳的錯位，有些在硬件測試過程中才檢查出來。</p><p>　　在設(shè)計中有好多問題都是因為理論知識不扎實，在有些管腳的置零置一上,概念的模糊,這使作者明白要把所學(xué)到的理論轉(zhuǎn)化為實踐需要一段努力學(xué)習(xí)的過程；在做一個設(shè)計的過程中，一定要注意理論和實踐同步進行，光有理論知識還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)

39、不夠的，要用時間去檢驗理論，用理論指導(dǎo)實踐。</p><p>　　最近幾年，科學(xué)發(fā)展很快，滲透在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域。通過課程設(shè)計我們有了更深的認(rèn)識,只有在設(shè)計制作的過程中不斷的學(xué)習(xí)才能有更新的進步.不論在什么地方,什么崗位我門都要以學(xué)為主.學(xué)以學(xué)以置用.才能把我們的工作做的更好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>

40、　　[1] 吳金戎，沈慶陽，郭庭吉. 8051單片機實踐與應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[2] 樓然苗，李光飛. 51系列單片機設(shè)計實例[M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[3] 李鴻. 單片機原理及應(yīng)用[M]. 湖南：湖南大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[4] 何立民. 單片機高級教程[M