单片机课程设计秒表系统设计.doc

东 北 石 油 大 学 课 程 设 计 课 程 单片机课程设计 题 目 秒表系统的设计 院 系 电气信息工程学院测控系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2012年 7 月 8日东北石油大学课程设计任务书课程 单片机课程设计 题目 秒表系统的设计 专业 测控技术与仪器 姓名 学号 一、任务 以AT89C51单片机为控制中心，设计一个两位LED显示的电子秒表。

二、设计要求[1] 现实时间为00～99秒，每秒自动加1[2] 设计一个“开始按键”、“暂停键”、及一个“复位清零键”[3] 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）[4] 基本电路包括：单片机最小系统、LED显示电路、独立键盘电路等[5] 提交设计报告、电路图及程序源码[6] 电子妙表具有倒计时功能，即时时间到，蜂鸣器启动三、参考资料[1] 余发山.单片机原理及应用技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.[2] 杨凌霄.微型计算机原理及应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.[3] 杨宁.单片机与控制技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2004.[6] 吴国经.《单片机应用技术》[M].北京:中国电力出版社，2003.[5] 杨宁.单片机与控制技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.32-77.完成期限 2012.6.29 至 2012.7.8 指导教师 专业负责人 曹广华 2012年 6月 29日 秒表系统的设计目 录第1章 绪论 11.1 秒表系统的概述 11.2 秒表系统设计的概况 11.3 本设计任务 2第2章 总体方案论证与设计 32.1 显示电路 32.2 主控制器选择 32.3 计时方案选择 4第3章 系统硬件设计 53.1 数字妙表电路设计 53.2 复位电路设计 63.3 单片机时钟振荡电路设计 6第4章 系统的软件设计 84.1 主程序设计 84.2 设置子程序设计 104.3 加减1子程序设计 11第5章 系统调试与测试结果分析 125.1 使用的仪器仪表 125.2 系统调试 125.3 测试结果 12结 论 13参考文献 14附录1 程序 15附录2 仿真效果图 20第1章 绪论本文设计了一种以单片机AT80C51为核心的数字频率计。

介绍了单片机、数字译码和显示单元的组成和工作原理实现开始键用来控制秒表工作的开始；暂停键用来暂停程序的运行；上翻键是正计数的开始,下翻键是倒计时的开始，利用暂停键停止；复位清零键是用来对程序复位用的，当程序出现死循环或想从00开始重新计时，按下复位键可返回程序开始，重新执行系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需求既保证了计时精度，又使系统具有较好的实时性本秒表系统设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广1.1 秒表系统的概述数字秒表是采用数字电路制成的实现对时间的测量数字秒表是通信设备、音、视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器采用8051单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时利用中断系统使其能实现开始和复位的功能整个系统非常精简，且具有灵活的现场可更改性1.2 秒表系统设计的概况1.2.1 问题描述设计一个秒表，按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00每秒自动加一；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00；按“暂停”按键，系统暂停计数，数码管显示当前的计数；按“上翻”按键，系统正向计时,按“下翻”按键,系统倒计时;当计时时间到的时候蜂鸣器发出警报.1.2.2 设计要求(1) 现实时间为00～99秒，每秒自动加1(2) 设计一个“开始按键”、“暂停键”、及一个“复位清零键”。

3) 计时精度：误差≤1秒/月（具有微调设置）4) 基本电路包括：单片机最小系统、LED显示电路、独立键盘电路等5) 提交设计报告、电路图及程序源码6) 电子妙表具有倒计时功能，即时时间到，蜂鸣器启动1.3 本设计任务该设计要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用MCS系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8051中的P3.2管脚作为外部中断0的入口地址，并实现“暂停”按键的功能；将P3.3作为外部中断1的入口地址，并实现“清零”按键的功能；使用P0口作为段码数据输出控制口，RESPACK-7是一个七个电阻的排阻，P0.0、P0.1口分别实现开始、设置的功能显示电路由两位共阴极数码管组成使用定时器T0实现10ms的定时，进行快加延时；当想实现正常计数时的1s延时，只需要实现40次25ms的定时器T1控制延时就可以实现其中“开始”按键当开关由0拨向1时开始计时初始状态下计时器显示00，当按下开始键时，外部中断INT0向CPU发出中断请求，CPU转去执行外部中断0服务程序，即开启定时器T0，并且进行100次计数，当到100次时，即延时1s时，产生一个中断信号，向CPU发出请求，执行计数器加一且送往数码管显示。

在计时过程中，只要按下暂停键，即根据P1.0口电平变化去执行控制程序，关断定时器T0和T1，调用显示子程序，实现暂停功能在按下暂停键时，将此时的计时时间存入中间缓存区，当再次按下开始键时，则讲中间缓存区的数据转入最终缓存区计时采用定时器T1中断完成，定时溢出中断周期为25ms，并同时进行40次计数，当有溢出时，会产生中断信号，向CPU发出中断请求，每发出一次中断请求就对计数单元低位进行加一，达到10次就对高位进行加一，送数码管显示，依此类推，直到99秒后再加一后返回00，重新开始再看按键的处理这两个键可以采用中断的方法，另外几个采用扫描的方法来识别复位键和开始键功能在于使程序从头执行，对于时间的要求即单片机上电初始化时的值00；而停止键则要用于对时间的锁定，需要比较准确的控制；而对于快加键，当检测到有快加信号时，则启动定时器T0, 完成一个周期定时时产生一个溢出中断请求，向CPU发送请求，每发一次就对计数单元低位进行加一操作，达到10次就对高位进行加一操作，送数码管显示，依次循环；同时检测是否有暂停信号，有暂停信号时，跳出快加程序，执行显示子程序因此可以对暂停和快加按键采取扫描的方式而对开始和复位键采用外部中断的方式。

第2章 总体方案论证与设计本系统采用单片机AT80C51为LED显示屏的控制核心，系统主要包括LED显示电路，复位电路，时钟振荡电路等2.1 显示电路方案一： 使用LED数码管显示 该方案控制最简单，根据设计要求显示格式XXXX可以准确的显示频率大小，又由于数码管简单便宜且满足设计要求，所以选着数码管显示比较合理顾本次设计选择方案一 方案二： 使用LCD1520液晶显示 点阵液晶可以显示多种字符及图形，拥有友好的人机界面及强大的显示功能特别适用于智能控制的可编程人性化显示但是比较复杂使用不方便增加了难度2.2 主控制器选择方案一：采用 MCU 内部定时器AT80C51内部含有2个定时器，可以利用一个定时器计时与一个定时器计数方式采集信号 方案二：采用数字逻辑芯片本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路这样，系统的成本就会急剧上升（相对于方案一）因此，本设计并未采用这种方案。

由于方案一具有较好的灵活性、较少的电路器件和较高的性价比，而且通过精确的软件补偿使精度完全可以满足控制需要，所以我们选择该方案完成设计2.3 计时方案选择方案一：采用 MCU 内部定时器AT80C51内部含有2个定时器，可以利用一个定时器计时与一个定时器计数方式采集信号 方案二：使用专用时钟芯片使用微控制器控制专用时钟芯片实现计时控制，这种方案有着计时精度高、控制简单的优点，而且更易于实现日期 / 时间显示、定时等计时扩展功能由于方案一具有较好的灵活性、较少的电路器件和较高的性价比，而且通过精确的软件补偿使精度完全可以满足控制需要，所以我们选择该方案完成设计第3章 系统硬件设计为使该模块化LED显示屏控制系统具有更加方便和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计硬件电路包括数字秒表电路设计、电源电路设计、单片机晶振电路设计、单片机复位电路设计3.1 数字妙表电路设计数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用本设计用单片机组成数字电子秒表，力求结构简单、精度高为目标设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计其硬件电路主要有主控制器，计时与显示电路和回零、启动和快加电路等。

主控制器采用单片机8051，显示电路采用两位共阴极LED数码管显示计时时间本设计利用AT89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时利用中断系统使其能实现开始和复位的功能P1口与P0口为输出段码数据,P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4口接五个按钮开关，分别实现开始、设置、拨位、上翻和下翻的功能外部中断0实现暂停的功能，外部中断1实现复位清零的功能电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观硬件电路图按照图3-1进行设计主电路见附录键盘控制电路LED显示电路蜂鸣器电路AT89C51单片机 晶振电路复位电路图3-1秒表系统硬件基本电路 3.2 复位电路设计上电自动复位电路是通过外部复位电路的电容充电来实现的当电源接通时只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可实现自动上电复位按键电平复位电路是通过RST端经电阻与电当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。

上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间用开关操作也能使单片机复位。