基于单片机的秒表系统设计论文

目录0前言.............................................................11总体方案设计.....................................................12系统硬件设计.....................................................23软件设计.........................................................43.1软件设计概述................................................43.2程序框图....................................................43.3子程序模块设计..............................................64系统调试及结果分析...............................................94.1软件调试....................................................94.2硬件调试...................................................105结论及进一步设想................................................11参考文献..........................................................12课程设计体会......................................................13附录1元件清单...................................................14附录2系统电路图.................................................14附录3源程序.....................................................15沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计1基于单片机的秒表系统设计班雷沈阳航空航天大学自动化学院摘要：本设计的多功能秒表系统采用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，结合显示电路、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位LED显示，显示时间为00～99秒，每秒自动加1，能正确地进行加1计时。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断程序，延时程序等，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。关键字：单片机；计时秒表；LED数码管0前言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。秒表的出现，解决了传统的由于人为因素造成的误差和不公平性，本文就是利用AT89C51单片机与数码管设计一个简单的秒表系统。1总体方案设计本系统采用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，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C语言编写程序，包括显示程序，中断程序，延时程序，按键消抖程序等，并在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。图1系统电路原理外围电路电源电路单片机显示电路键盘电路沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计22系统硬件设计本系统中，硬件电路主要有电源电路，显示电路，以及一些按键电路等（1）单片机简介本系统设计采用AT89C51单片机。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容（由于在微机原理中学过C-51的具体知识，这里不再详细说明）。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效的微控制器。（2）电源电路电源电路是系统最基本的部分，任何电路都离不开电源部分，由于三端集成稳压器件所组成的稳压电源线路简单，性能稳定，工作可靠，调整方便，已逐渐取代分立元件，在生产中被广泛采用，由于是小系统，我们采用7809电源提供+5V稳压电压。图2电源电路（3）显示电路显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出级是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。电路图如图所示：沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计3图3显示电路（4）键盘电路在按键电路中，我们可以在I/O口上直接接按键，或者通过I/O口设计一个键盘，然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等。键盘扫描电路节省I/O口，但编程有些复杂，在这里，由于我们所用的按键较少，且系统是一个小系统，有足够的I/O口可以使用，为了使程序简化，我们采用按键电路，用部分P3口做开关，P3.6停止，P3.5开始，P3.4暂停记录，用外中断INT0开始，另外用软件延时法消除抖动。电路图如图所示：沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计4图4键盘电路3软件设计3.1软件设计概述在软件设计中，一般采用模块化的程序设计方法，它具有明显的优点。把一个多功能的复杂的程序划分为若干个简单的、功能单一的程序模块，有利于程序的设计和调试，提高了程序的阅读性和可靠性，使程序的结构层次一目了然。各程序模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，如：计数、延时和显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。功能描述：用2位LED数码显示秒表，显示时间为00~99秒,每秒自动加1，具有开始、暂停和停止按键，可记录独立的时间。3.2程序框图（1）主程序：采用分支结构，通过对按键的扫描，判断要实现什么功能，然后通过调用子程序来实现所需要的功能。沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计5图5主程序结构框图（2）加1程序图6加1程序流程图进位清零做加法到100？(20H)清零个位十位分开ＮY(20H)=A开始返回主程序停止子程序暂停记录子程序加1子程序显示子程序延时子程序中断服务程序沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计6（3）定时器1程序用定时器0实现定时1秒，定时器1实现定时10毫秒，定时初值分别是TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;这里只写定时1秒的流程图，如图所示：图7定时1秒流程图3.3子程序模块设计（1）停止子程序按键后，使秒表停止，即关闭定时器0，1，程序如下：STOP:unsignedcharled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};unsignedchartemp;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;P3=0xff;压栈保护赋定时初值到1秒？调用加1程序调用显示程序中断返回ＮY沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计7while(1){P2=0x01;P1=led[sec%10];delay(10);P2=0x02;P1=led[sec/10];delay(10);temp=P3;if(temp==0xdf){TR0=0;sec=0;msec=0;}（2）暂停记录子程序按键结束后，将此时显示内存中的数送寄存器中保存。POR:unsignedcharled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};unsignedchartemp;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;P3=0xff;while(1){P2=0x01;P1=led[sec%10];delay(10);P2=0x02;P1=led[sec/10];delay(10);temp=P3;if(temp==0x7f)TR0=0;沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计8（3）加1子程序此程序只为简单的加1，并判断是否到100？到则从0开始，否则继续，另外将显示内存中的数个位十位分开，以便于动态显示。G01：msec++;if(msec==20){msec=0;sec++;if(sec==100)//定义到99秒后归零{sec=0;}}RETGO2:unsignedcharled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};unsignedchartemp;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;RET（4）显示子程序，采用动态显示MAIN:unsignedcharled[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};unsignedchartemp;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;P3=0xff;while(1)沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计9{P2=0x01;P1=led[sec%10];delay(10);P2=0x02;P1=led[sec/10];delay(10);}RET（5）延时子程序例如延时10ms程序：DELAY:P2=0x01;P1=led[sec%10];delay(10);P2=0x02;P1=led[sec/10];delay(10);RET（6）中断服务程序用外部中断1实现开始，定时器0定时1S，定时器1定时10ms。4系统调试及结果分析4.1软件调试用PROTEUS将编译生成的秒表.HEX文件下到单片机中，点击运行按相应的操作键即可看到下图的效果：沈阳航空航天大学课程设计论文基于单片机的秒表系统设计10图8仿真结果经proteus软件仿真后，系统运行良好，结果正确。4.2硬件调试在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。本系统设计采用AT89C51单片机。而显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。用部分P3口做开