基于ATC5的電子秒表設(shè)計報告

1、基于AT89C52的電子秒表設(shè)計報告 所 在 學(xué) 院 ：微電子與固體電子學(xué)院 所 在 專 業(yè)：固體電子工程 小 組 成 員：余希猛衡相文何彬德完 成 日 期：2013年4月20日摘要隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)不斷更新。單片機是指集成在一個芯片上的微型計算機，主要包括CPU、隨機存儲器、只讀存儲器、基本輸入/輸出接口電路、定時器/計數(shù)器等部件。本文設(shè)計的主要思路是采用ATMEL公司的AT89C52單片機作為中央處理器，LED數(shù)碼顯示器，ISD1420語音芯片，設(shè)計具有計時和鬧鈴以及語音播報功能的電子秒表。正文中首先介紹了系統(tǒng)硬件的設(shè)計思路

2、以及工作原理，電子秒表按鍵功能，其次簡單闡述了程序的流程、程序各功能模塊的分析和實現(xiàn)過程，最后簡單總結(jié)了本次設(shè)計的難點、關(guān)鍵點以及收獲的經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：單片機，LED數(shù)碼管顯示器 ，AT89C52目 錄1 緒論41.1 引言41.2 器件選擇41.3 設(shè)計方案41.4 方案論證52 功能概述63 硬件設(shè)計83.1處理器設(shè)計83.2 電路設(shè)計94 軟件設(shè)計105 測試數(shù)據(jù)與理論分析-156 總結(jié)161緒論1.1 引言單片機自問世以來，以其良好性能，價格低廉等特點。越來越被人們重視。此次的電子秒表設(shè)計，我們決定采用STC系類的52單片機，作為電路的中央處理芯片。1.2 器件選擇中央處理芯片：STC8

3、9C52RC。顯示器：8段數(shù)碼管。語音芯片：ISD1420。以及各種電阻，電容，74系列芯片。1.3 設(shè)計方案方案一：采用PIC單片機控制數(shù)碼管。Microchip公司PIC系列單片機是近年來重點發(fā)展的單片機系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，帶A/D，內(nèi)部E2PROM數(shù)據(jù)存儲器，雙時鐘工作，比較輸出，捕捉輸入，PWM輸出， LCD驅(qū)動等等，其封裝從8腳到68腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計中,價格適中，廣泛應(yīng)用在各類電子產(chǎn)品中。方案二：采用C52單片機控制數(shù)碼管。為了使電子秒表功能更好。我們決定采用8個8段數(shù)碼管，這樣做使得電子秒表更加美觀，對時間的讀取更加

4、方便明了。同時對時間精確更提高一步，精確到1毫秒。電路外設(shè)置8個按鍵，起到控制電子秒表實現(xiàn)不同功能。另外添加了幾個LED二極管，用來提示使用者當(dāng)前電子秒表處于什么狀態(tài)。鬧鈴方面，除了使用者自己定下的時間外，電路本身會在整時自動報時，例如，當(dāng)電子秒表計時到10-00-00，即10分鐘時。鬧鈴響起，LED燈點亮。方案三：采用555定時器控制數(shù)碼管。由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，是一種信號比較好的時鐘發(fā)生器。主要由555定時器，電容，電阻構(gòu)成。調(diào)節(jié)電位器，就可以獲得一定頻率的波信號。然后輸入計數(shù)器，使計數(shù)器開始計數(shù)。1.4 方案論證方案一：使用PIC單片機控制數(shù)碼管。PIC系列單片機的性能雖然比其

5、他的系列單片機更好，但是由于我們小組本來一直在使用C51的開發(fā)板，而沒有PIC的開發(fā)板。并且再次學(xué)習(xí)PIC的開發(fā)板，時間上也有些緊急。所以我們最終就決定還是使用C51單片機來完成本次的設(shè)計。方案二：使用C52單片機控制數(shù)碼管。使用C52單片機需要用C語言編程序，考慮到我們上學(xué)期對C語言有了初步的學(xué)習(xí)，有一定的基礎(chǔ)。所以這個方案一開始就吸引了我們。然后我們正好也有C51單片機的開發(fā)板，這讓我們再一次中意這個方案。排除這些因素，C51單片機本身的一些優(yōu)勢也是不錯的。通過外接兩個74HC573芯片，可以很好的方便控制8個數(shù)碼管。而且在硬件電路的焊接方面也是很方便的。所以我們通過比較論證，最終還是決定

6、采用方案二。方案三：使用555定時器控制數(shù)碼管。555定時器通過外部電容與電阻的搭配產(chǎn)生固定的頻率，來控制計數(shù)器實現(xiàn)電子秒表功能。使用此方案能夠獲得較精確的計數(shù)時間，使得電子秒表的精確度能更好。但是經(jīng)過我們小組的商議，一致認(rèn)為該方案的硬件方面有較大的難度。每個數(shù)碼管都需要一個555定時電路。在焊電路時容易發(fā)生一些意想不到的問題。所以我們決定不采用此方案。2功能概述此次設(shè)計的功能實現(xiàn)主要依靠電路外圍的8個輸入按鍵?，F(xiàn)在主要對這8個按鍵的各自功能，以及先后按下的不同現(xiàn)象進行敘述。（1）當(dāng)電路接通電源后,將有一段音樂：世上只有媽媽好。大概10秒鐘會結(jié)束音樂播放，音樂結(jié)束后，8段數(shù)碼管將顯示 “HEL

7、LO”字符。提醒使用人員進入操作任務(wù)。此時可有兩種選擇：a按下K2鍵，或者b按下K1鍵。其中K1是進入計時狀態(tài)，K2是進入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)。（注：若想要調(diào)用數(shù)據(jù)，需要在計時前執(zhí)行。）a 當(dāng)使用人員按下k2鍵時：數(shù)碼管進入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)。由于在單片機程序中，秒表存儲了5組數(shù)據(jù)，分別為10-10-00 , 20-20-00 ，30-30-00 ，40-40-00 ，50-50-00.所以當(dāng)按下k2鍵一次時，調(diào)用出 10-10-00，當(dāng)按下兩次時，調(diào)用出 20-20-00,以此類推。當(dāng)調(diào)出50-50-00后，再按兩次，調(diào)用數(shù)據(jù)重新回到10-10-00，依次循環(huán)。調(diào)用完成后。按下k1鍵確認(rèn)。此時可以再用K5

8、，K6，K7，K8來調(diào)節(jié)時間。然后再按下k3鍵，計時開始。b 當(dāng)使用人員不想調(diào)用數(shù)據(jù)時，可以按下K1鍵：數(shù)碼管顯示 00-00-00,此時使用人員可根據(jù)自己意愿，選擇定下鬧鈴時間，或者進入計時開始。若想要定下鬧鈴時間，就可以按下k2鍵。紅燈提示進入設(shè)置鬧鈴狀態(tài)。然后通過k5,k6,k7,k8四個鍵調(diào)節(jié)鬧鈴時間。其中k5鍵是使秒鐘數(shù)遞減，即每按一下k5，就使秒鐘數(shù)減1；k6鍵是使秒鐘數(shù)遞增；k7鍵是使分鐘數(shù)遞減；k8鍵是使分鐘數(shù)遞增。當(dāng)使用者確定好鬧鈴時間后，再按下k1鍵，數(shù)碼管清零。此時鬧鈴時間就設(shè)置好了。然后按下k3鍵。計時開始。計時到達(dá)鬧鈴時間時，蜂鳴器鳴叫0.5秒，同時黃燈亮起。語音播報

9、鬧鈴時間。（2） 當(dāng)數(shù)碼管處于計時狀態(tài)時。按下k4鍵時，計時停止，并保留當(dāng)前的時間。再按下k3鍵時，計時重新從保留的時間處開始?？煞磸?fù)操作。無論數(shù)碼管是處于計時狀態(tài)，還是暫停狀態(tài)，只要按下k1鍵，數(shù)碼管就會全部清零。下面再對八個按鍵進行歸納說明一下：K1鍵：主要起到清零的作用，當(dāng)調(diào)用數(shù)據(jù)完畢，定時完畢后，也需要按下K1鍵，然后再執(zhí)行計時或設(shè)置計時起點的功能。K2鍵：主要起到調(diào)用數(shù)據(jù)與定鬧鈴的作用。在數(shù)碼管顯示“HELLO“字樣時按K2鍵進入調(diào)用數(shù)據(jù)狀態(tài)，在數(shù)碼管顯示”00-00-00“字樣時按K2鍵進入定鬧鈴狀態(tài)。K3鍵：起到開始計時的作用。即在一定情況下，按下K3鍵就可以進入計時狀態(tài)。K4鍵

10、：起到暫停計時的作用。即當(dāng)電子秒表正在計時時，按下K4鍵就可以使計數(shù)暫停。K5鍵：設(shè)置時間，使秒鐘數(shù)遞減。K6鍵：設(shè)置時間，使秒鐘數(shù)遞增。K7鍵：設(shè)置時間，使分鐘數(shù)遞減。K8鍵：設(shè)置時間，使分鐘數(shù)遞增。硬件按鍵的連接及布局:K7 K5 K3 K1K8 K6 K4 K23硬件設(shè)計3.1 處理器設(shè)計（a）AT89SC52的最基本電路圖。（b）AT89SC52的其他引腳連接。 P0口：連接到兩個74HC573上，起到控制數(shù)碼管的段選和位選的作用。 P1口：連接到兩個74HC377上，起到控制錄放音芯片的作用。 P3口：連接到8個按鍵。用來控制秒表的工作。（c）注意問題。 上拉電阻的連接。STC系列芯

11、片中，有的IO口需要接上拉電阻，而有的IO口就不需要。比如P1口作為輸出端口時必須接上拉電阻。這種小問題是必須要注意的。不然會很難檢測出問題的。（a）放音電路圖（b）數(shù)碼管電路圖4 軟件設(shè)計調(diào)用數(shù)據(jù)程序 if(key1=0) DelayMs(20); while(p) if(key0=0) a=0;n=1;m=0;p=0;d=1; diaoyong(); switch(e) case 2: hour=10;minute=10;second=0;break; case 3: hour=20;minute=20;second=0;break; case 4: hour=30;minute=30;s

12、econd=0;break; case 5: hour=40;minute=40;second=0;break; case 6: hour=50;minute=50;second=0;break; default:break; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMaseco

13、nd/10; TempData7=dofly_DuanMasecond%10； 鬧鐘程序while(n) if(key1=0) ding2=0; while(d) H=hour;M=minute; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMasecond/10; TempData

14、7=dofly_DuanMasecond%10; Display(0,8);if(key0=0)d=0;hour=0;minute=0;second=0;ding2=1;num=KeyScan(); switch(num) case 1:hour+;if(hour=60)hour=0; break; case 2:hour-;if(hour=255)hour=59; break; case 3:minute+; if(minute=60)minute=0; break; case 4:minute-; if(minute=255)minute=59; break; default:break;

15、 計數(shù)程序while (m) unsigned int i; extern unsigned char hour,minute,second;i+; if(i=5) i=0;UpdateTimeFlag=1; num+; if(num=77) num=0;second+;if(second=100) second=0; minute+; if(minute=60) minute=0; hour+; if(hour=60) hour=0;其他子程序void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char

16、 i=0; DataPort=0; LATCH1=1; LATCH1=0; DataPort=dofly_WeiMai+FirstBit; LATCH2=1; LATCH2=0; DataPort=TempDatai; LATCH1=1; LATCH1=0; i+； if(i=8)i=0;unsigned char KeyScan(void)unsigned char keyvalue; if(KeyPort!=0xff) DelayMs(10); if(KeyPort!=0xff) keyvalue=KeyPort; while(KeyPort!=0xff)Display(0,8); ;sw

17、itch(keyvalue) case 0xfe:return 1;break; case 0xfd:return 2;break; case 0xfb:return 3;break; case 0xf7:return 4;break; case 0xef:return 5;break; case 0xdf:return 6;break; case 0xbf:return 7;break; case 0x7f:return 8;break; default:return 0;break; return 0;5 測試數(shù)據(jù)與理論分析1.1 問題:當(dāng)數(shù)碼管顯示數(shù)字時，其中的3，5，9最下面的一橫不亮

18、，但 是2，6，8的時候它又亮了。分析:一開始，我們都很糾結(jié)，百思不得其解。但是后來，我們認(rèn)為，像這種情況，一定不會是電路原理，或者是LED燈的問題。因為如果是這些類似問題，當(dāng)顯示2，6，8時它也應(yīng)該不亮。后來，我們把這些數(shù)對應(yīng)的P0口輸出數(shù)據(jù)列出，對比它們的不同。如下， ：0101 1011 3 : 0100 1111 5 : 0110 11016 : 0111 1101 8 : 0111 1111 9 : 0110 1111 經(jīng)過對比可以發(fā)現(xiàn)，凡是不亮的數(shù)值，第五位前的第四位都是0；凡是亮的數(shù)值，第五位前的第四位都是1。既是第五位受到了第四位的影響，應(yīng)該是兩條線相連了。于是我們用萬用表測試發(fā)現(xiàn)，果真如此。重新焊接后，再測試發(fā)現(xiàn)它就好了。1.2 問題:當(dāng)蜂鳴器在時間達(dá)到設(shè)置的鬧鈴時間時,響了0.5秒之后.不會停止,而是繼續(xù)鳴響。 分析:在開發(fā)板上測試程序時,蜂鳴器是按照要求鳴聲的。所以我們在一開始就認(rèn)為是在焊電路時出現(xiàn)了虛焊。于是我們用萬用表進行了檢測.但是發(fā)現(xiàn)實際電路并沒出錯。排出了這種可能。我們認(rèn)為可能是電路原理或是元件選擇出了錯。比如分壓電阻阻值太小或則太大，使三極管不能達(dá)到響應(yīng)值。為此我們重新測量數(shù)據(jù).確實是電阻的選擇出了錯