基于單片機(jī)的多功能秒表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)—大學(xué)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

1、目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc176865764 1 概述311單片機(jī)簡(jiǎn)介312設(shè)計(jì)任務(wù)3 13設(shè)計(jì)要求3 HYPERLINK l _Toc176865766 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l _Toc176865768 21、復(fù)位電路5 HYPERLINK l _Toc176865769 22、晶體振蕩電路6 HYPERLINK l _Toc176865770 23、鍵盤電路6 HYPERLINK l _Toc176865771 24、顯示電路7 HYPERLINK l _Toc176865772 3 軟件設(shè)計(jì)7 HYPERLINK

2、 l _Toc176865773 31、設(shè)計(jì)思想7 HYPERLINK l _Toc176865774 32、系統(tǒng)流程圖83.3源程序代碼及注解 10 HYPERLINK l _Toc176865778 4 Proteus軟件仿真15 HYPERLINK l _Toc176865779 5 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 16 HYPERLINK l _Toc176865779 6 參考文獻(xiàn) .17 HYPERLINK l _Toc176865781 附錄1：源程清單18附錄2： HYPERLINK l _Toc176865764 系統(tǒng)原理圖241 概述11單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是性能價(jià)格比高、體積小、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)滲透

3、力大、最有前途的微控制器。單片機(jī)自20世紀(jì)70年代初研制成功并開展至今，已進(jìn)入第四代。它主要是在一塊芯片上集成了CPU、存儲(chǔ)器以及輸入輸出電路，在工業(yè)過程中被廣泛應(yīng)用在控制電路中。從單片機(jī)的系列來看，國(guó)內(nèi)外已超過50個(gè)系列、近500個(gè)品種，當(dāng)前正處于更新?lián)Q代、百花齊放的時(shí)期。新的系列和專用系列正在不斷涌現(xiàn)。按位數(shù)分類有4位、8位、16位以及32位單片機(jī)等，4位單片機(jī)由于價(jià)格低和出現(xiàn)的早得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在家電應(yīng)用領(lǐng)域中其還有很大的優(yōu)勢(shì)，為了抵御8位機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)，4位機(jī)在結(jié)構(gòu)和功能上都有很大的改良。8位機(jī)的生產(chǎn)廠家以及品種都很多，在實(shí)際的生產(chǎn)中應(yīng)用也最為廣泛，其中Intel公司的8051系列單

4、片機(jī)在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛，另外8位單片機(jī)也在其功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上不斷的進(jìn)行改良，目前功能是越來越強(qiáng)大。16位單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理以及單片機(jī)的性能上有了很大的改良。32位單片機(jī)是隨著高科技產(chǎn)業(yè)的開展而產(chǎn)生的。12設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的多功能秒表系統(tǒng)，利用單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、用兩位共陰極LED數(shù)碼管以及按鍵來設(shè)計(jì)0099秒計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠正確地進(jìn)行加計(jì)時(shí)，同時(shí)數(shù)碼管能夠正確地顯示時(shí)間。13設(shè)計(jì)要求：1、能同時(shí)記錄四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的時(shí)間并分別顯示 。 2、兩位LED動(dòng)態(tài)顯示，顯示時(shí)間為0099秒。 3、每秒自動(dòng)加1。 4、一個(gè)開始按鍵、一個(gè)

5、復(fù)位按鍵、一個(gè)暫停按鈕和一個(gè)計(jì)錄按鈕附加功能。 5、翻頁(yè)按鈕查看四個(gè)不同的計(jì)時(shí)值 。2 系統(tǒng)總體方案本設(shè)計(jì)的最主要的元器件就是MCS51單片機(jī)。MCS51單片機(jī)在一塊芯片上集成了CPU，存儲(chǔ)器RAM，ROM以及輸入與輸出接口電路，這種芯片習(xí)慣上被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)是INTEL公司在1980年推出的高檔8位單片機(jī)。它的典型產(chǎn)品有：8051，8031，8751，80C51，80C31，87C51。AT89C51圖1單片機(jī)由CPU，振蕩器與時(shí)序電路， 4個(gè)8位的I/O端口P0，P1，P2，P3，串行口等組成。P0口有三個(gè)功能：1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線如圖中的

6、D0D7為數(shù)據(jù)總線接口。2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線如圖中的A0A7為地址總線接口。3、不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。P2口有兩個(gè)功能：1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)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(gè)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，由存放器來設(shè)置。ALE：地址鎖存控制信號(hào)PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP：訪問和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)RST：復(fù)位信號(hào)XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳VCC：電源+5V輸入VSS：GND接地。

7、AT89C51單片機(jī) P2口P1口鍵盤控 制電 路晶振電 路復(fù)位電 路兩位一體數(shù)碼管圖2：整體設(shè)計(jì)框圖21 復(fù)位電路：采用上電加按鈕復(fù)位。這個(gè)系統(tǒng)中的復(fù)位電路是采用上電加按鈕來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)镸CS-51單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。MCS-51單片機(jī)工作之后，只要在他的RST引線上加載10ms以上的高點(diǎn)平，單片機(jī)就能有效地進(jìn)行復(fù)位。MCS-51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位、以及上電加按鍵復(fù)位等，我們采用的是上電加按鍵復(fù)位方式，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是上電后可以直接進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以隨時(shí)使電路復(fù)位。圖3：復(fù)位電路22晶體振蕩電路： 通過XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器構(gòu)成內(nèi)部

8、振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線 XTAL1和XTAL2分別為 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。圖4：晶振震蕩電路23鍵盤電路：用局部P1口做開始開關(guān)，P1.0停止，P1.1復(fù)位，P1.3暫停記錄，P1.4上翻，P1.5下翻，用外中斷INT0開始，用軟件法消除抖動(dòng)。圖5：鍵盤電路24顯示電路：采用LED動(dòng)態(tài)顯示，用P2口驅(qū)動(dòng)顯示。 圖6：顯示電路3 軟件設(shè)計(jì)31 設(shè)計(jì)思想因?yàn)槊氡碓O(shè)計(jì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，因

9、此在軟件設(shè)計(jì)中我們一般采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方法。模塊是一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序，可以單獨(dú)設(shè)計(jì)、調(diào)試與管理，模塊可分為功能模塊和控制模塊兩類。我們通過模塊化程序設(shè)計(jì)可按適當(dāng)?shù)脑敲窗岩粋€(gè)情況復(fù)雜、規(guī)模較大的程序系統(tǒng)劃分為一個(gè)個(gè)較小的、功能相關(guān)而又相對(duì)獨(dú)立的模塊。每個(gè)小的模塊完成一個(gè)確定的功能，在這些小的模塊之間建立必要的聯(lián)系，互相協(xié)作完成整個(gè)程序要完成的功能。它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，把一個(gè)多功能的復(fù)雜的程序劃分為假設(shè)干個(gè)簡(jiǎn)單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。其中的模塊即為子程序，子程序是功能獨(dú)立的程序段。子程序的

10、根本思想是編寫一次，可以重復(fù)使用。子程序的形式可以是一個(gè)程序文件，也可以是一個(gè)過程或函數(shù)。子程序總被其他程序調(diào)用而不單獨(dú)執(zhí)行，這與主程序相對(duì)。開始 初始化P1.0=0?P1.1=0?P1.3=0?P1.4=0?P1.5=0?停止復(fù)位下翻上翻夠4個(gè)？P1.0=0?N暫停記錄NNNNNN這個(gè)主程序也是由多個(gè)子程序模塊組成，各程序模塊都要完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，、快加、復(fù)位，計(jì)數(shù)和顯示等，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。3.2、程序流程圖：定時(shí)器流程圖壓棧保護(hù)賦定時(shí)初值到1秒？調(diào)用加1程序調(diào)用顯示程序中斷返回Y加1子程序流程圖：20H A進(jìn)位清零做加法到100？20H清零個(gè)位十位分開

11、返回Y1：主程序MAIN: MOV SP, #50H MOV TMOD, #11H MOV TH1,#0D8H ;定時(shí)10ms MOVTL1, #0F0H MOV TH0,#0CFH ;定時(shí)25ms MOVTL0, #02CH MOV 20H,#00H ;BIN SECOND MOV 30H,#00H ; SECOND MOV31H, #00H MOV40H, #40 MOV 71H, #00H MOV 72H, #00H MOV 73H, #00H MOV 74H, #00H MOV R2, #04H MOV R3, #04H MOV R1, #71H SETB EA SETB EX1 CL

12、R ET1 SETB ET0 CLR PT0 CLR PT1 SETB PX1 SETB IT1 MOVP2, #0FFH CLRTR0 CLRTR1 CLR 7FH判斷是否有鍵按下，并確定是哪一個(gè)鍵，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的子程序的入口地址去執(zhí)行子程序。沒有鍵按下那么一直等待，直到有鍵按下。ML1:ACALLDISP ;調(diào)用顯示程序P1.0鍵按下時(shí)，計(jì)數(shù)停止START: JB P1.0, LOOP1 ACALL DELAY10 ;延時(shí)JB P1.0, LOOP1 ;P1.0=1，跳轉(zhuǎn)到LOOP1執(zhí)行JNB P1.0, $LJMP STOP ;P1.0=0，跳轉(zhuǎn)到停止子程序P1.1鍵按下時(shí)，數(shù)字清零復(fù)位L

13、OOP1: JB P1.1, LOOP2 ACALL DELAY10 ;延時(shí)JB P1.1, LOOP2 ;P1.1=1，跳轉(zhuǎn)到LOOP2執(zhí)行JNB P1.1, $LJMP RESET ;P1.1=0，跳轉(zhuǎn)到復(fù)位子程序 P1.3鍵按下，暫停記錄LOOP2: JB P1.3,LOOP3 ACALL DELAY10 ；延時(shí) JB P1.3, LOOP3 ;P1.3=1，跳轉(zhuǎn)到LOOP3執(zhí)行JNB P1.3, $ LJMP JILU ;P1.3=0，跳轉(zhuǎn)到暫停記錄子程序P1.4鍵按下時(shí)，執(zhí)行上翻功能LOOP3: JB P1.4,LOOP4 ;P1.4=0，SHANGFAN ACALL DELAY10

14、 ;延時(shí) JB P1.4, LOOP4 ;P1.4=1，跳轉(zhuǎn)到LOOP4執(zhí)行 JNB P1.4, $ LJMP XIAFAN ;P1.4=0，跳轉(zhuǎn)到上翻子程序P1.5 鍵按下時(shí)，執(zhí)行下翻功能LOOP4: JB P1.5,LOOP ;P1.5=0，XIAFAN ACALL DELAY10 ;延時(shí) JB P1.5, LOOP ;P1.5=1，跳轉(zhuǎn)到LOOP執(zhí)行 JNB P1.5, $ LJMP SHANGFAN ;P1.5=0，跳轉(zhuǎn)到下翻子程序LOOP: SJMP HERE2停止子程序軟件對(duì)定時(shí)器0和定時(shí)器1的控制位清零，使定時(shí)器停止工作STOP: CLR TR0 CLR TR1 ; 關(guān)閉定時(shí)器0

15、，1 ACALL DISP SJMP HERE3復(fù)位子程序軟件對(duì)顯示的各內(nèi)存單元清零，并回到開始前的初始狀態(tài)，具體程序如下所示 ：RESET: CLR TR0 CLR TR1 ;關(guān)閉定時(shí)器0，1 MOV 20H, #00H MOV 30H, #00H MOV 31H, #00H ACALL DISP ;調(diào)用顯示子程序SJMP HERE4按鍵消抖程序DELAY10: MOV R4,#14H 延時(shí)10ms再次判斷該位的狀態(tài)，假設(shè)仍是0那么說明該鍵被按下，彈起后去執(zhí)行該按鍵功能；假設(shè)為1，那么說明是抖動(dòng)那么繼續(xù)向下判斷。例如下面的程序中就調(diào)用了這個(gè)子程序。LOOP2: JB P1.3,LOOP3 ;

16、P1.3=0時(shí)，暫停記錄 ACALL DELAY10 JB P1.3, LOOP3 JNB P1.3, $ LJMP JILU 4 ISIS7Professionl軟件仿真利用Keilu Vision軟件對(duì)源程序進(jìn)行編譯，編譯成功后，把編譯結(jié)果保存。然后根據(jù)我們的軟件在PROTEUS中設(shè)計(jì)出相應(yīng)的硬件電路，并將該電路保存到與WAVE程序相同的文件夾中，最后將程序裝載到單片機(jī)中，通過ISIS7Professionl仿真，看程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)想的功能.仿真圖如下列圖所示：圖7：系統(tǒng)仿真結(jié)果5 課程設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過一周的不懈努力，單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在這期間我們學(xué)會(huì)了很多，也學(xué)到了很多，同時(shí)，對(duì)

17、單片機(jī)這門課程有了更深一步的理解和掌握。1、本次課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)單片機(jī)課程的全面認(rèn)識(shí)，復(fù)習(xí)和掌握，對(duì)MC-51單片機(jī)有了更深入的了解，對(duì)I/O口的使用，晶振電路的接法，以及復(fù)位電路等的掌握都有了很大程度的提高，這為以后的實(shí)踐打下了良好的根底。2、掌握了定時(shí)器、外部中斷的設(shè)置和編程原理。3、通過此次課程設(shè)計(jì)能夠?qū)纹瑱C(jī)軟硬件結(jié)合起來，對(duì)程序進(jìn)行編輯，校驗(yàn)。4、還要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際情況，添加些額外程序來使系統(tǒng)更加的穩(wěn)定，如開關(guān)的消震蕩采用延遲。5、程序要盡量做到由各個(gè)子程序組成，在有些程序后面最好加注釋，這樣在程序出錯(cuò)的檢查過程中可以更容易查找的到，也更簡(jiǎn)潔，更明白易懂。由于編程能力的有限和所學(xué)

18、知識(shí)的局限性，在這個(gè)程序和設(shè)計(jì)系統(tǒng)中雖然實(shí)現(xiàn)了所有的根本要求和局部的高級(jí)要求，但是這其中還有許多不完善的地方，有時(shí)在上翻和下翻時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題，這說明我在這方面還存在著很多缺乏，知識(shí)不夠完備和系統(tǒng)，在以后的學(xué)習(xí)中還有待提高。另外，在實(shí)踐中雖然焊接好了硬件電路，卻沒能實(shí)踐成功，希望老師能在以后的學(xué)習(xí)和生活中對(duì)我多加指導(dǎo)，促使我能取得更大的進(jìn)步。 6參考文獻(xiàn)【1】余發(fā)山編著單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003年【2】楊凌霄編著.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2004年【3】楊寧編著.單片機(jī)與控制技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004年【4】王閃編著.AT8

19、9系列單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004年附錄：程序清單： ORG0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP JILU ORG000BH LJMPTIME1 ORG 0013H LJMP ZHONGDUAN ORG001BH LJMPTIME10 ORG0100HMAIN: MOV SP, #50H MOV TMOD, #11H MOV TH1,#0D8H ;定時(shí)10ms MOVTL1, #0F0H MOV TH0,#0CFH ;定時(shí)25ms MOVTL0, #02CH MOV 20H,#00H ;BIN SECOND MOV 30H,#00H ;

20、SECOND MOV31H, #00H MOV40H, #40 MOV 71H, #00H MOV 72H, #00H MOV 73H, #00H MOV 74H, #00H MOV R2, #04H MOV R3, #04H MOV R1, #71H SETB EA SETB EX1 CLR ET1 SETB ET0 CLR PT0 CLR PT1 SETB PX1 SETB IT1 MOVP2, #0FFH CLRTR0 CLRTR1 CLR 7FHML1: ACALLDISPSTART: JB P1.0,LOOP1 ; P1.0=0，STOP ACALL DELAY10 JB P1.0,

21、 LOOP1 JNB P1.0, $ LJMP STOPLOOP1: JB P1.1, LOOP2 ;P1.1=0時(shí)，復(fù)位 ACALL DELAY10 JB P1.1, LOOP2 JNB P1.1, $ LJMP RESETLOOP2: JB P1.3,LOOP3 ;P1.3=0時(shí)，暫停記錄 ACALL DELAY10 JB P1.3, LOOP3 JNB P1.3, $ LJMP JILULOOP3: JB P1.4,LOOP4 ;P1.4=0時(shí)，上翻 ACALL DELAY10 JB P1.4, LOOP4 JNB P1.4, $ LJMP XIAFANLOOP4: JB P1.5,LO

22、OP ;P1.5=0時(shí)，下翻 ACALL DELAY10 JB P1.5, LOOP JNB P1.5, $ LJMP SHANGFANLOOP: SJMP HERESTOP: CLR TR0 ;停止程序 CLR TR1 ACALL DISP SJMP HERERESET: CLR TR0 ;復(fù)位程序 CLR TR1 MOV 20H, #00H MOV 30H, #00H MOV 31H, #00H ACALL DISP SJMP HEREJILU : MOV A,20H ;暫停記錄程序 MOV R1, A INC R1 DJNZ R2, HERE MOV R1, #71H SJMP STOP

23、XIAFAN:MOV A,R1 ;下翻程序 MOV 20H, A MOV B, #0AH DIV AB MOV 31H, A MOV 30H, B LCALL DISP INC R1 DJNZ R2, HERE MOV R1, #74H SJMP STOPSHANGFAN:MOV A,R1 ;上翻程序 MOV 20H, A MOV B, #0AH DIV AB MOV 31H, A MOV 30H, B LCALL DISP DEC R1 DJNZ R3, HERE MOV R1, #71H SJMP STOPHEE: JNB TF1, HEE CLR TF1 ACALL JIA1 ACALL DISP JNB P1.0, STOP SJMP HEEHERE: LJMP ML1ZHONGDUAN:SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí)器0 C