單片機(jī)秒表設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文說(shuō)明書(shū)</p><p>　　課題名稱: 單片機(jī)秒表系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>　　班 級(jí) 機(jī)電0902 </p><p><b>　　時(shí) 間 </b&

2、gt;</p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，微電子的發(fā)展可謂是日新月異，特別是單片機(jī)更是百花爭(zhēng)艷。在電子時(shí)代的大潮流中，MCS-51系列的單片機(jī)以其特有的簡(jiǎn)單、易用、易學(xué)、應(yīng)用技術(shù)成熟、應(yīng)用技術(shù)人員多、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)占有8位微控制器市場(chǎng)大約50%以上

3、的份額，由此可見(jiàn)單片機(jī)在實(shí)際生活的廣泛運(yùn)用。</p><p>　　單片機(jī)控制秒表是集于單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為一體的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，具有功耗低，安全性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為以AT89C51單片機(jī)為核心的秒表。設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是計(jì)時(shí)器從00～99秒的計(jì)時(shí)，每秒自動(dòng)加1，同時(shí)設(shè)置有暫停鍵和復(fù)位鍵，在任何情況下都可以暫停和復(fù)位。利用單片機(jī)定時(shí)器/

4、計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及外部中斷電路來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)3位LED顯示，顯示時(shí)間為0～99秒，計(jì)時(shí)精度為1秒，能正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，包括顯示程序，中斷服務(wù)，外部中斷服務(wù)程序，復(fù)位程序等。本系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，指令中有較豐富的邏輯控制功能指令，能叫方便的直接操作外部的I/O設(shè)備。</p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；定時(shí)器；計(jì)

5、數(shù)器</p><p><b>　　目錄 </b></p><p>　　一、硬件簡(jiǎn)介與電路設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1 單片機(jī)AT89C51介紹3</p><p>　　1.1.1 單片機(jī)AT89C51管腳說(shuō)明3</p><p>　　1.1.2 振蕩器特性5</p>

6、;<p>　　1.1.3 芯片擦除5</p><p>　　1.2 復(fù)位和按鍵電路設(shè)置5</p><p>　　1.3 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì)7</p><p>　　1.4 晶振電路和電源電路的設(shè)計(jì)10</p><p><b>　　二、軟件設(shè)計(jì)11</b></p><p

7、>　　2.1 程序設(shè)計(jì)思想11</p><p>　　2.2 系統(tǒng)資源的分配12</p><p>　　2.3 主程序設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.4 中斷程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.4.1外部中斷0服務(wù)程序14</p><p>　　2.4.2 外部中斷1服務(wù)程序14</p>

8、;<p>　　2.5定時(shí)器T0子程序設(shè)計(jì)15</p><p>　　數(shù)字電子秒表的安裝與調(diào)試15</p><p>　　3.1 軟件的仿真與調(diào)試15</p><p>　　3.2 硬件的安裝與調(diào)試16</p><p>　　3.2.1晶振電路的測(cè)試16</p><p>　　3.2.2復(fù)位電路的測(cè)試17

9、</p><p>　　3.2.3顯示電路的測(cè)試17</p><p><b>　　四、程序設(shè)計(jì)18</b></p><p><b>　　五、結(jié)束語(yǔ)21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　參考

10、文獻(xiàn)23</b></p><p>　　一．硬件簡(jiǎn)介與電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1 單片機(jī)AT89C51介紹</p><p>　　AT89C51單片機(jī)介紹 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CM

11、OS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。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</p><p>　　圖 1 AT89C51</p><p>　　能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，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>

12、;　　1.1.1 單片機(jī)AT89C51管腳說(shuō)明：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存

13、儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位

14、地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

15、器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89

16、C51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p><b>　　口管腳 備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P

17、3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p>

18、<p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是AL

19、E才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部

20、程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　1.1.2 振蕩器特性：</p&g

21、t;<p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　1.1.3 芯片擦除：</p><p>　　整個(gè)PEROM陣列

22、和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)

23、振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　1.2 復(fù)位和按鍵電路設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字電子秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)時(shí)中廣泛使用。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高為目標(biāo)。</p><p>　　本方案采用AT89C51單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和計(jì)數(shù)的原理，結(jié)合硬件電

24、路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些案件電路來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器，將軟、硬件結(jié)合起來(lái)。設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主控制采用單片機(jī)AT89C51，顯示電路采用二位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開(kāi)始、繼續(xù)/暫停、復(fù)位和分/秒顯示轉(zhuǎn)換的功能。</p><p><b>　　圖2 電路設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　　

25、初始狀態(tài)下計(jì)時(shí)器顯示00，當(dāng)按下開(kāi)始鍵時(shí)，外部中斷INT0向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷0服務(wù)程序，即開(kāi)啟定時(shí)器T0。計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T0中斷完成，定時(shí)溢出中斷周期為1s，當(dāng)一處中斷后向CPU發(fā)出溢出中斷請(qǐng)求，每發(fā)出一次中斷請(qǐng)求就對(duì)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加一，達(dá)到1次就對(duì)秒位進(jìn)行加一，依次類推，直到99秒重新復(fù)位。在計(jì)時(shí)過(guò)程中，只要按下繼續(xù)/暫停鍵，外部中斷INT1向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷1服務(wù)程序,即關(guān)閉定時(shí)器T

26、0，調(diào)用顯示程序，實(shí)現(xiàn)暫停功能，同時(shí)將此次計(jì)時(shí)時(shí)間存入中間緩存區(qū)。再次按下繼續(xù)/暫停鍵，定時(shí)器T0在次開(kāi)啟，調(diào)用中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)，秒表繼續(xù)加一。當(dāng)秒表計(jì)時(shí)超過(guò)99時(shí)，則程序跳轉(zhuǎn)從0開(kāi)始。</p><p>　　在秒表暫停時(shí)，按下復(fù)位開(kāi)關(guān)，中間緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)清零，程序回到開(kāi)始。而在秒表暫停時(shí)，按下分/秒顯示轉(zhuǎn)換開(kāi)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)。</p><p>　　

27、根據(jù)要求秒表設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)時(shí)和顯示。因此設(shè)置了四個(gè)按鍵和二位數(shù)碼管顯示時(shí)間，四個(gè)按鍵分別是開(kāi)始、繼續(xù)/暫停、復(fù)位、分/秒顯示轉(zhuǎn)換。利用這四個(gè)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)秒表的全部功能，而二位數(shù)碼管則能顯示最多99秒的計(jì)時(shí)。</p><p>　　圖3 開(kāi)始、繼續(xù)/暫停電路 圖4 復(fù)位電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元7CH－7DH中。

28、7CH存放秒位數(shù)據(jù)，7DH存放十秒位數(shù)據(jù)，每一地址單元內(nèi)均為十進(jìn)制BCD碼。由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)段碼存放在ROM表中。顯示時(shí)，先取出7CH-7DH某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對(duì)應(yīng)的顯示用段碼，并從P0口輸出，P2口將對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。</p><p>　　按鍵處理方面，四個(gè)鍵可以采用中斷的方法，也可以采用掃描的方法來(lái)識(shí)別。復(fù)位鍵和分/秒

29、顯示轉(zhuǎn)換鍵主要功能在于數(shù)值復(fù)位和轉(zhuǎn)換，對(duì)于時(shí)間的要求不是很嚴(yán)格。而開(kāi)始、繼續(xù)/暫停鍵則是用于對(duì)時(shí)間的鎖定，需要比較準(zhǔn)確的控制。因此可以對(duì)開(kāi)始、繼續(xù)/暫停鍵采用外部中斷的方式。</p><p>　　1.3 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)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(mén)的驅(qū)動(dòng)電路，而且液晶顯示作為一種被動(dòng)顯示，可視性差，不適合遠(yuǎn)距離觀看；

30、對(duì)于具有驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)接口的液晶顯示模塊(字符或點(diǎn)陣)，一般多采用并行接口，對(duì)單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多；另外，AT89C51單片機(jī)本身無(wú)專門(mén)的液晶驅(qū)動(dòng)接口。而數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件，具有亮度高、響應(yīng)速度快、防潮防濕性能好、溫度特性極性、價(jià)格便宜、易于購(gòu)買(mǎi)等優(yōu)點(diǎn)，而且有遠(yuǎn)距離視覺(jué)效果，很適合夜間或是遠(yuǎn)距離操作。因此，本設(shè)計(jì)的顯示電路采用8段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。</p><p>　　數(shù)碼管顯示可以分為靜

31、態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。本設(shè)計(jì)采用二位數(shù)碼管顯示時(shí)間，動(dòng)/靜態(tài)顯示皆可。則本設(shè)計(jì)應(yīng)任務(wù)要求選用動(dòng)態(tài)顯示。</p><p>　　圖5 顯示電路基本原理圖</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻

32、只能選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺(jué)。</p><p>　　數(shù)碼顯示管分為共陽(yáng)數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種。共陽(yáng)極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，如圖6（c），通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電

33、源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。</p><p>　　共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，如圖（b），通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的

34、輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 </p><p>　　圖6 （a）數(shù)碼管引腳圖 （b）共陽(yáng)極內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　（c）共陰極內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　顯示電路由二位數(shù)碼管組成，采用動(dòng)

35、態(tài)顯示方式，有8位段控制端和2位位控制端，八位段控制接P0口，P0.0~P0.7分別控制數(shù)碼顯示管的a、b、c、d、e、f、g、dp顯示，AT89C51的P0口沒(méi)有集成上拉電阻，高電平的驅(qū)動(dòng)能力很弱，所以需要接上拉電阻來(lái)提高P0的高電平驅(qū)動(dòng)能力。二位位控制則由低位到高位分別接到P2.0~P2.1口，NPN三極管9013做為位控制端的開(kāi)關(guān)，當(dāng)P2.0~P2.1端口任意一個(gè)端口為高電平時(shí)，與其相對(duì)應(yīng)的三極管就導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管導(dǎo)通顯示。&l

36、t;/p><p>　　本設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管做顯示電路，由于采用的是共陽(yáng)的數(shù)碼顯示管，所以只要數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h引腳為低電平，那么其對(duì)應(yīng)的二極管就會(huì)發(fā)光，使數(shù)碼顯示管顯示0～9的編碼見(jiàn)表1.1。</p><p>　　表1.1 共陰極數(shù)碼顯示管字型代碼</p><p>　　顯示時(shí)采用查表程序顯示</p><p>　　MOV

37、 A , R3</p><p>　　MOV DPTR , #TAB</p><p>　　MOVC A , @A+DPTR</p><p>　　MOV P0 , A</p><p>　　MOV A , R4</p><p>　　MOV DPTR ,

38、 #TAB</p><p>　　MOVC A , @A+DPTR</p><p>　　MOV P2 , A</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　TAB:</b></p><p>　　DB 0C0H,0F9H,

39、0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H</p><p>　　由于數(shù)碼管是有P0口來(lái)驅(qū)動(dòng)，它內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，作為輸出口時(shí)驅(qū)動(dòng)能力比較弱，不能點(diǎn)亮數(shù)碼顯示管，因此P0口必須接上拉電阻來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力。電源供電電壓為+5V，當(dāng)上拉電阻選用220Ω電阻時(shí)灌電流為22mA。不會(huì)損壞單片機(jī)的I/O口，同時(shí)也可以為數(shù)碼顯示管起到限制電流的保護(hù)作用。</p><p>　　1.

40、4 晶振電路和電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)總電路除以上設(shè)計(jì)的顯示電路，按鍵電路和復(fù)位電路組成外，其次還剩晶振電路和電源電路。再將單片機(jī)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(jī)為主電路的核心部分，各個(gè)電路均和單片機(jī)相連接，由單片機(jī)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個(gè)電路的運(yùn)行工作。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)提供了XTAL1和XTAL2兩個(gè)專用引腳接晶振電路，

41、因此只要將晶振電路接到兩個(gè)專用引腳即可為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖，但在焊接晶振電路時(shí)要盡量使晶振電路靠近單片機(jī)，這樣可以為單片機(jī)提供穩(wěn)定的始終脈沖。</p><p><b>　　圖 7 晶振電路</b></p><p>　　在這個(gè)系統(tǒng)中電源采用由7805構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，它可以提供非常恒定的+5V電壓，不會(huì)因?yàn)殡妷翰环€(wěn)兒引入新的干擾，保證系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行。</p>

42、<p>　　通過(guò)以上設(shè)計(jì)已經(jīng)將各部分電路與單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計(jì)以大功告成，剩下的部分就是對(duì)單片機(jī)的編程，使單片機(jī)按程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能。</p><p><b>　　二、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 程序設(shè)計(jì)思想</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，匯編語(yǔ)言由于采用了助

43、記符號(hào)來(lái)編寫(xiě)程序，比用機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡(jiǎn)化了編程過(guò)程。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是用符號(hào)代替了機(jī)器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對(duì)應(yīng)，基本保留了機(jī)器語(yǔ)言的靈活性。使用匯編語(yǔ)言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。</p><p><b>　　匯編語(yǔ)言的特點(diǎn):</b></p><p>　　(1).面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，通常是為特定的計(jì)

44、算機(jī)或系列計(jì)算機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)的。</p><p>　　(2).保持了機(jī)器語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，具有直接和簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)。</p><p>　　(3).可有效地訪問(wèn)、控制計(jì)算機(jī)的各種硬件設(shè)備，如磁盤(pán)、存儲(chǔ)器、CPU、I/O端口等。</p><p>　　(4).目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。</p><p>　　(5).經(jīng)常與高級(jí)語(yǔ)言

45、配合使用，應(yīng)用十分廣泛。</p><p>　　在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了有效地完成任務(wù)，把所要完成的任務(wù)精心的分割成若干個(gè)相互獨(dú)立但相互又仍可有聯(lián)系的任務(wù)模塊，這些任務(wù)模塊使得任務(wù)變得相對(duì)單純，對(duì)外的數(shù)據(jù)交換相對(duì)簡(jiǎn)單，容易編寫(xiě)，容易檢測(cè)，容易閱讀和維護(hù)。這種程序設(shè)計(jì)思想稱為模塊化程序設(shè)計(jì)思想。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。因此，本醫(yī)院病床呼叫系統(tǒng)在軟件的

46、設(shè)計(jì)上，運(yùn)用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、顯示程序、定時(shí)溢出中斷服務(wù)程序、外部中斷服務(wù)程序。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)資源的分配</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所用到的單片機(jī)端口數(shù)比較多，所以在這里將對(duì)數(shù)字電子秒表的硬件資源的大概分配加以說(shuō)明。片內(nèi)RAM的分配、各功能鍵的定義以及各端口的分配。</p><

47、p>　　表2.1端口的分配安排表</p><p>　　2.3 主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)程序主要模塊由主程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序、外部中斷0服務(wù)程序和外部中斷1服務(wù)程序組成。其中主程序是整個(gè)程序的主體。可以對(duì)各個(gè)中斷程序進(jìn)行調(diào)用。協(xié)調(diào)各個(gè)子程序之間的聯(lián)系。</p><p>　　系統(tǒng)（上電）復(fù)位后，進(jìn)入主程序。如圖8. 首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括設(shè)置

48、各入口地址、中斷的開(kāi)啟、對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)緩存區(qū)清“0”、賦定時(shí)器初值，初始化完畢后，就進(jìn)入數(shù)碼管顯示程序。數(shù)碼管顯示程序?qū)︼@示緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行調(diào)用并在數(shù)碼管上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。查詢復(fù)位鍵RST是否按下，當(dāng)復(fù)位鍵按下后，程序返回開(kāi)始，重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。</p><p>　　圖8 主程序流程圖</p><p>　　在主程序中還進(jìn)行了賦寄存區(qū)的初始值、設(shè)置定時(shí)器初值以及開(kāi)啟外部中斷等操作，當(dāng)定時(shí)時(shí)

49、間到后就轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時(shí)中斷程序。當(dāng)外部中斷有請(qǐng)求則去執(zhí)行外部中斷服務(wù)程序。并在執(zhí)行完后返回主程序。</p><p>　　2.4 中斷程序設(shè)計(jì)</p><p>　　現(xiàn)在方案中采用了三個(gè)中斷，外部中斷INT0，INT1和定時(shí)中斷T0。CPU在響應(yīng)中斷時(shí)，先處理高級(jí)中斷，在處理低級(jí)中斷，若有多個(gè)同級(jí)中斷時(shí)，則按自然優(yōu)先順序處理。例如當(dāng)CPU正在處理一個(gè)中斷申請(qǐng)時(shí)，有出現(xiàn)了另一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)

50、求，這是，CPU就暫停終止對(duì)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)較低的中斷源的服務(wù)，轉(zhuǎn)去響應(yīng)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)求，并為其服務(wù)。待服務(wù)結(jié)束，再繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)較低級(jí)的中斷服務(wù)程序。而當(dāng)CPU為級(jí)別高的終端服務(wù)程序服務(wù)時(shí)，如果級(jí)別低的中斷發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)CPU是不會(huì)響應(yīng)的，所以為了避免開(kāi)始和暫停兩個(gè)按鍵中的一個(gè)出現(xiàn)沒(méi)有響應(yīng)的情況，在進(jìn)行程序編輯時(shí)要注意對(duì)中斷的使用，避免出現(xiàn)中斷的嵌套。，合理分配中斷對(duì)本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。</p><p>

51、;　　另外由于數(shù)字式電子秒表的最小精度位1ms，屬于高精度電子秒表。定時(shí)器T0的定時(shí)周期也為1ms，為了使電子秒表暫停鍵按下后CPU能馬上去響應(yīng)中斷程序，必須將暫停的外部中斷級(jí)別高于定時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷級(jí)別。避免出現(xiàn)CPU執(zhí)行完定時(shí)溢出中斷程序后再響應(yīng)外部中斷程序，影響計(jì)時(shí)精度。</p><p>　　AT89C51的自然優(yōu)先級(jí)順序排列如下：</p><p>　　中斷源

52、 最高</p><p><b>　　外部中斷0</b></p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷</p><p><b>　　外部中斷1</b></p><p>　　定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出中斷</p><p>　　串行口中斷

53、 最低</p><p>　　數(shù)字式秒表中的兩個(gè)按鍵采用了中斷實(shí)現(xiàn)功能。開(kāi)始采用外部中斷INT0，暫停采用外部中斷INT1。另外程序中還用到了定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷進(jìn)行計(jì)時(shí)。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，暫停的外部中斷INT1中斷級(jí)別最高，計(jì)時(shí)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷次之，開(kāi)始的外部中斷INT0級(jí)別最低。</p><p>　　2.4.1外部中斷0服

54、務(wù)程序：</p><p>　　外部中斷0服務(wù)程序結(jié)合外部P3.2停止鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的停止功能。</p><p>　　當(dāng)按下P3.2停止鍵按下向CPU發(fā)出外部中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)向外部中斷0服務(wù)程序執(zhí)行，停止定時(shí)器。另外將當(dāng)前顯示的時(shí)間進(jìn)行一次存儲(chǔ)，存進(jìn)中間寄存區(qū)。最后中斷返回。</p><p>　　2.4.2外部中斷1服務(wù)程序</p><p&g

55、t;　　外部中斷1服務(wù)程序結(jié)合外部P3.3停止鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的啟動(dòng)功能。</p><p>　　當(dāng)按下P3.3啟動(dòng)鍵按下向CPU發(fā)出外部中斷請(qǐng)求，CPU轉(zhuǎn)向外部中斷1服務(wù)程序執(zhí)行，啟動(dòng)定時(shí)器。另外進(jìn)行二次存儲(chǔ)，將之前進(jìn)行一次存儲(chǔ)的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存入最終緩存區(qū)，避免下次計(jì)時(shí)暫停時(shí)一次存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)掩蓋，從而起到保護(hù)數(shù)據(jù)的作用。二次存儲(chǔ)后就中斷返回。</p><p>　　在對(duì)定時(shí)器賦初值時(shí)將單片

56、機(jī)需要執(zhí)行的語(yǔ)句所花的時(shí)間加上，這樣就能使數(shù)字電子秒表的誤差達(dá)到最小。</p><p>　　2.5 定時(shí)器T0子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　圖9 定時(shí)器T0子程序圖框</p><p>　　三、數(shù)字電子秒表的安裝與調(diào)試</p><p>　　3.1 軟件的仿真與調(diào)試</p><p>　　Proteus ISIS是英國(guó)L

57、abcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，它可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的主要特點(diǎn)總結(jié)后有以下四點(diǎn)：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合的功能。②支持目前主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。③提供了軟件調(diào)試功能，并可以與WAVE聯(lián)合仿真調(diào)試。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。在電子領(lǐng)域中也起到了很大的作用，它的出現(xiàn)仿真不需要先焊接電路，可

58、以先仿真調(diào)試通過(guò)后在焊電路，節(jié)省了不少在硬件調(diào)試上所花的時(shí)間。</p><p>　　Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面。它包括標(biāo)題欄、主菜單、狀態(tài)欄、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口等十幾個(gè)工具，方便了使用者的使用。</p><p>　　Proteus SISI繪制原理圖的操作

59、與Protel 99se繪制原理圖的操作基本相同，在這里就不再作贅述。下面拿本設(shè)計(jì)中的一個(gè)仿真例子作簡(jiǎn)述說(shuō)明。運(yùn)行Proteus SISI后，繪制病床呼叫系統(tǒng)的原理圖。</p><p>　　首先打開(kāi)已經(jīng)畫(huà)好的proteus DSN文件，雙擊圖中的AT89S52芯片，就彈出一個(gè)窗口，在Program File項(xiàng)中通過(guò)路徑選擇在WAVE中生成的HEX文件，雙擊選中后確定，這樣仿真圖中的AT89S52芯片就已經(jīng)讀取了本

60、設(shè)計(jì)中的HEX文件。單擊“三角形按鈕”進(jìn)行仿真。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的觀察來(lái)對(duì)程序進(jìn)行修改，最終使程序到達(dá)設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.2 硬件的安裝與調(diào)試</p><p>　　按照之前設(shè)計(jì)好的數(shù)字電子秒表原理圖，詳細(xì)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)，選擇相應(yīng)器件，制作實(shí)際電路板。由于考慮到萬(wàn)能板大小的問(wèn)題及元件之間連線的方便，在焊接元器件前必須考慮元件的布局然后進(jìn)行實(shí)際操作。</p>

61、<p>　　制作好的電路板可以用萬(wàn)用表（200歐姆檔）的紅、黑表筆測(cè)試電路板的每條走線，當(dāng)其電阻非常小時(shí)，證明走線沒(méi)有斷開(kāi)，當(dāng)其電阻很大時(shí)，證明該條走線斷了，應(yīng)該重新走線，使電路板在電氣上得到正確地連接。選用萬(wàn)用表的20K歐姆檔，檢測(cè)電路中是否存在短路。因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是共陰極數(shù)碼管作為顯示電路，必須確保數(shù)碼管的公共端接的是低電平。</p><p>　　3.2.1晶振電路的測(cè)試</p>

62、<p>　　在單片機(jī)正常運(yùn)行的必要條件是單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘穩(wěn)定正常。實(shí)際中，因?yàn)楦鞣N原因?qū)е孪到y(tǒng)時(shí)鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行的情況時(shí)有，因此系統(tǒng)時(shí)鐘是否振是通電檢查的首要環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)通電的狀況下，用萬(wàn)用表的直流電壓檔（20V），分別測(cè)量XTAL1和XTAL2引腳的電壓，看是否正常，在調(diào)試過(guò)程中，測(cè)得電壓XTAL1引腳應(yīng)為2.05V,XTAT2應(yīng)為2.15V。</p><p>　　3.2.2復(fù)位電路的測(cè)

63、試</p><p>　　復(fù)位不正常也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能工作。如果復(fù)位引腳始終為高電平，系統(tǒng)將始終處于復(fù)位狀態(tài)；如果始終為低電平，不能產(chǎn)生復(fù)位所需的高電平信號(hào)脈沖，則系統(tǒng)也可能無(wú)法正常工作。單片機(jī)正常工作時(shí)，RST復(fù)位引腳應(yīng)為0V，按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位引腳為高電平+5V左右。</p><p>　　3.2.3顯示電路的測(cè)試</p><p>　　顯示電路是數(shù)字電子秒表正常運(yùn)行

64、最直觀的觀察窗口，我們可以通過(guò)觀察顯示電路的顯示結(jié)果觀察系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。當(dāng)顯示電路按照電路圖焊接好后，用萬(wàn)用表的測(cè)二極管檔位，將黑表筆接共陰數(shù)碼管的公共段，然后將紅表筆接數(shù)碼管的各段，當(dāng)數(shù)碼管的段能正常顯示，說(shuō)明各點(diǎn)焊接正常。 </p><p><b>　　四、程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　原程序：</b></p>

65、<p>　　ORG 0000H        AJMP MAIN        ORG 0003H        AJMP X0_INT      &

66、#160; ORG 000BH        AJMP T0_INT        ORG 0013H        AJMP X1_INTMAIN:      

67、;  MOV TMOD,#01H            ;T0定時(shí)方式1        MOV TH0, #(65536-50000) / 256    ;50ms@12MHz   &#

68、160;    MOV TL0, #(65536-50000) MOD 256;        SETB TR0        SETB ET0          &

69、#160;      ;開(kāi)啟定時(shí)中斷        SETB EX0        SETB EX1        SETB EA   

70、0;              ;開(kāi)中斷        MOV R1, #0              ;0

71、~99秒計(jì)數(shù)        MOV R2, #0              ;0.1秒數(shù)      </p><p>　　MOV P0, #0C0H&#

72、160;          ;顯示00.0        MOV P2, #0C0H        MOV p1, #0C0HLOOP:     

73、60;  SJMP LOOP;-----------------------------------------------------------DELAY:                      &

74、#160;    ;延時(shí)子程序.        MOV R4, #0        DJNZ R4, $        DJNZ R4, $    &#

75、160;   RET;-----------------------------------------------------------X0_INT:                      

76、;    ;啟動(dòng)/停止        CPL F0        RETI;-----------------------------------------------------------X1_INT:    

77、60;                     ;清零  </p><p><b>　　五．結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　本篇論文是利用單片機(jī)

78、（Single chip Microcomputer）和接口外圍電路組成的時(shí)鐘和秒表雙重功能的電子秒表電路。</p><p>　　整個(gè)電路由硬件電路和軟件程序兩部分組成。硬件電路使用元件少，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)，在文中有很多地方敘述的并不是很清楚，因此用圖示出以便更好的了解；軟件程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，思路清晰，利用中斷服務(wù)程序?qū)Ω鞣N事件進(jìn)行處理，提高微處理器的工作效率。</p><p>　　硬

79、件電路由單片機(jī)AT89C51(微處理器CPU)、接口芯片8279、8位LED數(shù)碼管顯示電路、按鍵電路等構(gòu)成。</p><p>　　系統(tǒng)總電路由以上設(shè)計(jì)的顯示電路，時(shí)鐘電路，按鍵電路和復(fù)位電路組成，只要將單片機(jī)與以上各部分電路合理的連接就組成了系統(tǒng)總電路。AT89C52單片機(jī)為主電路的核心部分，各個(gè)電路均和單片機(jī)相連接，由單片機(jī)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個(gè)電路的運(yùn)行工作。</p><p>　　通過(guò)以上設(shè)計(jì)

80、已經(jīng)將各部分電路與單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計(jì)以大功告成，剩下的部分就是對(duì)單片機(jī)的編程，使單片機(jī)按程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能</p><p>　　這次的單片機(jī)秒表設(shè)計(jì)在顯示方面?zhèn)戎氐亩嘁恍?，至于按鍵方面則設(shè)置有兩個(gè)，一個(gè)是“暫?！辨I，另一個(gè)是“復(fù)位”鍵。而這次的的程序則是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的，雖然在同學(xué)的幫助下編寫(xiě)完成，但是還有很多不足的地方，比如在中斷程序的那一塊就有很多不足的地方。</p&

81、gt;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的畢業(yè)設(shè)計(jì)老師給了我很大的幫助.老師為我們指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、鼓勵(lì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不管我遇到任何問(wèn)題都熱心的幫我們解決。在我想松懈，放棄的時(shí)，適時(shí)給我們打氣，從圖紙的繪制到畢業(yè)論文的的完成，每一步都給予詳細(xì)的解釋和說(shuō)明，在此，感謝老師。</p><p>　

82、　總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)此次畢業(yè)實(shí)習(xí)，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的各項(xiàng)要求。</p><p>　　1、通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)習(xí)了工程設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)理念和思路以及工程資料和文查閱、檢索方法等,為今后從事電子工程設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。</p><p>　　2、通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我在學(xué)習(xí)單片機(jī)AT89C51、接口電路7085和Prote2004等內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)并實(shí)踐了電路制作、電路圖的繪制、WORD

83、的熟練使用、電子元器件的選擇和使用方法等多種實(shí)用技術(shù)，成功設(shè)計(jì)出了基于單片機(jī)的數(shù)字式電子秒表電路。</p><p>　　3、通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)習(xí)了不少新的知識(shí)和技術(shù)，又親身體驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、電路繪制，個(gè)人覺(jué)得收獲頗豐。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張培仁.單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M]北京：清華大學(xué)出版社

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