數(shù)字式秒表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　數(shù)字式秒表</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 數(shù)字式秒表 </p><p>　　學(xué) 院 礦業(yè)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣與自動(dòng)化 </p><p><b>　　摘 要</b></p

2、><p>　　單片機(jī)是集CPU，RAM，ROM，定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。他體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上。而51單片機(jī)是各單片機(jī)中最位典型和最有代表性的一種。本文通過(guò)對(duì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)定時(shí)，時(shí)鐘，日歷顯示功能的時(shí)間系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，介紹了51單片機(jī)，液晶顯示屏LCD1602，時(shí)鐘芯片DS1302等。本以此設(shè)計(jì)一個(gè)智能電子鐘系統(tǒng)，本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)其基本的計(jì)時(shí)功能，并添加了年月日的計(jì)時(shí)顯示功能

3、，秒表功能，鬧鐘功能，并能夠自定義任意時(shí)刻開(kāi)/關(guān)屏等多種功能。本文設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的秒表模擬系統(tǒng)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)實(shí)現(xiàn)起、停、歸零操作，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)秒表計(jì)時(shí)，并用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示計(jì)時(shí)結(jié)果，其結(jié)果范圍為0~99.9秒。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，秒表，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，AT89C51單片機(jī)。</p><p><

4、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　0.綜述：1 </b></p><p>　　1.總體設(shè)計(jì)內(nèi)容1 </p><p>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2 </p><p>　　2.1單片機(jī)的選用：2 </p><p>　　2.2單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)4 &l

5、t;/p><p>　　3軟件設(shè)計(jì)分析4 </p><p>　　3.1程序流程圖：4 </p><p>　　3.2子程序模塊設(shè)計(jì)：7 </p><p>　　4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果8 </p><p>　　5系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)9 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)體會(huì)10 </p><p

6、><b>　　參考文獻(xiàn)11 </b></p><p>　　附錄1 元件清單12 </p><p>　　附錄2 系統(tǒng)電路圖13 </p><p>　　附錄3 源程序14 </p><p><b>　　0. 綜述：</b></p><p>　　中國(guó)使用單片機(jī)的

7、歷史只有短短的30年，在初始的短短五年時(shí)間里發(fā)展極為迅速?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù) 處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。以前沒(méi)有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來(lái)的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長(zhǎng)期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

8、在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來(lái)完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來(lái)將會(huì)有更多的人來(lái)接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá)3億片，且每年以大約20%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。

9、 所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國(guó)是有著廣闊前景的。 </p><p>　　1.總體設(shè)計(jì)內(nèi)容

10、 </p><p>　　1、利用單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷設(shè)計(jì)秒表，從而實(shí)現(xiàn)秒、十分之一秒的計(jì)時(shí)。</p><p>　　2、綜合運(yùn)用所學(xué)的《單片機(jī)原理與應(yīng)用》理論知識(shí)，通過(guò)實(shí)踐加強(qiáng)對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，具備設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。 3、 通過(guò)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)加深對(duì)單片機(jī)掌握定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程原理的全面認(rèn)識(shí)復(fù)習(xí)和掌握，對(duì)單片機(jī)實(shí)際的應(yīng)用作進(jìn)一步的了解。

11、 4、 通過(guò)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力。認(rèn)識(shí)單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用的廣泛性，實(shí)用性。 本系統(tǒng)利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，通過(guò)采用proteus仿真軟件來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)。模擬利用AT89C51單片機(jī)、LED數(shù)碼管以及控件來(lái)控制秒表的計(jì)數(shù)以及計(jì)數(shù)的開(kāi)啟/暫停/繼續(xù)與復(fù)位！ 其中有兩個(gè)數(shù)碼管用來(lái)顯示數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)碼管顯示秒（兩位），另一個(gè)數(shù)碼管顯示十分之一秒，十分之一秒的數(shù)碼管計(jì)數(shù)從0~9，滿十進(jìn)一后顯示秒的數(shù)

12、碼管的數(shù)字加一，并且十分之一秒顯示清零重新從零計(jì)數(shù)。計(jì)秒數(shù)碼管采用兩位的數(shù)碼管，當(dāng)計(jì)數(shù)超過(guò)范圍是所有數(shù)碼管全部清零重新計(jì)數(shù)。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　Atmel89C51單片機(jī)芯片一個(gè)、LED數(shù)碼顯示管三個(gè)，低壓電源、開(kāi)關(guān)（按鈕）兩個(gè)、電阻、電容及導(dǎo)線若干。芯片介紹：AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存

13、儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，AT

14、MEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　2.1單片機(jī)的選用：</p><p>　　Atmel89C51單片機(jī)的主要特點(diǎn):·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0H

15、z-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 </p><p>　　由于條件限制本系統(tǒng)采用軟件模擬硬件系統(tǒng)，采用proteus軟件進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)及調(diào)試工作。</p><

16、p>　　圖1 共陽(yáng)極七段數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　圖2  Atmel89C51單片機(jī)外部引腳圖</p><p>　　2.2單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路</p><p><b>　　3軟件設(shè)計(jì)分析</b></p><p><b

17、>　　3.1程序流程圖：</b></p><p><b>　?。?）定時(shí)器1程序</b></p><p>　　用定時(shí)器0實(shí)現(xiàn)定時(shí)1秒，定時(shí)器1實(shí)現(xiàn)定時(shí)10毫秒，定時(shí)初值都是0D8F0H，</p><p>　　這里只寫定時(shí)1秒的流程圖，如下所示：</p><p>　　圖5 定時(shí)1秒流程圖</p&g

18、t;<p>　　（2）主程序：采用分支結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)按鍵的掃描，判斷要實(shí)現(xiàn)什么功能，然后通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的功能。</p><p><b>　　圖6 系統(tǒng)總流程圖</b></p><p>　　3.2子程序模塊設(shè)計(jì)：</p><p><b>　　延時(shí)功能的函數(shù)</b></p><p&g

19、t;　　根據(jù)選用芯片的內(nèi)部晶振周期與程序的執(zhí)行周期推算出程序執(zhí)行的經(jīng)驗(yàn)延時(shí)。</p><p>　　void delay() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　for(i=90;i>0;i--

20、)</p><p>　　for(j=200;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　時(shí)間進(jìn)位函數(shù)</b></p><p>　　從毫秒記起，每次自加滿10進(jìn)入下一

21、循環(huán)即進(jìn)一位。</p><p>　　void setTime() </p><p>　　{ </p><p>　　second10++;</p><p>　　if(second10==10) /*當(dāng)十分之一秒計(jì)數(shù)到十后從零重新計(jì)時(shí)*/</p><p><b

22、>　　{</b></p><p>　　second10=0; /*同時(shí)秒計(jì)時(shí)個(gè)位加一*/</p><p>　　second1++;</p><p>　　if(second1==10) /*當(dāng)秒計(jì)數(shù)個(gè)位到十后從零重新計(jì)時(shí)*/</p><p><b>

23、　　{</b></p><p>　　second1=0;</p><p>　　second2++; /*同時(shí)秒計(jì)時(shí)十位加一*/</p><p>　　if(second2==6)</p><p>　　second2=0;</p><p><b>　　}</b>&

24、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　LED管輸數(shù)據(jù)并使之顯示子程序</p><p>　　通過(guò)給P3送入不同值，給十秒與秒顯示LED送入顯示值。P2為單獨(dú)LED顯示毫秒。</p><p>　　void dispac

25、t() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P3=0xfe; </p><p>　　P0=table1[second1]; </p><p><b>　　del

26、ay();</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　　P0=table1[second2];</p><p><b>　　delay();</b></p><p>　　P2=table0[second10];</p><p&

27、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　4系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果</b></p><p>　　利用51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)1/100秒表，最大能顯示99.99秒，具有置位，復(fù)位，啟停等功能。用C語(yǔ)言編程，數(shù)碼管顯示！</p><p>　　圖7 調(diào)試運(yùn)行結(jié)果</p><p><b>　

28、　5系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次的秒表設(shè)計(jì)，我對(duì)一些專業(yè)知識(shí)和電子設(shè)計(jì)有了更深的了解，同時(shí)也嘗試著去應(yīng)用自己的所掌握的知識(shí)。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)已學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和單片機(jī)的綜合應(yīng)用，同時(shí)加上電路等知識(shí)，設(shè)計(jì)完成了利用軟件模擬的秒表。經(jīng)過(guò)幾天的奮戰(zhàn),我感受很深。 </p><p

29、>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中深感自己在培養(yǎng)動(dòng)手能力這方面還需很大的努力。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)不僅給我提供了一個(gè)很好的展現(xiàn)應(yīng)用自己所掌握的知識(shí)的平臺(tái),又是檢驗(yàn)自己所學(xué)知識(shí)的一次考核。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我也不可避免的遇到了很多的問(wèn)題。尤其是在調(diào)試過(guò)程中,會(huì)因?yàn)槟承┰虺霾粊?lái)結(jié)果,但通過(guò)老師對(duì)我的幫助最后還是成功的完成了這次的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)過(guò)這次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了不少自己不會(huì)的知識(shí)，通過(guò)查詢各方面資料，我也進(jìn)步了很多，也學(xué)會(huì)了很多上課時(shí)沒(méi)掌握的東西， 最后

30、在調(diào)試結(jié)果出來(lái)后,我更是無(wú)比的興奮,無(wú)比的自豪。總之,通過(guò)這次電子課程設(shè)計(jì),我對(duì)自己的知識(shí)有了更好的掌握和應(yīng)用,這使我在以后的學(xué)習(xí)和生活中受用終身。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)激情高漲到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)

31、。在xx老師的指導(dǎo)下，我順利完成了課程設(shè)計(jì)。讓我學(xué)到了以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1、將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)融會(huì)貫通，讓我對(duì)它的理解更加深刻。對(duì)程序的編譯過(guò)程了解透徹。</p><p>　　2、本次課程設(shè)計(jì)以自己設(shè)計(jì)為主，因此培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的積極性，讓我能夠獨(dú)立去分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，更增強(qiáng)我與老師同學(xué)交流溝通和合作完成任務(wù)的能力。</p><p>　　3

32、、由于這次課程設(shè)計(jì)不僅設(shè)計(jì)編程方面的知識(shí)，還涉及了其它學(xué)科的知識(shí)，例如PROTEUS和Keil等的基本知識(shí)。程序是用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫的，這次課程設(shè)計(jì)讓我在編程能力方面得到了提高。</p><p>　　4、由于水平有限，實(shí)驗(yàn)程序運(yùn)行有一定的限制，以后會(huì)加強(qiáng)改進(jìn)。</p><p>　　總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不僅加深了我對(duì)單片機(jī)理論方面的理解，將理論更好的運(yùn)用的實(shí)踐方面，而且鍛煉了我們各方面的能

33、力，培養(yǎng)了堅(jiān)強(qiáng)的毅力和做事的耐心和細(xì)心，認(rèn)識(shí)合作的重要性，雖然程序可能有一定的浪費(fèi)資源，且較羅嗦，但這需要在實(shí)踐中慢慢提高，還希望老師能夠多多指導(dǎo)，促進(jìn)我不斷的進(jìn)步。最后再一次感謝老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 余發(fā)山主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.</p

34、><p>　　[2] 楊凌霄編著.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[3] 李群芳主編.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[4] 陳忠平，曹巧媛等，單片機(jī)原理及接口.北京：清華大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[5] 劉同法，陳忠平等，單片

35、機(jī)基礎(chǔ)與最小系統(tǒng)實(shí)踐.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[6] 吳金戌，沈慶陽(yáng)，郭庭吉.8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2002.</p><p>　　[7] 竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)存儲(chǔ)器分冊(cè).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998.</p><p>　　[8] 張靖武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)

36、與仿真.北京：電子工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　[9] 林志琦，郎建軍，李會(huì)杰等.基于Proteus的單片機(jī)可視化軟硬件仿真.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[10] 李剛民，曹巧媛等.單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù).北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　附錄1 元件清單</b>&l

37、t;/p><p>　　附錄2 系統(tǒng)電路圖</p><p><b>　　附錄3 源程序</b></p><p>　　#include <reg51.H></p><p>　　sbit sta_end=P3^4;</p><p>　　sbit reset=P3^7;</p>

38、<p>　　unsigned char code table0[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, </p><p>　　0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　unsigned char code table1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,</p><p>　　0x92,

39、0x82,0xf8,0x80,0x90}; /*共陽(yáng)極段碼*/</p><p>　　/*聲明second10用于計(jì)數(shù)十分之一秒變化，second1用于記錄秒的個(gè)*/ </p><p>　　/*位,second2用于記錄秒的十位*/</p><p>　　unsigned int second10,second1,second2;

40、</p><p>　　bit bdata flag;</p><p>　　/*以下是設(shè)置延時(shí)功能的函數(shù)*/</p><p>　　void delay() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;<

41、;/p><p>　　for(i=90;i>0;i--)</p><p>　　for(j=200;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*以下是設(shè)置時(shí)間的函數(shù)*/</p><p>　　void setTime() </p><

42、;p>　　{ </p><p>　　second10++;</p><p>　　if(second10==10) /*當(dāng)十分之一秒計(jì)數(shù)到十后從零重新計(jì)時(shí)*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　second10=0;

43、 /*同時(shí)秒計(jì)時(shí)個(gè)位加一*/</p><p>　　second1++;</p><p>　　if(second1==10) /*當(dāng)秒計(jì)數(shù)個(gè)位到十后從零重新計(jì)時(shí)*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　second1=0;</p><

44、p>　　second2++; /*同時(shí)秒計(jì)時(shí)十位加一*/</p><p>　　if(second2==6)</p><p>　　second2=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

45、;<b>　　}</b></p><p>　　/*以下是向LED管輸數(shù)據(jù)并使之顯示的函數(shù)*/</p><p>　　void dispact() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P3=0xfe;

46、 </p><p>　　P0=table1[second1]; </p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　P3=0xfd;</b></p><p>　　P0=table1[second2];</p>

47、;<p><b>　　delay();</b></p><p>　　P2=table0[second10];</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*以下是設(shè)置時(shí)間函數(shù)和輸數(shù)據(jù)函數(shù)被此函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)，利用定時(shí)器中斷*/</p><p>　　/*十分之一秒刷新一次

48、，實(shí)現(xiàn)十分之一秒進(jìn)一*/</p><p>　　Timer0 () interrupt 1 using 1 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0 = (65535 - 50000)/256;</p><p>　　TL0 = (65535 - 50000)%256;</p&

49、gt;<p><b>　　if(flag)</b></p><p>　　setTime();</p><p>　　dispact();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main() </p><

50、;p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x01;</p><p>　　TH0 = (65535 - 50000)/256; /*定時(shí)器賦初值*/</p><p>　　TL0 = (65535 - 50000)%256;</p><p><b>　　flag =

51、 0;</b></p><p>　　EA = 1; /*cpu開(kāi)中斷*/</p><p>　　TR0 = 1; /*利用定時(shí)器0*/</p><p>　　ET0 = 1; /*外部中斷允許*/<

52、;/p><p><b>　　do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(!sta_end)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(flag == 0)</p><p>&

53、lt;b>　　flag = 1;</b></p><p>　　else flag = 0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(!reset) /*復(fù)位設(shè)置，全部清零*/</p><p><b>　　{<

54、;/b></p><p><b>　　flag = 0;</b></p><p>　　second10 = 0;</p><p>　　second1 = 0;</p><p>　　second2 = 0;</p><p><b>　　}</b></p>&