基于单片机的红外线计时器的设计与实现.doc

1、 XX大学毕 业 论 文（设计）题 目 基于单片机的红外线计时器的设计与实现 姓 名： xxx 学 院： xxx 专 业： 通信工程 班 级： 2011级1班 学 号： 20112801 指导教师： xxx 完成时间： 2015/06/01 2015年 06月 01日目录摘要1Abstract:21 引言11.1 选题背景11.2计时器概述11.3设计目标11.4系统主要功能21.4.1.计时功能21.4.2.按键功能21.4.3.中断嵌套和控制21.5文章的结构和内容22基于单片机的红外计时器32.1.红外计时器的设计思路32.2.红外计时器的系统框图32.3.红外计时器的工作原理32.4.红外计时器的工作流程32.5. STC89C52单片机简介43硬件电路设计93.1.单片机最小系统93.2.单片机的时钟电路与复位电路设计93.3.显示模块103.4.红外传感器部分103.5.声光提示电路113.6.电源模块124 系统调试、数据及误差分析134.1.硬件调试134.2.软件调试134.3.采集、实验与数据分析144.3.1. 测试1144.3.2.测试2155总结19致谢20参

2、考文献21附录22附件1：程序源代码22附录2：总体设计原理图28附录3：实物图29附录4：系统使用说明书30基于单片机的红外线计时器的设计与实现通信工程专业 xxx 指导老师 xxx摘要：在运动赛场尤其是竞赛比赛项目的成绩测量方面要求极为严格，甚至可以说是苛刻，往往百分之一秒的误差都会引起运动员成绩的变化。为此本设计以单片机为核心应用红外传感器设计了自动触发终止的红外计时器，当开始按键按下时计时器启动，同时发令枪响，数码管有秒表变化。基于单片机的红外计时器的设计主要针对运动赛场上的计时所设计，相比较于传统的机械秒表需要手动开始和终止，利用红外传感器在终点线处自动触发终止，将更为精确的为竞赛项目计时。同时相比较于应用到全国乃至国际较高层次所使用的高速甚至超高速光感应摄像机等精确计时仪器，本设计是以单片机为核心的产品具有价格低廉、稳定性好、便于移动和场地适应性好等一系列优点，适合运动员日常训练及运动会等体育活动的计时工作。关键字：单片机；红外传感器；计时器 Design and Realization Based on infrared timerStudent majoring in

3、Communication Engineering Sheng LeileiTutor Lu JianboAbstract: Performance measurement of a field in particular competition sport demands particularly intense, and even can be said to be demanding, often 1% second error will cause changes in athletic performance. The design of monolithic integrated infrared sensor design of automatic IR trigger termination of the timer, when the Start button is pressed the timer starts and gunshot, digital stopwatch. Infrared based on single-chip microcomputer t

4、imer is designed mainly for sport-court timing design, compared to the traditional mechanical watch needs to be manually started and stopped using the infrared sensor is triggered automatically terminates at the finish line, will be more accurate as event timing. But compared to apply to the national and international high level use of high-speed and ultra high-speed optical sensing cameras and other precision instruments, this design is based on the SCM as the core products with low price and g

5、ood stability, easy to move and space flexibility and other advantages, suitable for athletes daily training and sporting activities such as games of timing. Key words: SCM; infra-red thread; sensor; timer1 引言1.1 选题背景 21世纪已经进入了科技飞速发展的时代，尤其计算机以及精密仪器的高速发展更是势头迅猛，而单片机作为半精密仪器及其计算机的一个分支应用范围相当广泛，发展异常迅猛，它已经成为现代电子科技技术、通信服务技术、计算机网络技术、互联网、机械类自动控制技术的一项新兴科技。因为我们学习通信工程专业，即便将来没有从事相关单片机方面的工作，现在学习单片机的知识也是十分有必要的。所谓技多不压身，不知何时何地我们就会因为今天的付出得到意想不到的收获。本论文主要介绍了我所设计的基于单片机的红外计时器的设计工作原理、实际用途以及实物实现的硬件电路等方面。1.2计时器概述计时器是大到事关

6、国防科技、大小型实验室内仪器以及科研单位理想的计时仪器，小到我们周边平常普通的生活（微波炉、计时风扇、洗衣机洗衣脱水定时等等）或者赛场上运动员计时，而在工业上它广泛应用于各种继电器、控制器、延时器以及定时器等的时间测试。 在各类大小型运动赛场上，特别是在现代世界趋于大稳定的今天，体育竞技成为各国的另一场战争，而随着科学的训练体育人的素质在不断提升，所以精密的计时器更是不可或缺的。为此我设计的以单片机为核心、应用红外传感器的秒表计时器正好满足田径赛场上各种比赛所需要的计时需求，相比于人工手动机械秒表计时的误差会较小。该计时器是实现精确到毫秒计时并自动触发终止的半机械装置，虽然远远比不上应用于奥运会等国际规格的超高速光感应摄像机那样精确，但是相对于传统机械秒表计时，本次所应用的红外传感器自动触发终止计时的设计以较高的精确性、较为简单的原理、较低的价格成本及较长的使用寿命，具有实用及推广价值。1.3设计目标本设计主要针对于运动赛场上的计时所设计，相比较于较为传统的机械秒表，在短短几十秒的中短距离竞赛项目中特别是只有十几秒的百米赛跑中，人短暂的反应时间将导致产生一定的误差，而本设计利用红外传感

7、器在终点线处自动触发终止，将更为精确的为需要精确时间的竞赛项目计时，从而提高比赛成绩计时的准确性。同时相比较于应用到全国乃至国际较高层次所使用的高速甚至超高速光感应摄像机等精确计时仪器，本设计是以单片机为核心的产品，具有价格低廉、稳定性好、便于移动和场地适应性良好等一系列优点，适合运动员日常训练及学校运动会等体育活动的计时工作。1.4系统主要功能1.4.1.计时功能当用作计时功能时，使用TIMER0进行10MS的定时，可将计时精度精确在百分之一秒以内，满足精密计时及其竞技计时的需求1.4.2.按键功能按键的方式中断或查询的方法来识别。而本按键的功能是计时的开始以及计时暂停时的继续，是采用查询的方式实现的。1.4.3.中断嵌套和控制本设计中有连续的T0中断和外部中断INT0两个中断。这2个中断的特点是：T0的中断工作是连续的，而 INT0是用来停止T0的，INT0为外部中断。1.5文章的结构和内容第1章：红外计时器的概要，简要介绍了本设计的目标，以及研究的内容和主要功能。第2章：主要介绍红外计时器的工作原理。第3章：硬件电路设计，元器件简要介绍。第4章：软件程序设计。详细描述程序各个部分

8、的功能，并解释程序。第5章：系统调试。2基于单片机的红外计时器2.1.红外计时器的设计思路红外计时器是计时产品，具有精确到百分之一秒内计时的秒表功能，可连接到发令器实现同步计时，由红外传感器检测到运动员撞线后自动触发终止计时功能，其计时精确度较高。该红外计时器的基本组成部分由单片机电路、数字显示电路、按键触发及声光提示电路、传感器检测探头（采用博光E18-D80NK反射式红外传感器集成探头）等部分组成。本设计包括两部分：软件程序部分以及硬件单片机组合部分。2.2.红外计时器的系统框图系统工作的框图如2.1所示。STC89C52单片机最小系统电源电源开关按键控制红外检测显示屏声光提示图2.1 总体设计框图本系统由红外传感、单片机、声光提示部分以及显示模块四大部分。51系列单片机STC89C52作为处理器。整个系统在STC89C52单片机的控制下正常工作。红外传感器探头将检测到的变化传递给单片机，单片机终止计时。2.3.红外计时器的工作原理本人设计的红外计时器的基本工作原理如下：当按下启动开关时，蜂鸣器发声，半导体发光二极管亮灯，同时计时器开始工作计时。2.4.红外计时器的工作流程当按下时计时器开关，同时蜂鸣器鸣响表示开始工作，LED发光二极管闪亮一次，秒表开始跳动。当运动员跑过终点线时，反射式红外传感器检测到变动信号，低电平触发电路导通，立即停止计时。当再次按下，计时器继续工作，在原有的时间基础上继续计时，当红外传感器再次检测到开关信号时，便停止计时。工作流程框图如图2.2所示。 图2.2 流程图2.5. STC89C52单片机简介STC89C52是性能优越的微控制器，它具有低功耗但是却有较高的性能并且价格低廉，内有8K可编程存储器。使用现在较先进的存储器制作技术制造，让其能与工业上的80C51 产品指令和引脚实现完全兼容，不会有使用不便得得现象发生。STC89C52具有以下标准功能：（1）兼容MCS51指令系统；（2）8k可反复擦写(大于1000次）

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