基于基于51單片機秒表設計姓名班級專業電子信息工程技術系部信息工程系指導老師

本人鄭重聲明：所呈交的畢業設計文本和成果，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。成果不存在知識產權爭議，本畢業設計不含任何其他個人或集體已經發表過的作品和成果。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。畢業設計者簽名：目錄摘要 摘要單片機控制秒表是集于單片機技術、模擬電子技術、數字技術為一體的機電一體化高科技產品，具有功耗低，安全性高，使用方便等優點。本次設計內容為以AT89C51單片機為核心的秒表，它采用鍵盤輸入，單片機技術控制。設計內容以硬件電路設計，軟件設計和PCB板制作三部分來設計。利用單片機的定時器/計數器定時和計數的原理，用集成電路芯片、LED數碼管以及按鍵來設計計時器。將軟、硬件有機地結合起來，使他擁有正確的計時、暫停、清零、并同時可以用數碼管顯示，在現實生活中應用廣泛。關鍵詞：秒表;89C51;定時器;計數器1緒論最早的計時工具為水漏和沙漏，時間以時辰計，雖然中國在唐朝最早發明了機械鐘表，但是并沒有產生更精確的計時量度。秒表的發明是西方科技進步的結果更是里程碑的意義。由于有了秒表，才有了瞬時速度的概念，才能夠誕生物理學。由于要求的提高,能精確定時對于AT89C51在實際應用有著重要的意義.但是傳統的軟件定時方式由于時鐘周期考慮不全容易引起累積誤差,而采用定時器中斷方式定時由于中斷響應周期不確定性而產生的誤差更具有非固定性的特點.文中從合理考慮各種指令執行周期、巧妙設置計數器初值、巧妙利用計數器溢出值、適時開關中斷的角度出發給出了4種糾正各種誤差方法。單片機把我們帶入了智能化的電子領域，許多繁瑣的系統若由單片機進行設計，便能做到電路更簡單、功能更齊全的良好效果。若把經典的電子系統當作一個僵死的電子系統，那么智能化的現代電子系統則是一個具有“生命”的電子系統。而隨著技術的進步，單片機與串口通信的結合更多地應用到各個電子系統中已成一種趨勢。本設計就集于單片機來設計秒表。，通過串口通信動態傳輸數據，使秒表有了更多更完善的功能。單片機系統的硬件結構給予了秒表“身軀”，而單片機的應用程序賦予了其新的“生命”，使其在秒表面前具有電路簡單、成本低、運行可靠等特色。所以這次的畢業設計對我們來說應該是很好的鍛煉機會，這一課題讓我對秒表的制作過程有了更深的了解。在硬件或軟件方面更加熟悉其中的步驟和捷徑,并且開發了自己的動手能力和對軟件組織的思維方式。2設計方案論證2.1設計要求：1)秒表最大計時值為99秒。2)六位數碼管顯示，分辨率為00秒。3)通過單片機的定時器/計數器定時和計數原理，設計簡單的計時器系統擁有正確的計時、暫停、清零功能。4)操作控制鍵三個。2.2方案論證：方案1：可以用分立元件來做，成本高、反而來的復雜些。方案2：可以用單片機來做，只要一塊心片編寫程序就可以。利用單片機來的簡單。為了實現LED顯示器的數字顯示，可以采用靜態顯示法和動態顯示法。由于靜態顯示法需要數據鎖存器等硬件，接口復雜一些。顯示只有6位，且系統沒有其他復雜的處理任務，所以決定采用動態掃描法實LED的顯示。單片機用AT89C51系列。3數碼管簡介數碼管由兩個七段數碼管構成，通過不同的組合來顯示0~9，字符a,b,c,d,e,f,g,符號及“。”小數點，數碼管結構圖如下：4鍵盤輸入部分1）鍵盤設置KEY1是開始按鍵：按下，數碼管運行數字KEY2是停止按鈕,按下、數碼管停止數字KEY3是清零按鈕，按下、數碼管全部初始化還有個復位按鈕當數碼管運行數字的時候，不能直接按清零按鈕，只能按停止按鈕才能停止，在按清零按鈕全部顯示初始化0。2）鍵盤輸入分析鍵盤輸入部分由三個按鍵直接接單片機I/O口，哪個鍵按下，對應的I/O口由高電平變成底電平，經單片機讀鍵處理后，由對應的執行I/O口輸出信號來控制整個系統的工作。開始5系統流程圖開始中斷清零中斷清零摁下按鍵摁下按鍵S1摁下S3摁下S2摁下S1摁下S3摁下S2摁下暫停清零，重新開始計數暫停清零，重新開始計數開始從0計數到99返0結束結束6程序編寫#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharsbitkey1=P3^5;sbitkey2=P3^6;sbitkey3=P3^7;sbitdu1=P3^0;sbitdu2=P3^1;ucharTAB[]={0xc0,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0xf8,0x00,0x10};ucharsec;voiddelay(){ inta; for(a=100;a>0;a--);}voidtimer()interrupt1{ ucharcount; TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; count++; if(count==20) { sec++; count=0; }}voidkey(){ if(key1==0) { if(key1==0) { while(!key1); TR0=1; } } if(key2==0) { { while(!key2); TR0=0; } } if(key3==0) { if(key3==0) { while(!key3); sec=0; } }}voidmain(){ IE=0x82; TMOD=0x01; TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; while(1) { key(); du1=0; du2=1; P0=TAB[sec%10]; delay(); du2=0; du1=1; P0=TAB[sec/10]; delay(); }}7系統圖8數字電子秒表的安裝與調試8.1軟件的仿真與調試ProteusISIS是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件，它可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的主要特點總結后有以下四點：①實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合的功能。②支持目前主流單片機系統的仿真。③提供了軟件調試功能，并可以與WAVE聯合仿真調試。④具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。在電子領域中也起到了很大的作用，它的出現仿真不需要先焊接電路，可以先仿真調試通過后在焊電路，節省了不少在硬件調試上所花的時間。ProteusSISI繪制原理圖的操作與Protel99se繪制原理圖的操作基本相同，在這里就不再作贅述。下面拿本設計中的一個仿真例子作簡述說明。首先打開已經畫好的proteusDSN文件，雙擊圖中的AT89S52芯片，就彈出一個窗口，在ProgramFile項中通過路徑選擇在WAVE中生成的HEX文件，雙擊選中后確定，這樣仿真圖中的AT89S52芯片就已經讀取了本設計中的HEX文件。單擊“三角形按鈕”進行仿真。通過對仿真結果的觀察來對程序進行修改，最終使程序到達設計要求。8.2硬件的安裝與調試按照之前設計好的數字電子秒表原理圖，詳細計算系統中各個元件的參數，選擇相應器件，制作實際電路板。由于考慮到萬能板大小的問題及元件之間連線的方便，在焊接元器件前必須考慮元件的布局然后進行實際操作。制作好的電路板可以用萬用表（200歐姆檔）的紅、黑表筆測試電路板的每條走線，當其電阻非常小時，證明走線沒有斷開，當其電阻很大時，證明該條走線斷了，應該重新走線，使電路板在電氣上得到正確地連接。選用萬用表的20K歐姆檔，檢測電路中是否存在短路。因為系統采用的是共陰極數碼管作為顯示電路，必須確保數碼管的公共端接的是低電平。8.3晶振電路的測試在單片機正常運行的必要條件是單片機系統的時鐘穩定正常。實際中，因為各種原因導致系統時鐘不正常而出現系統無法正常運行的情況時有，因此系統時鐘是否振是通電檢查的首要環節。在系統通電的狀況下，用萬用表的直流電壓檔（20V），分別測量XTAL1和XTAL2引腳的電壓，看是否正常，在調試過程中，測得電壓XTAL1引腳應為2.05V,XTAT2應為2.15V。8.4復位電路的測試復位不正常也會導致系統不能工作。如果復位引腳始終為高電平，系統將始終處于復位狀態；如果始終為低電平，不能產生復位所需的高電平信號脈沖，則系統也可能無法正常工作。單片機正常工作時，RST復位引腳應為0V，按下復位按鍵時，復位引腳為高電平+5V左右。9顯示電路的測試顯示電路是數字電子秒表正常運行最直觀的觀察窗口，我們可以通過觀察顯示電路的顯示結果觀察系統能否正常運行。當顯示電路按照電路圖焊接好后，用萬用表的測二極管檔位，將黑表筆接共陰數碼管的公共段，然后將紅表筆接數碼管的各段，當數碼管的段能正常顯示，說明各點焊接正常10調試10.1軟件調試在硬件調試時，先檢查電路板及焊接的質量情況，在檢查無誤后，通電檢查LED顯示器的點亮狀況。亮度不理想，可調整P0口的餓電阻大小，一般情況下，取200歐姆電阻即可獲得滿意的亮度效果。在實驗室制作時，結合示波器測試晶振及P1、P2端口的波形情況，進行綜合硬件測試分析。10.2軟件調試在軟件調試時，用編譯軟件進行程序的編寫。程序檢查無誤后，把程序燒到89C51芯片里。弄到硬件上進行調試?？从袥]有達到預期的設計要求，如果沒有達到，進行進一步的修改。有就最好不過了，證明軟件方面已經成功。10.3軟硬件聯調軟硬接連上后，用軟件仿真來調試。一個一個對89C51的端口輸出電壓后，看各口連的顯示電路等的變化。只到實驗和題目要求的功能能完成。遇到不同分析軟硬件，在一個一個的調試，結合后改好。從發現問題到分析問題，最后得出解決方法，實現我們的目的。11性能分析按照設計程序分析，LED顯示器動態掃描的頻率為167HZ實際使用觀察時完全沒有閃爍。由于計時中斷程序中加了中斷延時誤差處理，所以實際計時的走時精度很高，可滿足多種場合的應用需要。我制作的是一個秒表，在體育方面很實用，幾乎都有。硬件做起來很簡單，做的也很快。它的主要一些要求與功能：顯示六位、第二位帶小數點、最大計時值為98.9999秒，具有正確的計時、暫停、清零功能。12系統調試測試后發現電路不起振或振蕩弱，可能有以下幾點故障：1，在CC兩端并聯一個7pF電容(注意：該電容不可過大，否則你會發現調制失效)；2，調振蕩級偏置電阻；3，改變C6容量一試，如果上述方法不能解決，也有可能是元件布局不合理引起，可重新對電路板進行布線。13產品圖片圖片一圖片二圖片三結束語踉踉蹌蹌地忙碌了兩個月，我的畢業設計課題也終將告一段落。點擊運行，也基本達到預期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙、底層代碼的不合理??數不勝數?？墒牵矣謺悬c自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復的心。畢業設計，也許是我大學生涯交上的最后一個作業了。想借此機會感謝三年以來給我幫助的所有老師、同學，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業指導老師葉華杰老師，曾經也是我的科目老師相處了也一年。在這一年里我學到了很多，交會了我很多。在這次畢業設計中不厭其煩的指導。通過設計制作該系統，讓我從中收獲很多，對整個系統用89C51單片機實現過程，整體編程思想有了更深的理解并對軟件的編寫能力也有了提高。在制作過程中遇到很多難題，從而使我更有目的性和針對性的去找資料，然而本系統經過我們努力下還是做出來，使我在今后的學習的道路上對自己更有了信心。致謝在整個設計過程中，我們小