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文檔簡介
1、 單片機課程設(shè)計課課程程設(shè)設(shè)計計任任務(wù)務(wù)書書2020 1717 2020 1818 學(xué)年學(xué)年 第第 一一 學(xué)期學(xué)期第第 1717 周周 1818 周周 注:1、此表一組一表二份,課程設(shè)計小組組長一份;任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設(shè)計結(jié)束后與“課程設(shè)計小結(jié)” 、 “學(xué)生成績單”一并交院教務(wù)存檔。題目題目基于 51 單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)內(nèi)容及要求內(nèi)容及要求1.設(shè)計制作一個秒表系統(tǒng),可用多位數(shù)碼管顯示時間。2.可用開關(guān)控制并用多位數(shù)碼管顯示當(dāng)前時間。3.可以進行計時并能清零重新計時。進度安排進度安排 1.布置任務(wù)、方案論證 1 天 2.硬件制作、程序編寫、仿真調(diào)試 3 天 3.檢查、整
2、理、寫設(shè)計報告、小結(jié) 2 天 4.答辯 1 天 學(xué)生姓名: 許樂 郭利鉑指導(dǎo)時間: 12 月 23 日 12 月 29 日指導(dǎo)地點: F 樓 403 室任務(wù)下達2017 年 12 月 23 日任務(wù)完成2017 年 12 月 29 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導(dǎo)教師蔣沅系(部)主任王長坤精選文檔2摘摘要要本設(shè)計是設(shè)計一個單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)。近年來隨著科技的飛速發(fā)展,單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入,同時帶動著傳統(tǒng)控制檢測日新月異的更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機往往是作為一個核心部件來使用,僅單片機方面的知識是不夠的,還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu),以
3、及針對具體的應(yīng)用對象的軟件結(jié)合,加以完善。秒表的出現(xiàn),解決了傳統(tǒng)的由于人為因素造成的誤差和不公平性。本設(shè)計的多功能秒表系統(tǒng)采用AT89C51 單片機為中心器件,利用其定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理,結(jié)合顯示電路、電源電路、 LED 數(shù)碼管以及按鍵電路來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來,使得系統(tǒng)能夠正確地進行計數(shù),并且結(jié)合相應(yīng)的顯示驅(qū)動程序,使數(shù)碼管能夠正確地顯示時間,暫停和中斷。我們設(shè)計的秒表可以同時記錄八個相對獨立的時間,通過上翻下翻來查看這八個不同的計時值,可謂功能強大。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序,包括顯示程序,計數(shù)程序,中斷,延時程序,按鍵消抖程序等,硬件系統(tǒng)利用 PROTE
4、US 強大的功能來實現(xiàn),簡單且易于觀察,在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。 關(guān)鍵字:單片機,多功能秒表小組成員:許樂,郭利鉑小組分工: 小組成員:討論并確定秒表要實現(xiàn)哪些功能 許樂:硬件電路的設(shè)計仿真,查閱資料 郭利鉑:編寫程序,撰寫實驗報告 精選文檔3目錄 1.概述.41.1 設(shè)計目的.41.2 設(shè)計要求.41.3 設(shè)計意義.42系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計.42.1 系統(tǒng)總體方案.42.2 硬件設(shè)計.52.2.189C51 單片機.52.2.2 晶體振蕩電路.62.2.3 復(fù)位電路.72.2.5 顯示電路.82.2.6 系統(tǒng)電路圖.93.軟件設(shè)計.93.1 設(shè)計特點.93.2 設(shè)計思路.103
5、.2.1 程序流程圖.103.2.2 程序.104.PROTEUS 軟件仿真.134.1 仿真.134.2 仿真結(jié)果描述.144.3 結(jié)論及進一步設(shè)想.155.元器件清單 166.課程設(shè)計體會.167.參考文獻 .18 1.概概述述 1.1設(shè)設(shè)計計目目的的 設(shè)計一個單片機控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理,結(jié)合顯示電路、 LED 數(shù)碼管以及按鍵來設(shè)計秒表。將軟、硬件有機地結(jié)合起來,精選文檔4使得系統(tǒng)能夠正確地進行計時,同時具有開始 /暫停,記錄,上翻下翻,清零等功能。1.2設(shè)設(shè)計計要要求求(1)共四位LED 顯示,顯示時間為00:0059.99(2)共五個按鍵,分別是
6、開始 /暫停,記錄,上翻,下翻,清零鍵 ;(3)能同時記錄多個相對獨立的時間并分別顯示 ;(4)翻頁按鈕查看多個不同的計時值 ;1.3設(shè)設(shè)計計意意義義(1)通過本次課程設(shè)計可以使我們進一步熟悉和掌握單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理,了解單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟和方法。(2)通過利用AT89C51 單片機,理解單片機在自動化儀表中的作用以及掌握單片機的編程方法。(3)通過設(shè)計一個簡單的實際應(yīng)用輸入及顯示模擬系統(tǒng),掌握單片機仿真軟件PROTEUS 的使用方法。 (4)該實驗通過單片機的定時器 /計數(shù)器定時和計數(shù)原理 ,設(shè)計簡單的計時器系統(tǒng) ,擁有正確的計時、暫停、清零、功能 ,并能同時記錄多個相對獨立
7、的時間利用翻頁按鈕查看多個不同的計時值 ,該種秒表在現(xiàn)實生活中應(yīng)用廣泛 ,具有現(xiàn)實意義。 2系系統(tǒng)統(tǒng)總總體體方方案案及及硬硬件件設(shè)設(shè)計計2.1系系統(tǒng)統(tǒng)總總體體方方案案本系統(tǒng)采用AT89C51 單片機為中心器件,利用其定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理,結(jié)合硬件電路如電源電路,晶振電路,復(fù)位電路,顯示電路,以及一些按鍵電路等來設(shè)計計時器,將軟、硬件有機地結(jié)合起來。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序,包括顯示,計數(shù),中斷,延時,按鍵消抖程序等,并在編程軟件中調(diào)試運行,硬件系統(tǒng)利用PROTEUS 強大的功能來實現(xiàn),簡單且易于觀察,在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。 精選文檔5 單單 片片 機機 外外圍
8、圍 電電路路 電電路路 電電源源 電電路路 電電路路 顯顯示示電電路路 鍵鍵盤盤電電路路 圖1 系統(tǒng)電路原理2.2硬硬件件設(shè)設(shè)計計2.2.189C51 單單片片機機MCS-51 系列單片機是8 位單片機產(chǎn)品,89C51 是其中的典型代表,基本模塊包括以下幾個部分:(1)CPU:89C51 的CPU 是8 位的,另外89C51 內(nèi)部有1 個位處理器(2)R0M:4KB 的片內(nèi)程序存儲器,存放開發(fā)調(diào)試完成的應(yīng)用程序(3)RAM:256B 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器,容量小,但作用大(4)I/O 口:P0-P3,共4 個口32 條雙向且可位尋址的I/O 口線(5)中斷系統(tǒng):共5 個中斷源,3 個內(nèi)部中斷,2
9、個外部中斷(6)定時器/計數(shù)器:2 個16 位的可編程定時器/計數(shù)器(7)通用串行口:全雙工通用異步接收器 /發(fā)送器(8)振蕩器:89C51 的外接晶振與內(nèi)部時鐘振蕩器為CPU 提供時鐘信號(9)總線控制:89C51 對外提供若干控制總線,便于系統(tǒng)擴展 89C51 的引腳圖如下:精選文檔689C51 單片機引腳圖2.2.2 晶晶體體振振蕩蕩電電路路 89C51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器,用于構(gòu)成振蕩器。引線 XTAL1 和XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出, 兩端跨接石英晶體及兩個電容就可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。這里,我們選用51 單片機12MHZ 的內(nèi)部振蕩方式,電容器C1,C2
10、起穩(wěn)定振蕩頻率,并對振蕩頻率有微調(diào)作用, C1 和C2 可在20-100PF 之間取值,這里取33PF。精選文檔72.2.3 復(fù)復(fù)位位電電路路采用上電加按鍵復(fù)位電路,上電后,由于電容充電,使 RST 持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片機已在運行之中時,按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時間的高電平,從而實現(xiàn)上電加按鍵復(fù)位的操作。 2.2.4 按鍵電路在按鍵電路中,我們可以在 I/O 口上直接接按鍵,或者通過 I/O 口設(shè)計一個鍵盤,然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省 I/O 口,但編程有些復(fù)雜,在這里,由于我們所用的按鍵較少,且系統(tǒng)是一個小系統(tǒng),有足夠的 I/O 口可以使用,為了
11、使程序簡化,我們采用按鍵電路,用部分 P1 口做開關(guān),P1.0 開始/暫停,P1.1 記錄,P1.2 上翻,P1.3 下翻,P1.4 清零。對于按鍵的設(shè)計,采用了防抖動的程序設(shè)計,使系統(tǒng)的性能得到進一步的提升。當(dāng)按鍵精選文檔8被按下時,相應(yīng)的引腳被拉低,經(jīng)掃描后,獲得鍵值,并執(zhí)行鍵功能程序,因此按下不同的按鍵,將執(zhí)行不同的功能程序。2.2.5 顯顯示示電電路路顯示電路既可以選用液晶顯示器,也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用四個共陰極 LED 顯示,LED 是七段式顯示器,內(nèi)部有 7 個條形發(fā)光二極管和 1 個小圓點發(fā)光二極管組成,根據(jù)各管的亮暗組合成字符。在用數(shù)碼管顯示時,我
12、們有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇,靜態(tài)顯示程序簡單,顯示穩(wěn)定,但是占用端口比較多;動態(tài)顯示所使用的端口比較少,可以節(jié)省單片機的I/O 口。在設(shè)計中,我們采用 LED 動態(tài)顯示,用 P0 口驅(qū)動顯示。由于 P0 口的輸出級是開漏電路,用它驅(qū)動時需要外接上拉電阻才能輸出高電平。精選文檔92.2.6 系系統(tǒng)統(tǒng)電電路路圖圖3.軟軟件件設(shè)設(shè)計計3.1設(shè)設(shè)計計特特點點在軟件設(shè)計中,一般采用模塊化的程序設(shè)計方法,它具有明顯的優(yōu)點。把一個多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊,有利于程序的設(shè)計和調(diào)試,優(yōu)化和分工,提高了程序的閱讀性和可靠性,使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個模塊的主程序
13、和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個明確的任務(wù),實現(xiàn)某個具體的功能,如:計數(shù)、延時、和顯示等,在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。精選文檔10開始 初始化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?停止下翻上翻夠8個?暫停記錄清零開始 初始化化P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.4=0?停止下翻上翻夠8 個個?N 記錄NNNNNY 清零功能描述:用四位 LED 數(shù)碼管顯示時間。一個開始/暫停鍵,一個復(fù)位鍵,一個“記錄”鍵,可同時記錄八個相對獨立的時間;一個“上翻”鍵,一個“下翻”鍵,查看八個不同的計時值。五個按鍵分別通過五個端口控制秒表的五個
14、功能。3.2設(shè)設(shè)計計思思路路3.2.1 程程序序流流程程圖圖 精選文檔113.2.2 程程序序程序如下:程序如下:/ /* *1 1、程程序序目目的的:使使用用定定時時器器學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)秒秒表表計計時時,記記錄錄8 8 組組數(shù)數(shù)據(jù)據(jù),通通過過上上翻翻、下下翻翻鍵鍵查查看看記記錄錄的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)2 2、硬硬件件要要求求:數(shù)數(shù)碼碼管管、晶晶振振1 12 2M M* */ /#include code unsigned char tab=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f; /共陰數(shù)碼管 0-9 code unsigned
15、char tab1=0 xbf,0 x86,0 xdb,0 xcf,0 xe6,0 xed,0 xfd,0 x87,0 xff,0 xef ;/共陰數(shù)碼管0-9 帶小數(shù)點sbit key1 = P10; /開始、暫停sbit key2 = P11; /記數(shù)sbit key3 = P12; /上翻sbit key4 = P13; /下翻sbit key5 = P14; /清零static unsigned char ms,sec;static unsigned char Sec8,Ms8;static int i ,j;void delay(unsigned int cnt) /延時程序 whi
16、le(-cnt);void main()unsigned char key3_flag=0,key4_flag=0; TMOD |=0 x01;/定時器0 10ms in 12M crystal 用于計時TH0=0 xd8;TL0=0 xf0;ET0=1;TR0=1; TMOD |=0 x10; /定時器1 用于動態(tài)掃描TH1=0 xF8;TL1=0 xf0;ET1=1;TR1=1; EA =1;sec=0; /初始化ms=0; P1=0 xff;i=0;精選文檔12j=0; while(1) if(i=8) i=0; start: /開始、暫停 if(!key1) /判斷是否按下 delay
17、(50); /去抖 if(!key1) while(!key1) /等待按鍵釋放 ; TR0=!TR0; /記錄 if(!key2) /判斷是否按下 delay(50); /去抖 if(!key2) while(!key2) /等待按鍵釋放 ;if(i=8) /8 組數(shù)據(jù)記錄完畢 TR0=0; goto start; Seci= sec; /將數(shù)據(jù)存入數(shù)組Msi= ms;i+; /上翻 if(!key3) delay(50); if(!key3) while(!key3) ;TR0=0;key3_flag=1;/按鍵3 標(biāo)志if(j=i) goto start;elseif(key4_flag
18、) j+=2;key4_flag=0;精選文檔13sec=Secj;ms=Msj;j+; /下翻 if(!key4) delay(50);if(!key4)while(!key4);TR0=0;key4_flag=1; /按鍵4 標(biāo)志if(j0) goto start;else if(key3_flag) j-=2;key3_flag=0;sec=Secj;ms=Msj; /顯示數(shù)組里的內(nèi)容j-; /清零 if(!key5) delay(50);if(!key5)while(!key5);TR0=0;ms=0;sec=0;for(i=0;i=100) ms=0;/等于100 時歸零 sec+;
19、/秒加1 if(sec=60) sec=0;/秒等于60 時歸零 4.PROTEUS 軟軟件件仿仿真真4.1仿仿真真將以上程序清單導(dǎo)入先前做好的 Proteus 仿真電路,匯編之后,開始進行仿精選文檔15真。仿真結(jié)果如下:顯示清零功能:按下開始鍵后顯示按下清零鍵后顯示4.2仿仿真真結(jié)結(jié)果果描描述述:按“開始”鍵,秒表開始計時;按“暫停”鍵,秒表暫停計時;按記錄鍵,精選文檔16秒表記錄時間,共可記錄八個數(shù)值;按上翻下翻鍵,可查看這八個不同的計時值。4.3結(jié)結(jié)論論及及進進一一步步設(shè)設(shè)想想 :根據(jù)實驗要求,本次課設(shè)基本完成了設(shè)計要求,由于秒表系統(tǒng)并不一定僅僅局限于計時,定時等功能,還可以進行多項的擴
20、展,可以利用 AT89C51 強大的擴展功能,進一步豐富秒表的功能,例如可設(shè)定計時時間,倒計時等等眾多功能。單片機以其強大的功能和良好的兼容性可以更好地為我們服務(wù),通過查閱各種資料,多了解一些單片機有關(guān)知識,可以為以后的工作和學(xué)習(xí)生活創(chuàng)造更多的便利條件。5.5.元器件清單元器件清單元件名稱型號數(shù)量/個單片機AT89C521晶振12MHZ1電容22pF2電解電容10uF1電源5V1數(shù)碼管HS-3461AS1電阻1K/10K5/8按鍵開關(guān)66.課課程程設(shè)設(shè)計計體體會會通過本次課程設(shè)計,我們深刻地認識到自己有很多不足之處,比如在自主學(xué)習(xí)能力方面的不足,實際動手操作能力的不足等。 這次的單片機課程設(shè)計
21、是理精選文檔17論與實踐相結(jié)合的范例。該設(shè)計從頭到尾都要自己參與進來,熟悉了整個設(shè)計流程才能更快地設(shè)計出方案并完成設(shè)計。本次課程設(shè)計我主要負責(zé)硬件電路的焊接,寫程序和查閱相關(guān)資料。單片機課程早已結(jié)束,相關(guān)的知識已經(jīng)很模糊,導(dǎo)致我們在設(shè)計硬件電路中遇到了不少麻煩。首先是不知從何入手。雖然小組討論后確定了秒表要實現(xiàn)的功能,可是沒有相關(guān)理論知識的熟知和實踐操作。查閱了與 89C51 單片機相關(guān)的資料也閱讀了其他人單片機數(shù)字秒表的設(shè)計,慢慢地我們開始了解其中原理,一步步設(shè)計出了硬件電路的各個部分,如晶體振蕩電路,復(fù)位電路,按鍵電路,顯示電路。完成設(shè)計后需要運用 PROTEUS 軟件進行設(shè)計仿真。這次的課程設(shè)計同學(xué)進行了交流和討論,我們分工進行設(shè)計,從搜索資料到硬件、軟件的調(diào)試,每一步、每一個細節(jié)都經(jīng)過我們自己的思考,我們共同
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