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单片机秒表系统课程设计报告

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楼主
ID:267736 发表于 2018-1-9 03:37 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
华北水利水电大学

North China University of Water Resources and Electric Power

课程报告


题目秒表系统设计


课程名称单片机原理与应用设计

学院信息工程学院

专业网络工程

姓名刘*

学号201517705

完成时间2017.12.22





目录

0 前言         ------------------------------------------------------------------------------------------------3


1总体方案设计              ----------------------------------------------------------------------------------------------3

2 系统硬件设计              ----------------------------------------------------------------------------------------------4

3 软件设计                  ---------------------------------------------------------------------------------------------6

3.1软件设计概述              ----------------------------------------------------------------------------------------6

3.2程序流程图              ----------------------------------------------------------------------------------------------6

3.3程序汇编语言              ---------------------------------------------------------------------------------------7

4系统调试及结果分析              ---------------------------------------------------------------------------------------9

5结论及进一步设想              ---------------------------------------------------------------------------------------10

参考文献              ----------------------------------------------------------------------------------------------------10

课程设计体会              ---------------------------------------------------------------------------------------------10

附录1  元件清单              ---------------------------------------------------------------------------------------------11

附录2  系统电路图              --------------------------------------------------------------------------------------11


基于单片机的秒表系统设计
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6位LED显示，显示时间为000000～999999秒，每秒自动加1。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，中断，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；多功能秒表；设计
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，复位电路，显示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，中断，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。
图1  系统电路原理
2 系统硬件设计
本系统中，硬件电路主要有电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，以及一些按键电路等
（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。
（3）复位电路
采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。这不仅能使单片机复位，而且还能使
单片机的外围芯片也同时复位。当程序出现错误时，可以随时使电路复位。

电路图如下
图2  复位电路

（4）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。

电路图如下所示：
图3 显示电路
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：加计数、减计数、延时、快加、快减，计数和显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。
功能描述：用6位LED数码显示"秒表"，显示时间为000000-999999秒,每秒自动加1，具有开始、复位按键，
3.2程序流程图
（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。
（2）加1程序
图6  加1程序流程图
4系统调试及结果分析

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：

图4 仿真结果
经proteus软件仿真后，系统运行良好，结果正确。
5结论及进一步设想
根据实验要求，本次课设基本完成了设计要求，由于秒表系统并不一定仅仅局限于计时，定时等功能，还可以进行多项的扩展，可以利用AT89C51强大的扩展功能，进一步丰富秒表的功能,例如可设定计时时间，倒计时等等众多功能。单片机以其强大的功能和良好的兼容性可以更好的为我们服务，通过查阅各种资料，多了解一些单片机的有关知识，可以为以后的工作和学习生活创造更多的便利条件。
参考文献
[1]  余发山主编.单片机原理及应用技术.徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2]  杨凌霄编著.微型计算机原理及应用.徐州：中国矿业大学出版社，2004.
[3]  李群芳主编.单片机原理、接口及应用.北京：清华大学出版社，2005.
[4]  陈忠平，曹巧媛等，单片机原理及接口.北京：清华大学出版社，2007.
[5]  刘同法，陈忠平等，单片机基础与最小系统实践.北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[6]  吴金戌，沈庆阳，郭庭吉.8051单片机实践与应用.北京：清华大学出版社，2002.
[7]  窦振中.单片机外围器件实用手册存储器分册.北京：北京航空航天大学出版社，1998.
[8]  张靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus设计与仿真.北京：电子工业出版社，2007.
[9]  林志琦，郎建军，李会杰等.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真.北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[10] 李刚民，曹巧媛等.单片机原理及实用技术.北京：高等教育出版社，2005.
课程设计体会
经过大约一个星期的课程设计，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时激情高涨到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。在辛苦的学习后，我顺利完成了课程设计。让我学到了以下几点：
1、将学习的理论知识通过实验融会贯通，让我对它的理解更加深刻。对程序的编译过程了解透彻。
2、本次课程设计以自己设计为主，因此培养了学习的积极性，让我能够独立去分析问题、发现问题、解决问题，更增强我与老师同学交流沟通和合作完成任务的能力。
3、由于这次课程设计不仅设计编程方面的知识，还涉及了其它学科的知识，例如PROTEUS的基本知识。程序是用汇编语言来编写的，这次课程设计让我在编程能力方面得到了提高。
4、由于水平有限，实验程序运行有一定的限制，以后会加强改进。
总之，通过这次课程设计，不仅加深了我对单片机理论方面的理解，将理论更好的运用的实践方面，而且锻炼了我们各方面的能力，培养了坚强的毅力和做事的耐心和细心，认识合作的重要性，虽然程序可能有一定的浪费资源，且较罗嗦，但这需要在实践中慢慢提高，还希望老师能够多多指导，促进我不断的进步。
附录1  元件清单
元件名称
型号
数量
单片机
AT89C51
1
发光LED
7SEG-MPX6-CC
1
开关
BUTTON
2
电阻
RES
2



附录2  系统电路图
单片机源程序如下:
  1.     SHUCHU           EQU    P2               ;定义P0口为输出口
  2.     PIANXUAN      EQU    P1        ;定义P2口为片选口
  3.     MIAO          EQU    30H
  4. FEN           EQU    31H
  5. MIAO0         EQU    32H
  6. SHUZI    EQU    33H
  7. C_0           BIT    20H.0
  8. ;======================系统程序开始==============================                 
  9.       ORG   00H           
  10.             LJMP  START
  11.        ORG   03H
  12.        LJMP  ON_OFF
  13.          ORG   0BH
  14.         LJMP  T0_1
  15.         ORG   13H
  16.         LJMP  RESET
  17.         ORG   30H         
  18.    START:
  19.            CALL   INIT
  20.       SETB   C_0
  21.       MOV    MIAO,#00
  22.       MOV    MIAO0,#00
  23.       MOV    FEN,#00
  24.       MOV    DPTR,#TAB
  25.       MOV     R2,#5
  26. MAIN:
  27.          JNB    C_0,$
  28.       CLR    C_0
  29.    LL:   CALL   DISPLAY
  30.          CALL   SHIJIAN
  31.       JMP    MAIN     
  32.       SHIJIAN:
  33.      DJNZ    R2,TIAOCHU
  34.      MOV     R2,#5
  35.       INC     MIAO0
  36.      MOV     R3,MIAO0
  37.      CJNE    R3,#100,TIAOCHU
  38.      MOV     MIAO0,#00
  39.      INC     MIAO
  40.      MOV     R3,MIAO
  41.      CJNE    R3,#60,TIAOCHU
  42.      MOV     MIAO,#00
  43.      INC     FEN
  44.      MOV     R3,FEN
  45.      CJNE    R3,#60,TIAOCHU
  46.      MOV     FEN,#00
  47.    TIAOCHU:RET
  48.        DISPLAY:MOV   SHUZI,MIAO0
  49.            CALL  JISUAN
  50.      MOVC  A,@A+DPTR
  51.      MOV   SHUCHU,A         ;显示十位
  52.      MOV   PIANXUAN,#10H    ;片选
  53.                CALL  DELAY
  54.      MOV   PIANXUAN,#00H
  55.      MOV   A,B            
  56.      MOVC   A,@A+DPTR
  57.        MOV   SHUCHU,A         ;显示个位
  58.      MOV   PIANXUAN,#20H    ;片选
  59.      CALL  DELAY            ;延时
  60.      MOV   PIANXUAN,#00H
  61.      MOV   SHUZI,MIAO
  62.            CALL  JISUAN         
  63.            MOVC  A,@A+DPTR
  64.      MOV   SHUCHU,A         ;显示十位
  65.      MOV   PIANXUAN,#04H    ;片选
  66.                CALL  DELAY
  67.      MOV   PIANXUAN,#00H
  68.      MOV   A,B            
  69.      MOVC   A,@A+DPTR
  70.        MOV   SHUCHU,A         ;显示个位
  71.      MOV   PIANXUAN,#08H    ;片选
  72.      CALL  DELAY            ;延时
  73.      MOV   PIANXUAN,#00H
  74.      MOV   SHUZI,FEN
  75.      CALL  JISUAN
  76.      MOVC  A,@A+DPTR
  77.      MOV   SHUCHU,A         ;显示十位
  78.      MOV   PIANXUAN,#01H    ;片选
  79.                CALL  DELAY
  80.      MOV   PIANXUAN,#00H
  81.      MOV   A,B            
  82.      MOVC   A,@A+DPTR
  83.        MOV   SHUCHU,A         ;显示个位
  84.      MOV   PIANXUAN,#02H    ;片选
  85.      CALL  DELAY            ;延时
  86.      MOV   PIANXUAN,#00H
  87.                RET
  88.           JISUAN:MOV   A,SHUZI      ;数据放在A中
  89.      MOV   B,#10        ;除数放在B中
  90.      DIV   AB           ;商放在A中，余数放在B中
  91.      RET
  92.             RESET:PUSH ACC
  93.          MOV   30H,#00H
  94.             MOV   3H,#00H
  95.       MOV   32H,#00H
  96.       CALL  DELAY
  97.       POP   ACC
  98.       RETI
  99.           ON_OFF:CPL    TR0
  100.            CALL   DELAY
  101.      RETI
  102.    T0_1:MOV    TL0,50H          ;设置定时初值
  103.         MOV    TH0,51H
  104.         SETB   C_0            ;定时标志位清0
  105.      RETI
  106.             INIT:MOV    TMOD,#01H      ;定时器0工作方式1
  107. ……………………

  109. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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