单片机控制多功能秒表设计详解

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"基于单片机的多功能秒表的课程设计文档详细介绍了如何利用单片机设计一个具备暂停、清零、多次计数等功能的秒表系统。文档内容包括设计要求与目的、设计思路、工作原理、元器件介绍、硬件与软件设计、系统调试与结果分析、总结以及相关附录。设计时注重节约元器件、简化硬件电路,以AT89C51单片机为核心,结合四位共阴数码管和按键实现显示和操作。软件设计采用模块化方法,通过汇编语言编写程序,包括显示、计数、控制等功能模块。硬件部分包括电源、时钟、复位、显示和键盘等电路。系统调试通过Proteus仿真进行,便于观察实际工作状态。" 这篇文档详细阐述了基于单片机的多功能秒表的课程设计过程,旨在训练学生掌握单片机的控制原理和应用技巧。设计要求包括使用单片机的定时器/计数器功能,结合LED数码管和按键实现秒表功能,同时考虑节约成本和简化设计。设计思路是模块化编程,将复杂程序分解为独立功能的模块,便于管理和调试。 系统工作原理依赖于AT89C51单片机,它是一种8位微处理器,具有2KB的闪存和多种I/O口,能处理定时和计数任务。硬件部分包括电源、时钟产生、复位机制以及显示和键盘接口。软件部分则涉及显示、计数、控制等功能的编程,利用中断、延时等技术实现秒表的暂停、清零和计数操作。 在系统调试阶段,通过Proteus软件进行硬件仿真,模拟实际运行情况,便于发现和解决设计中的问题。最后的总结部分是对整个设计过程的回顾和经验分享,参考文献提供了进一步学习的资源。附录中包含了电路原理图、元器件清单、实物图和源程序代码,为读者提供了完整的设计资料。
2023-02-27 上传
单片机课程设计 题 目 基于单片机的 多功能秒表 目 录 1 设计总体方案 1 1.1 设计要求与目的 1 1.2 设计思路 1 1.3工作原理 2 1.4 功能说明 2 2 主要元器件介绍 3 2.1 AT89C51单片机 3 2.2 四位共阴数码管 5 3 系统硬件设计 6 3.1 电源电路 6 3.2 时钟电路 6 3.3 复位电路 7 3.4 显示电路 7 3.5 键盘电路 8 4 软件设计 9 5 系统调试及结果分析 11 6 总结 12 参考文献 13 附录1:总体电路原理图 14 附录2:元器件清单 15 附录3:实物图 16 附录4:源程序 17 1 设计总体方案 1.1 设计要求与目的 设计一个单片机控制的多功能秒表系统,利用单片机的定时器/计时器定时和计数的原理 ,结合显示电路、用四位共阴极LED数码管以及按键来设计秒表计时器,实现暂停与清零 功能,并多次计数。 在设计系统前,我们主要考虑以下一些原则:节约元器件,尽量降低系统实现成本;硬 件电路尽量简单,使得硬件实现、问题检查、软件编程以及系统调试的难度都降低;能 在软件上实现,使芯片利用率尽可能高;软件设计方案要优化,使得做成实物尽可能简 单,方便仿真与检测;设计方案要和当前的试验平台相应;充分利用各种资源,尽量采 用成熟与经典的电路。 1.2 设计思路 因为秒表的设计相对较为简单,因此在软件设计中我们一般采用模块化程序设计的方 法。模块是一个具有独立功能的程序,可以单独设计、调试与管理,模块可以分为功能 模块和控制模块两类。我们通过模块化程序设计可按适当的原则把一个情况复杂、规模 较大的程序划分为一个个较小的、功能相关而又相对独立的模块。 根据电子秒表的设计要求,主要设计一个计数系统、译码驱动、数码显示系统、控制 系统。其主要核心技术在于产生秒表信号的计数脉冲与计数器之间的级联。 1.3工作原理 本系统采用AT89C51单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结 合硬件电路如电源电路,晶振电路,复位电路,显示电路,以及一些按键电路等来设计 计时器,将软、硬件有机地结合起来。其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括显示 程序,加减计数程序,快加快减程序,中断,延时程序等,并调试运行,硬件系统利用 proteus强大的功能来实现,简单且易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 1.4 功能说明 开始按钮是用来开始进行计数的。停止按键用来暂停程序的运行,当按下暂停键时, 程序停留在原地,等待再次按下暂停键,再次按下暂停键后,程序继续运行。计数按钮 用来记录数据,每按下一次计数按钮,程序自动记录一个数据,并存放到指定内存单元 中。复位按钮是用来对程序复位,每当程序出现死循环的时候,按下复位键即可跳出死 循环,回到程序的开始。 这些功能分别用开始/暂停键、记录键、上翻键、下翻键以及复位键来实现。还有一 个是清零键,用于对当前数码管的计数进行清零,但是对芯片内存单元保存的记录并不 产生影响,这点事清零键与复位键的区别。 2 主要元器件介绍 2.1 AT89C51单片机 AT89C51单片机是低电压、高性能CMOS 8位微处理器,是一种带2k字节闪存可编程可擦除只读存储器。单片机的可擦除只读存储 器可以反复擦除1000次,含128字节内部RAM,32个I/O口线,2个16位定时/计数器,一个 全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。空闲时停止CPU的工作,但允许RAM、定时 /计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止 工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚图见图2-1所示: 图2-1 AT89C51引脚图 VCC:供电电压。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门 电流。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门 电流,当P2口被写"1"时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口 写入"1"后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁
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单片机课程设计报告 多功能秒表系统设计 姓 名: 学 号: 专业班级: 指导老师: 所在学院: 2009年6月10日 摘 要 单片机已经无处不在,与我们生活更是息息相关并已渗透到了生活的方方面面。单 片机的特点是体积小,重量轻,功能强,通用性好,也就是说集成度高,其内部的结构 是普通的计算机系统的简化。在增加一些外围电路之后,就能成为一个完整的系统。在 众多单片机中,MCS- 51系列单片机具有系统结构完整,特殊功能寄存器规范化以及指令系统的控制功能强等 特色,使起成为单片机中的主流机型。 本设计是一个由AT89C51单片机控制,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原 理,结合显示电路、电源电路、LED数码管以及键盘电路按键计时来实现的多功能秒表 系统。 在本次设计中我们以AT89C51单片机为主要器件,利用它的定时器/计数器定时和记 数的原理,结合7809电源提供的+5V稳压电压,上电加按钮复位电路,晶体振荡电路, 由P0口驱动的LED动态显示电路,键盘电路等来完成多功能秒表的设计。这个多功能秒 表系统能够实现两位LED显示,显示的时间为00~99秒,每秒自动加1,能正确地进行加 、减(倒)计时,能同时记录4个相对独立的时间,通过上翻键和下翻键来查看这4个不 同的计时值,还具有快加和复位功能,基本上实现了老师的要求。我们使用汇编语言来 编写程序,采用模块化程序设计方法,主程序有多个子程序构成,这些子程序可以单独 的设计,调试和管理,其中包括加1子程序、减1子程序、延时子程序、快加子程序,复 位子程序和显示子程序等。将源程序代码在WAVE中进行编译和调试,硬件系统利用Pro teus软件来实现,可以方便的看到运行结果。 关键词:多功能秒表、单片机、子程序模块、Proteus仿真 目录 1 概述 3 1.1单片机简介 …………… …...………………………………………..3 1.2设计任务………………………………………………………………………3 1.3设计要求………………………………………………………………………3 2 系统总体方案及硬件设计 4 2.1、电源 5 2.2、复位电路 5 2.3、晶体振荡电路 6 2.4、显示电路 7 2.5、键盘电路 8 3 软件设计 9 3.1、设计思想 10 3.2、系统流程图 15 4 Proteus软件仿真 17 5 课程设计体会………………………………………………………………………….19 参考文献 20 附1:源程序代码 21 附2:系统原理图 25 1 概述 1.1单片机简介 单片机是性能价格比高、体积小、对国民经济渗透力大、最有前途的微控制器。单片 机自20世纪70年代初研制成功并发展至今,已进入第四代。它主要是在一块芯片上集成 了CPU、存储器以及输入输出电路,在工业过程中被广泛应用在控制电路中。从单片机的 系列来看,国内外已超过50个系列、近500个品种,当前正处于更新换代、百花齐放的时 期。新的系列和专用系列正在不断涌现。按位数分类有4位、8位、16位以及32位单片机 等,4位单片机由于价格低和出现的早得到了广泛的应用,特别是在家电应用领域中其还 有很大的优势,为了抵御8位机的竞争,4位机在结构和功能上都有很大的改进。8位机的 生产厂家以及品种都很多,在实际的生产中应用也最为广泛,其中intel公司的8051系列 单片机在我国应用最为广泛,另外8位单片机也在其功能和内部结构上不断的进行改进, 目前功能是越来越强大。16位单片机在数据处理以及单片机的性能上有了很大的改进。 32位单片机是随着高科技产业的发展而产生的。 1.2设计任务: 设计一个单片机控制的多功能秒表系统,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的 原理,结合显示电路、用两个LED数码管以及按键来设计00~99秒计时器。将软、硬件有 机地结合起来,使得系统能够正确地进行加计时,同时数码管能够正确地显示时间。 1.3设计要求: 1、能同时记录四个相对独立的时间并分别显示 。 2、两位LED动态显示,显示时间为00~99秒。 3、每秒自动加1。 4、一个开始按键、一个复位按键、一个暂停按钮和一个快加按钮(每10ms快速加一 )。 5、翻页按钮查看四个不同的计时值 。 2 系统总体方案及硬件设计 本设计的最主要的元器件就是MCS-51单片机。MCS-51单片机在一块芯片上集成了C PU,存储器RAM,ROM以及输入与输出接口电路,这种芯片习惯上被称为单片微型计算机 ,简称单片机。MCS- 51单片机是INTEL公司在1980年推出的高档8位单片机。它的典型产品有:8051,8031, 8751,80C51,80C31,87C51。 " 图1:AT89C51单片机 AT89C51(图1)单片机由CPU,振荡器与时序电路,