基于89c51單片機(jī)的秒表課程設(shè)計(jì)

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(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用也越來越廣泛，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也逐步加深。秒表計(jì)時(shí)器常常用于體育競(jìng)賽及各種其他要求有較精確時(shí)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(jī)械計(jì)時(shí)器相同，即按一下啟/停開關(guān)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，再按一下啟/停開關(guān)計(jì)時(shí)終止。而復(fù)位開關(guān)可以在任何情況下使用，即使在計(jì)時(shí)過程中，只要按一下復(fù)

2、位開關(guān)，計(jì)時(shí)應(yīng)立即終止。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)方案及原理</b></p><p>　　以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個(gè)秒表，具有計(jì)時(shí)功能，按鍵有啟動(dòng)計(jì)時(shí)、數(shù)據(jù)清零、停止、時(shí)間顯示。</p><p>　　采用3個(gè)LED數(shù)碼管顯示時(shí)間，計(jì)時(shí)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”、“暫停”、“復(fù)位”，按“開始”按

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

4、位的，另外89C51內(nèi)部有1個(gè)位處理器；</p><p>　　(2)R0M：4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)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(chǔ)器，容量小，但作用大；</p><p>　　(4)I/O口：P0-P3，共4個(gè)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(gè)

5、中斷源，3個(gè)內(nèi)部中斷，2個(gè)外部中斷；</p><p>　　(6)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)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(shí)鐘振蕩器為CPU提供時(shí)鐘信號(hào)；</p><p>　　(9)總線控制：89C51對(duì)外提供若干控制總

6、線，便于系統(tǒng)擴(kuò)展。</p><p>　　89C51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)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(shí)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(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位操作。</p><p>　　采用3個(gè)

7、LED數(shù)碼管，LED是七段顯示器，內(nèi)部有7個(gè)條形發(fā)光二極管和1個(gè)小圓點(diǎn)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(jì)</b></p><p><b>　　(1)秒表的初始化</b></p><p>　　根據(jù)程序流程圖，先進(jìn)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(zhǔn)備；②將數(shù)碼管全部置零，使其處于秒表計(jì)時(shí)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(jì)時(shí)程序備用；④將定時(shí)器0置于工作方式1，并為其裝入計(jì)時(shí)預(yù)置數(shù)D8FE（因?yàn)槌绦蜻\(yùn)行過程中占用的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致一定誤差，此為經(jīng)實(shí)物測(cè)試之后的修正值），即將定時(shí)器定為每10ms溢出；⑤開總中斷允許和定時(shí)器0中斷允許。初始化完成后，即進(jìn)入之后的按鍵掃描程序。</p><p><

9、;b>　　(2)按鍵檢測(cè)程序</b></p><p>　　輪流檢測(cè)開始計(jì)時(shí)(P3.2)、暫停計(jì)時(shí)(P3.3)、秒表清零(P3.4)三個(gè)按鍵。若發(fā)現(xiàn)有一個(gè)按鍵出現(xiàn)低電平（可能被按下），則延時(shí)10ms（調(diào)用延時(shí)子程序DELAY），延時(shí)完成后，若發(fā)現(xiàn)低電平消失，則說明該按鍵實(shí)際上未被按下，此時(shí)轉(zhuǎn)回按鍵檢測(cè)處繼續(xù)檢測(cè)；若發(fā)現(xiàn)仍然是低電平，則說明此鍵確實(shí)被按下了，此時(shí)就跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序標(biāo)號(hào)處，執(zhí)行相應(yīng)的功

10、能。</p><p><b>　　(3)開始計(jì)時(shí)</b></p><p>　　若確認(rèn)“開始計(jì)時(shí)”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標(biāo)號(hào)“RUN”處，將定時(shí)器0計(jì)時(shí)允許控制位TR0置位，則定時(shí)器開始運(yùn)行。此動(dòng)作完成后，返回按鍵檢測(cè)程序，等待操作者的下一次指令。</p><p><b>　　(4)計(jì)時(shí)程序</b></p>&

11、lt;p>　　定時(shí)器0計(jì)時(shí)至10ms，溢出，引發(fā)中斷，程序跳轉(zhuǎn)至定時(shí)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(jì)時(shí)單位是0.1s，即100ms，因此需加入軟件計(jì)時(shí)，使定時(shí)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(shí)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(jìn)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(jì)時(shí)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(jìn)位子程序SECOND，向秒位進(jìn)位，之后，繼續(xù)照常向毫秒位送數(shù)。</p><p><b>　　(6)暫停計(jì)時(shí)</b></p><p>　　若確認(rèn)“暫停計(jì)時(shí)”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標(biāo)號(hào)“PAUSE”處，將定時(shí)器0計(jì)時(shí)允許控制位TR0置零，則定時(shí)器暫停運(yùn)行。此動(dòng)作完成后，返回按鍵檢測(cè)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(rèn)“秒表清零”鍵被按下，則跳轉(zhuǎn)至程序標(biāo)號(hào)“STOP”處，將TR0置零，關(guān)閉定時(shí)器0運(yùn)行。并且將數(shù)碼管、工作寄存器、定時(shí)器0預(yù)置數(shù)全部重置，使其處于秒表計(jì)時(shí)的初始狀態(tài)。此動(dòng)作完成后，返回按鍵檢測(cè)程序，等待操作者的下一次指令。</p><p><b>　　(8)延時(shí)程序</b></p><

15、p>　　用于按鍵延時(shí)防抖，延時(shí)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(jìn)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(gè)按鈕為計(jì)時(shí)按鈕，點(diǎn)擊開始計(jì)時(shí)；第二個(gè)按鈕為暫停按鈕，點(diǎn)擊則暫停計(jì)時(shí)；第三個(gè)

17、按鈕為復(fù)位按鈕，點(diǎn)擊后秒表復(fù)位歸零。三個(gè)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(jì)中秒表雖然是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的功能，但要在單片機(jī)中使用匯編語言來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，仍然花了我不少心思。</p><p>　　首先是計(jì)時(shí)的問題，由于單片機(jī)計(jì)時(shí)器最大只能計(jì)時(shí)6

18、5.5ms，因此要實(shí)現(xiàn)毫秒位的變化，我采用了軟件計(jì)時(shí)的方法，單片機(jī)只需計(jì)時(shí)10ms，然后用軟件重復(fù)10次，即可達(dá)到計(jì)時(shí)100ms的目的。</p><p>　　顯示方面，為了使編程簡(jiǎn)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(shí)物的制作帶來了不便。在以后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用中我會(huì)努力加深動(dòng)態(tài)掃描顯示的理解，爭(zhēng)取熟練運(yùn)用。</p><p>　　根據(jù)書本知識(shí)，我們一開始只給P

19、0口加上了上拉電阻，但是實(shí)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(dòng)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(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)候書本上的知識(shí)需要經(jīng)過實(shí)踐的改進(jìn)，才能運(yùn)用到實(shí)際中。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)鞏固了我的基礎(chǔ)知識(shí)，提高了我的應(yīng)用水平，鍛煉了我的動(dòng)手能力，使我受益匪淺。然而，在吸取經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，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(shí)也掌握得更加扎實(shí)了。</p><p>　　在今后的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中，我將繼續(xù)努力鉆研，提高自己，爭(zhēng)取在學(xué)術(shù)和記憶上獲得更大的進(jìn)步。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張毅剛, 彭喜元.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].人民郵

21、電出版社.</p><p>　　[2]單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)原理、開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例 孫進(jìn)平等編著 </p><p>　　[4]單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)器0中斷的地址入口</p><p>　　AJMP TIME0 ;定時(shí)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(shí)器0工作于方式1</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p>

26、<p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時(shí)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(shí)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(shí)防抖</p><p>　　JB P3.2,L1 ;</p><p>　　AJMP RUN ;確認(rèn)計(jì)時(shí)鍵被按下，開始/繼續(xù)計(jì)時(shí)</p><p>　　L2:JB P3.3,L3 ;&l

28、t;/p><p>　　LCALL DELAY ;按鍵延時(shí)防抖</p><p>　　JB P3.3,L2 ;</p><p>　　AJMP PAUSE ;確認(rèn)暫停鍵被按下，暫停計(jì)時(shí)</p><p>　　L3:JB P3.4,L1 ;</p><p>　　LCALL DE

29、LAY ;按鍵延時(shí)防抖</p><p>　　JB P3.4,L3 ;</p><p>　　AJMP STOP ;確認(rèn)清零鍵被按下，秒表重置</p><p>　　RUN: ;計(jì)時(shí)鍵按下，跳轉(zhuǎn)至此</p><p>　　SETB TR0 ;定時(shí)器0開始/

30、繼續(xù)運(yùn)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(shí)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(jì)時(shí)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(jìn)位了嗎？)</p><p>　　MOV R0,#00H

33、 ;</p><p>　　LCALL SECOND ;到了，R0清零，調(diào)用進(jìn)位子程序SECOND，向秒位進(jìn)位</p><p>　　GET: ;沒到，跳過進(jìn)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(shí)器0重新預(yù)置數(shù)</p><p>

35、;　　RETI ;中斷返回</p><p>　　SECOND: ;秒位進(jìn)位子程序</p><p>　　PUSH ACC ;</p><p>　　PUSH PSW ;將ACC和PSW推入堆棧保護(hù)</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(jìn)位了嗎？</p><p>　　MOV R1,#0AH ;</p><p>　　LCALL SECOND1 ;到了。R1重置，調(diào)用進(jìn)位子程序SECOND1

37、，向十秒位進(jìn)位</p><p>　　GET1: ;沒到，跳過進(jìn)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(jìn)位子程序</p><p>　　PUSH ACC ;</p><p>　　PUSH PSW ;將AC

39、C和PSW推入堆棧保護(hù)</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(jì)時(shí)器0停止計(jì)時(shí)</p><p>　　MOV TH0,#0D8H ;</p><p>　　MOV TL0,#0FEH ;定時(shí)器0預(yù)置數(shù)</p><p>　　AJMP READ

44、 ;</p><p>　　DELAY: ;延時(shí)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