基于AT89C51的多功能单片机秒表设计与实现

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本资源是一份关于基于单片机的多功能秒表的课程设计文档,主要针对AT89C51单片机进行开发。设计目标是创建一个能够精确计时,具备多种功能的秒表系统,包括开始/暂停、记录、翻页查看和清零等操作。设计要求中强调了四位LED显示时间范围、五个按键的使用以及同时处理多个独立计时的能力。 设计概述部分首先阐述了设计目的,即通过实践加深对单片机内部结构、工作原理的理解,掌握应用系统设计和编程技巧。利用AT89C51单片机作为核心,结合定时器/计数器实现计时功能,通过显示电路、LED数码管和按键交互设计出实用的秒表。设计的意义在于增强实际操作能力,学习单片机在自动化仪表中的应用,以及熟悉PROTEUS软件的使用。 硬件设计部分详细描述了系统架构,以AT89C51为核心,涉及电源电路、晶振电路、复位电路、显示电路和按键电路。时钟电路使用了内部振荡器和石英晶体,确保稳定的时间测量。复位电路设计采用上电和按键双重复位机制。按键电路则采用防抖动技术,提高了系统的可靠性和响应速度。 软件设计部分则涉及到程序设计的思路,包括显示控制、计数处理、中断管理、延时操作以及按键处理等。利用汇编语言编写程序,并在PROTEUS软件中进行仿真,以便在虚拟环境中验证设计的正确性。 整个课程设计旨在理论与实践相结合,提升学生的单片机技能,使其能在实际项目中灵活运用所学知识。通过这份设计,学生不仅能掌握单片机基础,还能了解其在实际生活中的应用价值。文档提供了电路原理图、元器件清单、实物图和源程序等详细资料,便于读者理解和参考。
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,