基于51单片机的秒表设计1

实训报告题目秒表系统的设计年级专业班级学号姓名地点日期2目录一，设计目标………………………………………………………………3二，系统硬件设计…………………………………………………………4三，系统软件设计…………………………………………………………7四，系统调试与设计结果…………………………………………………12五，单片机实训小结………………………………………………………133设计目标近年来随着科学技术的发展，单片机的应用范围越来越广，也成为很多专业的必修课。本文简单阐述了基于单片机的秒表设计。本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒，可以用来为各种体育竞赛计时等。本设计的数字秒表采用AT89才51单片机为主要器件，利用其定时器的原理，结LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软硬件结合起来，使得系统能实现0~99.99秒的计时，计时精度位0.01秒。当按下一个键1时，开始显示数字，即计时开始，再按下键2时，暂停计时并显示刚才的结果，这个时候如果再按键1，则继续计时，也就是显示的数字包括刚才的数据。按下键3时，数据清零。4系统硬件设计1、1总体方案的设计数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。本设计中用单片机和数码管组成数字秒，力求结构简单。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。主控制器采用单片机AT89才51，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。本设计利用AT89才51单片机的定时器，使其能精确计时。利用键盘上的独立按键实现开始计时和暂停以及清零。P0口输出段码数据，P2.0~P2.2连上译码器作为位选。设计的基本要求是正确性。计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms，当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms位（即最后一位）加一，达到100次就对100ms位加一，以此类推，直到99.99s为止。1.2单片机的选择本设计在选取单片机时，充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。并根据自己的实际情况，选用了ATMEL公司的AT89才51。ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C51/62和8751/52，低电压、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封装，是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。AT89才51为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于汇聚调整时的功能控制。功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，汇聚调整控制，汇聚测试图控制等。单片机外部结构（1）主电源引脚Vss和Vcc：Vss接地，Vcc正常操作时为+5V接地。外接晶振引脚XTAL1和XTAL2a、XTAL1内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。5b、XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的的另一端。当采用外部振荡时，此引脚接外部振荡源。（2）控制或与其他电源复用引脚a、RST/VPD当振荡器运行是，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。b、ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部存储器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性的发出正脉冲信号。因此，它可以用作对外输出的时钟，或用于定时目的。c、PSEN外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期内两次有效。d、EA/Vpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA/Vpp位高电平时，访问内部程序存储器，当EA/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。（3）a、P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。b、P1，P3口（P1.0~P1.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。能驱动四个LSTTL负载。c、P2口（P2.0~P2.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动四个LSTTL负载。1.3显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。对于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性差，不适合远距离观看；对于具有驱动电路和单片机接口的液晶显示模块，一般多采用并行接口，对单片机的接口要求较高，占用资源多；另外，AT89S52单片机本身没有专门的液晶驱动接口。而数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、响应速度快、价格便宜、易于购买等优点，而且有远距离视觉效果，很适合夜间或者远距6离操作。因此在本设计中，我们采用7段数码管作为显示介质。数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用四位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管并送出相应的段码，在另一时刻选通另一数码管，并送出相应的段码，依次规律循环，即可以使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。1.4系统总体电路的设计系统总体电路如下图所示AT89才51单片机为主电路的核心部分，各个电路均与单片机相连，由单片机统筹协调各个电路的运行工作。显示电路由四位数码管组成，采用动态显示方式，因此有8位段控制和4位位控制，8位段接控制接P0口，P0.0~P0.7分别控制数码管的abcdefgdp显示。7系统软件设计2.1主程序设计本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、程序组成。主程序主要是对定时器赋初值，开总中断、定时器溢出中断。2.2定时器T0中断服务程序当T0一处后，向CPU发出中断请求信号。CPU跳转到定时中断程序执行，当中断次数为2时为10ms。具体流程如下：定时器中断入口重置计数初值中断次数加1中断次数等于2？中断次数清零，0.01秒位加10.01秒位到10？0.01秒位清零，0.1秒位加10.1秒位到10？0.1秒位清零，1秒位加11秒位到10？1秒位清零，10秒位加110秒位到10？10秒位清零中断返回。2.3程序清单#includereg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoiddelay(uint);//延时程序sbitk1=P3^4;//定义开始键8sbitk2=P3^5;//定义暂停键sbitk3=P3^6;//定义清零键sbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};uchartt,i,j,k,l;voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl);//数码管显示数voidmain(){tt=0;i=0;j=0;k=0;l=0;//数码管显示0TMOD=0x01;//设置定时器为模式1TH0=(65536-5000)/256;//给定时器赋定时初值TL0=(65536-5000)%256;EA=1;//开总中断ET0=1;TR0=0;while(1){if(k1==0)//判断是否按下开始键{delay(10);//消抖if(k1==0)9TR0=1;}if(k2==0)//判断是否按下暂停键{delay(10);//消抖if(k2==0)TR0=0;}if(k3==0)//判断是否按下清零键{delay(10);if(k3==0){i=0;j=0;k=0;l=0;TR0=0;//清零}}display(i,j,k,l);//数码管显示}}voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=100;x0;x--)for(y=z;y0;y--);//延时}voidexter0()interrupt1//定时器溢出中断{TH0=(65536-5000)/256;//重装计时初值10TL0=(65536-5000)%256;tt++;if(tt==2){tt=0;i++;//溢出两次，0.01秒位加1if(i==10){i=0;j++;//0.01秒位到10,0.1位加1}if(j==10){j=0;k++;//0.1秒位到10,1秒位加1}if(k==10){k=0;l++;//1秒位到10,10秒位加1}if(l==10){l=0;//10秒位到10，清零}}}voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl){11dula=1;P0=table[i];//显示数值dula=0;wela=1;P0=0xf7;//0.01秒位显示wela=0;delay(1);dula=1;//数值显示P0=table[j];dula=0;wela=1;P0=0xfb;//0.1秒位显示wela=0;delay(1);dula=1;//数值显示P0=table[k]|0x80;//始终在1秒位后面显示小数点dula=0;wela=1;P0=0xfd;//1秒位显示wela=0;delay(1);dula=1;P0=table[l];//数值显示dula=0;wela=1;P0=0xfe;//10秒位显示wela=0;delay(1);}12系统调试与设计结果利用开发板显示结果：通过STC-ISPV29Beta5,将程序与开发板连接起来，此时，数码管前4位均显示0.按下键盘上独立键中的P3^4键，开始计时。按下P3^5键，即暂停计时。此时若继续按下P3^4键，则继续计时，在此前数据基础上计时。按下P3^6键，则表示清零，数码管前四位均显示0。当计数值到99.99时，接下来数码管又会回到开始那样，从0累加并显示。13单片机实训小结不知不觉，十天的单片机实训又结束了，不得不感慨，有事做了，时间也过的超快。此前的labview实训，由于学的不那么难，就导致我不是很重视，上课的时候就盼着下课。而这个单片机实训，一直在忙活，竟然就这样结束了。很久以前就听说过单片机，也尝试过去图书馆借阅，可是借回来后，一直放到超期都没动过，后来翻了一下正文第一页，根本不知道说的什么，从那以后，就一直认为单片机是个很难很难的东西。有了那个想法后，就一直排斥单片机，觉得自己肯定学不会。所以，在8月12号到14号实训期间，我什么都没干，老师讲课没听，别人在看视频我在玩。当我开始看视频的时候，别人已经开始编程，然后用protues仿真了，这个时候我就意识到自己的问题大了。于是，开始狂追，我看的是郭天祥的51单片机视频教程，也没看书，没看其他东西，就只依靠他的视频，好在他讲课的内容也是一步一步从基本讲起，在我的接受范围之内。刚看的时候，觉得自己当初的排斥太错误了，所以有点怠慢，越到后期越觉得，学单片机真耗时间，不能小觑。后来便开始认真对待。因此，到现在为止，也学到了很多东西。单板机也就是将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM14中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。单片机的用途非常广泛，主要有