倒計時秒表-單片機

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄一、設(shè)計目的單片機課程設(shè)計中通過查閱資料、接口設(shè)計、程序設(shè)計、安裝調(diào)試等環(huán)節(jié)，完成AT89S-51單片機多種資源應用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設(shè)計與編程應用，是同學們將課堂上學到的理論知識與實際應用結(jié)合起來，并能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，增進對單片機的感性認識，加深對單片機理論方面的理解，掌握單片機的內(nèi)部功能模塊的應用，如定時器/計數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口、串行口通信等，強化單片機應用電路的設(shè)計與分析能力，提高學生在單片機應用

2、方面的實踐技能和科學作風，培育學生綜合運用理論知識解決問題的能力，實現(xiàn)理論結(jié)合實際，學以至用的原則。運用所學的知識和自身課外的拓展學習加深對專業(yè)課的理解和學習，鍛煉綜合運用電路設(shè)計及相關(guān)電子儀器、單片機軟硬件結(jié)合的理論，結(jié)合生產(chǎn)實際分析和解決工作工程實際問題的能力，加固、加深和擴展有關(guān)電子類，匯編語言，相關(guān)電子電路和仿真軟件方面的知識和能力。通過本次課程設(shè)計，應加強培養(yǎng)如下能力：(1)加強自身獨立的動手能力和思考解決問題的能力，提高創(chuàng)造能力。(2)學會使用軟件Proteus畫原理圖和仿真調(diào)試。(3)通過本次課程設(shè)計加深對單片機課程的全面認識復習和掌握，對單片機課的應用進一步的了解。(4)掌握定

3、時器、外部中斷的設(shè)置和編程原理。(5)通過此次課程設(shè)計能夠?qū)纹瑱C軟硬件結(jié)合起來，對程序進行編輯，校驗。(6)該設(shè)計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，并同時可以用數(shù)碼管顯示，在現(xiàn)實生活中應用廣泛，具有現(xiàn)實意義。二、設(shè)計任務及要求1、可以以實現(xiàn)正常秒表的所有功能，包括啟動、暫停、復位等；2、可以自由設(shè)定倒計時時間（10s、20s、30s···），并進行倒計時；3、顯示方式自選；4、任選一款51單片機；5、擴展功能：在秒表的基礎(chǔ)上增加時鐘功能，倒計時完成時加入報警單元，如聲音、燈光等三、總體方案設(shè)計本硬件設(shè)

4、計總共包括六部分電路：數(shù)碼管顯示電路、時鐘電路、復位電路、電源電路、控制電路、報警裝置?？傮w設(shè)計框圖如圖1所示。電源電路P1報警裝置 STC89C52P0P2數(shù)碼管顯示復位電路時鐘電路控制電路P2圖1 總體設(shè)計方框圖四、硬件電路設(shè)計1、各部分電路設(shè)計（1）單片機STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有

5、效的解決方案。因此，本次課程設(shè)計選用了容易燒寫程序并且有較大內(nèi)存的STC89C52芯片。仿真圖中的單片機如圖2所示。圖2 仿真圖中的STC89C52芯片（2）時鐘電路時鐘是單片機的心臟，單片機的各個功能部件的運行都是以時鐘的頻率為基準的，有條不紊按部就班的運行工作。因此時鐘頻率直接影響單片機的運行速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機的系統(tǒng)的穩(wěn)定性。STC89C52單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2，這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路有兩種方式： 內(nèi)部時鐘方式：當使用

6、片內(nèi)振蕩器時，XTAL1（19腳）連接外部石英晶體和微調(diào)電容，XTAL2（18腳）連接外部石英晶體和微調(diào)電容。外部時鐘方式：當采用外接時鐘源時，XTAL1（19腳）接外部時鐘振蕩器的信號，XTAL2（18腳）懸空。本次課程設(shè)計時鐘電路采用的是內(nèi)部時鐘方式，該時鐘電路如圖3所示。圖3 時鐘電路（3）復位電路單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)

7、復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。手動按鈕復位：需要人為在復位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。上電復位：只要在RST復位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。上電復位的工作過程是在加電時，復位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起

8、振時間取決于振蕩頻率，另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。本次課程設(shè)計復位電路采用的是手動按鈕復位，該復位電路如圖4所示。圖4 復位電路（4）數(shù)碼管顯示部分LED數(shù)碼管在單片機系統(tǒng)中應用非常普遍，LED數(shù)碼管是由光二極管構(gòu)成。常見的LED數(shù)碼管為“8”字型的，共計八段。每一段對應一個發(fā)光二極管，這種數(shù)碼管顯示器通常有共陽極和共陰極接法。共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的段被顯示。同樣，共陽極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。當某個發(fā)光二

9、極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。此次選用的是共陰極的兩位一體的LED數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示部分如圖5所示。圖5 數(shù)碼管顯示部分（5）控制電路該控制電路有三個控制端分別為： 秒表十位加一； 秒表十位減一； 秒表個位加一； 秒表個位減一； 秒表顯示清零； 開始/暫停該部分控制電路如圖6所示圖6 秒表控制電路（6）報警裝置報警電路是對倒計時秒表完成時的提醒，該報警裝置采用蜂鳴器進行。報警電路用了一個電阻、一個s9013三極管和一個蜂鳴器，該報警電路如圖7所示。圖7 報警裝置2、整體電路圖圖8 整體電路圖五、軟件設(shè)計START1、程序流程圖單片機初始化 檢測是否有鍵按下 N Y執(zhí)行

10、相應代碼倒計時結(jié)束，蜂鳴器響圖9 程序流程圖2、源程序見附錄。六、仿真效果1、顯示部分仿真效果圖10 顯示效果圖2、報警裝置仿真效果由于報警裝置有蜂鳴器組成，當?shù)褂嫊r結(jié)束時蜂鳴器會響一秒，在蜂鳴器的兩端各加一電壓探針測兩端電壓，由圖11可以看出，當?shù)褂嫊r結(jié)束時蜂鳴器兩端電壓相差約5V，故蜂鳴器會響一秒以提示倒計時結(jié)束。報警裝置仿真效果圖如圖11所示。圖11 報警裝置仿真效果圖七、實物調(diào)試圖12 實物正面效果圖圖13 實物反面連線圖八、設(shè)計總結(jié)1、設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法本次課程設(shè)計是第一次接受單片機的課程設(shè)計，這也是檢驗我們這學期以來所學到的關(guān)于單片機課程的理解與應用，在設(shè)計時，難免會遇

11、到一系列的問題，下面是一些實驗中遇到的問題及解決方法： 剛開始應用Proteus仿真的時候由于不會使用，導致無法繼續(xù)程序以及電路板的焊接等一系列的后續(xù)工作，后來通過問同學們和百度一些前輩們的經(jīng)驗，可以正確并熟練的掌握Proteus仿真。 在焊接電路板上的數(shù)碼管時，不清楚數(shù)碼管各個引腳所對應的段選和位選，在網(wǎng)上百度后也找到很多版本，問同學也不清楚，最后解決方法是用萬用表的二極管檔測量數(shù)碼管的位選以及段選。 仿真做好，實物也焊接好之后，實物不能正常工作，先用萬用表測試了電源的正極和負極，沒有問題又給單片機上電檢查各個引腳與負極之間的電壓也沒什么問題，最后問老師和同學確定是程序的問題。2、設(shè)計體會經(jīng)

12、過一周的課程設(shè)計，完成了倒計時秒表的設(shè)計，從開始學習Proteus到實物正常工作付出了許多努力，雖然遇到了很多困難，但在同學們和老師的幫助以及查閱資料的情況下，問題一一得到解決，通過這次課程設(shè)計，我認識和了解了基本的單片機設(shè)計的開發(fā)過程。 期間， 我學會了分析課題的要求，查閱資料用怎樣的元器件來實現(xiàn)，學會用 Protues 軟件來繪制原理圖，用c語言來編寫源程序，最后成功做出實物并能正常工作。此外，我也學習到了很多以前沒有經(jīng)歷過的知識，比如，如何用萬用表來測量數(shù)碼管的各個引腳，同時讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考和解決問題的能力，在此次設(shè)計中，也發(fā)現(xiàn)

13、了自己的不足之處。進一步提高了自己在實際設(shè)計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，將我們所學的知識應用于生活實踐中，真正的做到了學以致用的效果。3、對設(shè)計的建議本次課程設(shè)計由于我和很多同學一起在實驗室焊接電路板，期間發(fā)現(xiàn)了不少其他問題，我有以下建議： 單片機課程設(shè)計中要用的東西很零散，而且大部分器材較便宜，可以多買一些備用，防止有些零件損壞或者丟失之后導致實物不完整。 建議老師對于AT公司和STC公司生產(chǎn)的單片機做一些說明，告訴同學們兩種燒寫單片機程序的不同，鑒于同學們買的開發(fā)板大多只能燒寫STC系列的單片機，建議同學們購買STC的單片機。參考文獻1郭天祥.51單片機C語言教程M.

14、60;北京：電子工業(yè)出版社,2009.2李廣弟.單片機基礎(chǔ)M.  北京：航空航天大學出版社，2001.3遲榮強.單片機原理及接口技術(shù)M . 北京：高等教育出版社,2004.4張毅剛.單片機原理及應用M.  北京：高等教育出版社,2008.5樓然苗、李光飛. 單片機課程設(shè)計指導M.  北京：電子工業(yè)出版社,2007.6吳經(jīng)國. 單片機應用技術(shù)M.  北京：中國電力出版社,2000.7吳金戌. 8051單片機實踐與應用M . 北京：清華大學出版社,2004.8張毅剛.MCS-51單片機應用設(shè)計M.  哈爾濱：

15、哈爾濱工業(yè)大學出版社,1997.附錄：源程序：#include<reg52.h>/52系列單片機頭文件#define uint unsigned int/宏定義#define uchar unsigned charsbit BEEP=P17; /聲明單片機P1口的第八位sbit DULA=P20;/兩位一體數(shù)碼管位選sbit WELA=P21;sbit key1=P22;/定義位變量，聲明P2口sbit key2=P23;sbit key3=P24;sbit key4=P25;sbit key5=P26;sbit key6=P27;uchar code table=/8段LED段碼

16、0x3f,0x06,0x5b,0x4f,/0,1,2,30x66,0x6d,0x7d,0x07,/4,5,6,70x7f,0x6f,0x77,0x7c,/8,9,A,b0x39,0x5e,0x79,0x71;/C,d,E,Fvoid delay(uint);/聲明延時函數(shù)uchar numt0,num;/定義變量void delay(uint z)/延時函數(shù)，z為x，則延時xmsuint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void display(uchar numdis)/數(shù)碼管顯示函數(shù)uchar shi,ge; /定義十位和個位的變量sh

17、i=numdis/10; /將兩位數(shù)的十位賦值給shige=numdis%10; /將兩位數(shù)的個位賦值給geDULA=1;WELA=0;P0=tablege;DULA=0; delay(5);/延時5msDULA=0;WELA=1;P0=tableshi; /送十位段選數(shù)據(jù)WELA=0;delay(5);void init() /初始化函數(shù) TMOD=0x01; /設(shè)置工作方式1（0000 0001）TH0=(65536-50000)/256; /設(shè)置初值TL0=(65536-50000)%256;EA=1; /開總中斷ET0=1; /開定時器0中斷void keyscan() /按鍵設(shè)置函數(shù)

18、if(key1=0) delay(10); /按鍵消抖if(key1=0) /如果仍未低電平，則表明有按鍵按下 num=num+10; /十位顯示加一if(num=100) /當數(shù)加到100時重新歸0num=0;while(!key1); /等待按鍵釋放 if(key2=0)delay(10);if(key2=0)if(num=0) /當數(shù)減到0的時候重新從100開始減num=100; num=num-10; /十位顯示減一while(!key2); if(key3=0)delay(10);if(key3=0)num+; /個位顯示加一if(num=100) /當數(shù)加到100時重新歸0num=0;while(!key3);if(key4=0)delay(10);if(key4=0)if(num=0) /當數(shù)減到0的時候重新從100開始減num=100;num-; /個位顯示減一while(!key4);if(key5=0)delay(10);if(key5=0)num=0; /清0while(!key5);if(key6=0)delay(10);if(key6=0)while(!key6);TR0=TR0;/啟動或停止定時器0void main() BEEP=0; /關(guān)閉蜂