簡易秒表的制作

1、 課 題 設(shè) 計 論 文課題名稱: 簡易秒表的制作 班級： 姓名： 學號：指導教師： 二o一三 年 一月 三 日 摘要基于8051的簡易秒表的制作，此電路主要是由三個部分組成：8051的最小系統(tǒng)、鍵盤、顯示器，利用單片機的定時器中斷實現(xiàn)分、秒定時，利用動態(tài)掃描的方式使得四位數(shù)碼管用于顯示秒、分的個位和十位，電路中有四個按鍵：ke0是啟動按鍵，ke1是暫停按鍵，ke2是清0按鍵，ke3是復位按鍵；ke0、ke1、ke2這三個按鍵是采用以中斷方式實現(xiàn)鍵盤的掃描，按下ke0電路開始計時，按下ke1電路計時停止并顯示電路的計時時間，按下ke2數(shù)碼管顯示00分00秒。關(guān)鍵詞：8051芯片 數(shù)碼管 復位電

2、路 目錄第一章 設(shè)計方案41.1 要求41.2 方法51.4 軟件設(shè)計51.5 程序編制61.6 資源分配表6第二章 8051芯片介紹72.1 8051單片機的簡介72.2 8051單片機的引腳及其功能82.3 外接晶體引腳92.4 復位 rst 992.5輸入輸出引腳10第三章 硬件線路設(shè)計圖11第四章 程序流程圖12第五章 系統(tǒng)軟件編程15總結(jié)18參考文獻19第一章 設(shè)計方案1.1 要求用8051單片機，采用動態(tài)掃描的方式，用4位led數(shù)碼管顯示秒、分值。晶振采用6mhz。具體要求如下：（1） 從右往左顯示秒值的個位、十位，分值的個位、十位，個位能向十位進位；（2） 上電后首先顯示00 0

3、0 ，表示從00 00 秒開始計時，當時間顯示到59 59時，4位顯示都清零，從零開始。（3） 以三個獨立式按鍵實現(xiàn)復位、啟動、停止。 1.2 方法用中斷的編程思路使用定時器t0，定時器工作在定時方式，顯示時間的刷新由定時器的中斷產(chǎn)生，定時器每50ms溢出中斷一次，當中斷20次后，對時間單元（秒單元、分單元）進行更新，然后通過拆字子程序?qū)r間單元里面的十六進制數(shù)拆開為兩個bcd碼，并送到顯示緩沖區(qū)。返回主程序后顯示緩沖區(qū)的待顯示數(shù)據(jù)被刷新一次，數(shù)碼管相應(yīng)的顯示數(shù)值也隨之發(fā)生變化；通過鍵盤掃描方式取得ke0、ke1、ke2的鍵值，用鍵盤的中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)秒表的啟動、停止、清0等功能。1.3 試驗

4、線路分析4位led顯示的位碼由單片機的p2口輸出，段碼由p0口輸出，p2口線與led之間接有510歐限流電阻；led為共陽極數(shù)碼管，顯示方式為動態(tài)顯示方式；3個按鍵可以采用獨立式鍵盤，其中兩個按鍵分別連接到外部中斷int0、int1，第3個按鍵連接到定時器1的t1端口，以中斷方式實現(xiàn)鍵盤的掃描。動態(tài)顯示程序中，在單片機內(nèi)部ram中設(shè)置待顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，由查表程序完成顯示譯碼，將緩沖區(qū)內(nèi)待顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼，再將段碼通過8051的p0口輸出；位碼數(shù)據(jù)由累加器循環(huán)左移指令產(chǎn)生，再通過p2口輸出。1.4 軟件設(shè)計整體程序主要分為3個部分：主程序、顯示子程序和定時器中斷程序。主程序主要是初始化部

5、分和不斷調(diào)用動態(tài)顯示子程序部分。動態(tài)顯示子程序完成四位led的輪流位掃描，它被主程序不斷調(diào)用，以保證穩(wěn)定可靠的顯示。顯示時間的刷新由定時器中斷產(chǎn)生，定時器每50ms中斷一次，當中斷20次后（即1s后），對時間單元（秒計數(shù)單元、分計數(shù)單元）進行更新，然后通過拆字子程序?qū)r間單元里面的十六進制數(shù)拆開為兩個bcd碼，并送到顯示緩沖區(qū)。返回主程序后顯示緩沖區(qū)的待顯示數(shù)據(jù)被刷新一次，數(shù)碼管相應(yīng)的顯示數(shù)值也就隨之發(fā)生變化。1.5 程序編制編程時置ke0健為“啟動”，置ke1鍵為“停止”，置ke2鍵為“清0”，因按鍵較少，所以采用獨立式按鍵即可滿足條件，其中兩個按鍵分別連接到外部接口int0、int1，另外

6、一個連接到外部引腳t1，編程時置t1為8位計數(shù)方式，初始值設(shè)定為0ffh.程序中，int0、int1和t1均允許中斷，故按鍵的處理通過各相應(yīng)中斷子程序來完成。4位led顯示的數(shù)據(jù)由顯示緩沖區(qū)30h33h單元中的數(shù)據(jù)決定，順序是從右至左。動態(tài)顯示時，每位顯示持續(xù)時間為1ms，1ms延時由軟件實現(xiàn)，4位顯示約耗時4ms。1秒定時采用定時器t0方式1中斷，每50ms中斷一次，用20h（mcec）作50ms計數(shù)單元，每20次為一個循環(huán)體，計滿20次，秒計數(shù)單元21h（sec）加1。21h、22h單元的數(shù)據(jù)均采用十六進制計數(shù)，該數(shù)據(jù)被拆成個位和十位兩個數(shù)據(jù)后分別送至顯示緩沖區(qū)的30h、31h、32h、3

7、3單元。1.6 資源分配表表 1-1資源分配表名稱地址分配用 途初始化值msec20h定時器50ms計數(shù)單元14hsec21h秒計數(shù)單元00hmin22h分計數(shù)單元00h30h33h顯示緩沖區(qū)00h30h：秒的個位31h：秒的十位32h：分的個位33h:分的十位40h以上堆棧區(qū) 第二章 8051芯片介紹2.1 8051單片機的簡介單片機是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是cpu、ram、rom、i/o接口和中斷系統(tǒng)。80年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。8051單片機內(nèi)部包含了作為微型計算機所

8、必需的基本功能部件，各功能部件相互獨立地集成在同一塊芯片上。 （1）cpu結(jié)構(gòu)：8051內(nèi)部cpu是一個字長為二進制8位的中央處理單元，也就是他對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。8051內(nèi)部cpu也是由運算器、控制器和專用寄存器組三部分電路組成。 （2）存儲器結(jié)構(gòu) （3）io端口io端口又稱為io接口，也叫做io通道或者io通路。有串行和并行之分，串行io端口每次只能傳送一位二進制信息，并行io端口一次可以傳送一組二進制信息。8051有四個并行io端口，分別命名為p0、p1、p2、p3，在這個并行io端口中，每個端口都有雙向io功能。 2.2 8051單片機的引腳及其功能8051有40條引腳，

9、共分為端口線、電源線和控制線三類。1. 端口線（4×8） 1 p0.0p0.7 p0口位雙向口線（在引腳的3932號端子）。 2 p1.0p1.7 p1口8位雙向口線（在引腳的18號端子）。 3 p2.0p2.7 p2口8位雙向口線（在引腳的2128號端子）。 4 p3.0p3.7 p3口8位雙向口線（在引腳的1017號端子）。這4個i/o口具有不完全相同的功能p0口有三個功能1、外部擴展存儲器時，當做數(shù)據(jù)總線（d0d7為數(shù)據(jù)總線接口）2、外部擴展存儲器時，當作地址總線（a0a7為地址總線接口）3、不擴展時，可做一般的i/o使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。

10、p1口只做i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。p2口有兩個功能1、擴展外部存儲器時，當作地址總線使用2、做一般i/o口使用，其內(nèi)部有上拉電阻；p3口有兩個功能除了作為i/o使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置， 上拉電阻當作為輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果p0口如果作為輸入時，處在高阻抗狀態(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。2.電源:vcc - 芯片電源，接+5v；vss為接地線。 控制線:控制線共有4根， ale/prog:地址鎖存允許/片內(nèi)eprom編程脈沖 ale功能：用來鎖存p0口送出的低8位地址 prog功能：片內(nèi)有epro

11、m的芯片，在eprom編程期間，此引腳輸入 編程脈沖。 psen:外rom讀選通信號。 rst/vpd:復位/備用電源。 rst（reset）功能：復位信號輸入端。 vpd功能：在vcc掉電情況下，接備用電源。 ea/vpp:內(nèi)外rom選擇/片內(nèi)eprom編程電源。 ea功能：內(nèi)外rom選擇端。 vpp功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom編程期間，施加編程電源vpp。 2.3 外接晶體引腳 圖 1-2外接晶體引腳xtal1 19 xtal2 18 xtal1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到xtal1，而xtal2懸空。內(nèi)部方式

12、時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12mhz，時鐘頻率就為6mhz。晶振的頻率可以在1mhz-24mhz內(nèi)選擇。電容取30pf左右。型號同樣為at89c51的芯片，在其后面還有頻率編號，有12,16,20,24mhz可選。大家在購買和選用時要注意了。如at89c51 24pc就是最高振蕩頻率為24mhz,40p6封裝的普通商用芯片。2.4 復位 rst 9在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復位。復位后p0p3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器sfr全部清零。當復位腳由高電平變?yōu)?/p>

13、低電平時，芯片為rom的00h處開始運行程序。常用的復位電路如圖所示。復位操作不會對內(nèi)部ram有所影響。圖 1-3 常用復位電路2.5 輸入輸出引腳(1) p0端口p0.0-p0.7 p0是一個8位漏極開路型雙向i/o端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動8個ttl。對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時，p0口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低8位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2) p1端口p1.0p1.7 p1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口。輸出時可驅(qū)動4個ttl。端

14、口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息。(3) p2端口p2.0p2.7 p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口。輸出時可驅(qū)動4個ttl。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。(4) p3端口p3.0p3.7 p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/0端口。輸出時可驅(qū)動4個ttl。端口置1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作

15、輸入用。對內(nèi)部flash程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外p3端口還用于一些專門功能，具體請看表22.。p13端口在做輸入使用時，因內(nèi)部有上接電阻，被外部拉低的引腳會輸出一定的電流。p3引腳兼用功能p3.0串行通訊輸入（rxd）p3.1串行通訊輸出（txd）p3.2外部中斷0（int0）p3.3外部中斷1（int1）p3.4定時器0輸入(t0)p3.5定時器1輸入(t1)p3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通wrp3.7外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通rd 表1-4端口引腳兼用功能表第三章 硬件線路設(shè)計圖 簡易秒表電路連接圖第四章 程序流程圖開始定時器中斷初始化秒單元初始化顯示緩沖區(qū)初始化子程序入口保護現(xiàn)場顯示

16、初始化查表取字型碼段碼送p0口位碼送p3口延時顯示位碼右移顯示緩沖區(qū)下一位四位顯示完？保護現(xiàn)場返回啟動定時器調(diào)用顯示子程序 定時器中斷子程序（如下圖）1s到嗎？調(diào)用拆字子程序60分到嗎？恢復現(xiàn)場調(diào)用拆字子程序調(diào)用拆字子程序置定時器初始值保護現(xiàn)場中斷入口調(diào)用拆字子程序60s到嗎？秒清0調(diào)用拆字子程序分單元加1調(diào)用拆字子程序分單元清0返回置50ms計數(shù)初始值秒加1 第五章 系統(tǒng)軟件編程 msec equ 20h ;50ms計數(shù)單元 sec equ 21h ;秒 min equ 22h ;分 org 0000h ajmp main org 0003h ajmp ke1 ;暫停 org 000bh a

17、jmp cont ;定時 org 0013h ajmp ke0 ;啟動 org 001bh ajmp ke2 ;清0 ;-主程序- ;-初始化- main: mov tmod,#61h ;0110 0001 t1計數(shù),t0定時 mov th0,#9eh ;t0初值 mov tl0,#58h mov th1,#0ffh ;t1初值 mov tl1,#0ffh mov sec,#00h ;60s計數(shù)初值 mov msec,#14h ;50ms初值 mov sp,#3fh ;堆棧初值 mov 30h,#00h ;緩沖區(qū)清0 mov 31h,#00h mov 32h,#00h mov 33h,#00h

18、 mov ie,#8fh ;打開中斷 setb tr1 ; t1 clr a ;清0;-顯示程序-disp: mov r2,#04h ;數(shù)碼管位數(shù)送r2 mov r1,#00h ;顯示時間 mov r4,#01h ;最右端數(shù)碼管 mov r0,#30h ;緩沖區(qū) mov a,r0 ;秒給adisp1: mov dptr,#tab ;字形表 movc a,a+dptr ;取字形碼 mov p0,a mov a,r4 ;位選 mov p2,a ;送p2 djnz r1,$ ;延時1ms rl a ;左移 mov r4,a inc r0 mov a,r0 djnz r2,disp1 ;未掃描完,循環(huán)

19、 sjmp disptab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h ;共陽極;-按鍵0中斷-ke0: setb tr0 ;開始計時 reti;-按鍵1中斷-ke1: clr tr0 ;暫停 reti;-按鍵2中斷- ke2: mov sec,#00h ;秒清0 mov mai,#00h mov 30h,#00h mov 31h,#00h mov 32h,#00h mov 33h,#00h;-定時器0中斷-cont: push acc ;保護現(xiàn)場 mov th0,#9eh mov tl0,#58h djnz msec,rn ;判斷20次

20、mov msec,#14h ;1s到,重裝值 inc sec ;秒 mov a,sec mov r1,#31h lcall binbcd ;拆字子程序 mov a,sec cjne a,#60, rn mov a,#00 mov sec,a mov a,min ;分 inc a mov min,a mov r1,#33h lcall binbcd mov a,min cjne a,#60, rn mov a,#00h mov min,a mov r1,#33h lcall binbcd rn: pop acc ;恢復現(xiàn)場 reti binbcd:mov b,#10 div ab mov r1,a ;十位給緩沖區(qū) dec r1 mov a,b ;個位給a mov r1,a ret end 總結(jié) 在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，其中比較重要的一點是：學的不扎實，對于一些指令不熟悉，需要查找，這就要求我在以后的學習中，應(yīng)該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，我相信，通過這次的課程設(shè)計，在下一階段的學習中我會更加努力，力