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电气与信息工程系职称讲师完成时间:
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2010年12月10日第I页摘要本设计的成品是在单片机最小系统的基础上增加显示电路和控制电路来完成数字式秒表的硬件电路的。
电子秒表电路主要由AT89S52单片机最小系统电路、七段数码管动态显示电路和控制电路组成,它能实现八位数码显示和多次计时,能通过控制电路能控制时间的暂停和开始,能够最少十次计时,查询计时时间。
关键字:
AT89S52数码管最小系统AbstractThedesignofthefinishedproductisbasedontheSCMsystemtoincreasetheminimumdisplaycircuitandcontrolcircuittocompletethedigitalwatchesofthehardwarecircuit.StopwatchcircuitmainlybytheminimumsystemAT89S52microcontrollercircuit,sevensegmentLEDdisplaycircuitandcontrolthedynamiccircuit,itcanachieveeightdigitaldisplayandmultipletime,throughthecontrolcircuittocontrolthesuspensionandthebeginningoftime,toatleasttenSecondtime,thequerytime.Keywords:
KeywordsAT89S52digitalminimumsystem目录11总体设计方案简介1设计课题任务1.1设计课题任务1.2系统分析11.3系统方案11.3.11.3.1方案设计11.3.221.3.2方案论证2系统硬件设计32系统硬件设计3控制芯片的介绍32.1控制芯片的介绍32.2单片机最小系统.4.444振荡电路让单片机活起来的心脏2.2.1振荡电路让单片机活起来的心脏复位电路恢复初始状态值.42.2.2复位电路恢复初始状态值.42.2.3程序下载接入电路452.3电源电路设计562.4显示电路设计6控制电路设计2.5控制电路设计6总体电路设计72.6总体电路设计772.7元件清单7系统软件设计3系统软件设计8程序设计思路3.1程序设计思路8流程图3.2流程图9源程序113.3源程序11仿真结果183.4仿真结果18194课程设计体会19致谢2021附录12122附录222参考文献参考文献23文献第III页1总体设计方案简介1.1设计课题任务设计一个具有特定功能的数字式秒表。
该数字式秒表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”,进入准备工作状态。
该数字式秒表应具有开始、暂停、连续、清零和停止功能1.2系统分析设计的电路主要是能多次记时和查询时间,记时的多少通过显示电路显示出来,每一次计时可以通过控制电路查询出来。
设计框图如图一所示;
1.31.3系统方案1.3.1方案设计1.3.1方案一:
利用分分离门电路和集成块电路设计数显定时器;
可分为五个功能模块:
秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、时序控制电路。
秒脉冲发生器:
555振荡器振荡周期T=0.693(R5+2R6)C=0.72,频率f=1.39Hz;
计数器和控制电路是系统的主要部分,计数器是用可加(减)的计数方法,它是十进制计数的方式,选用74LS192,计时器完成计时功能;
控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停/连续计数、查询所计数、译码显示电路显示等功能。
设计框图如二所示;
方案二:
利用AT89S52单片机设计数显定时器和定时器。
此方案采用AT98S52单第1页湖南工学院单片机应用技术课程设计报告片机系统来实现。
单片机软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。
单片即系统可用数码管显示秒表的值,能用键盘输入暂停,并可实现报捷。
本方案选用了AT98S52芯片(内部含有8KB的EEPROM),不需要外扩展存储器,可使系统整体结构更为简单。
设计框图如图三所示;
1.31.3.2方案论证方案一是电子式,时间走的很准时,也能达到报警的功能实现,显示时间是现代式的数码管显示,但要做好是有很大的难度的,线非常之多,元件分散、多,容易把线接错;
我采用了方案二以AT98S52芯片为中心控制系统,可实现显示、键盘控制、报警等功能,大大提高了系统的智能化,也使得系统所测结果精度大大提高。
故经过对三种方案的比较本设计及制作采用了。
第2页湖南工学院单片机应用技术课程设计报告2硬件设计2.1控制芯片的介绍控制芯片的介绍AT89S52(与AT89S51相同)单片机的外型如图四所示。
单片机可分为通用型和专用型,种类繁多。
这里我们主要介绍AT89S52单片机是属于典型代表的MCS-51系列单片机,它是一种能处理8位数据的通用型单片机。
Atmel以公司生产的具有CMOS工艺、低功耗、高性能的AT89S52为例,介绍单片机的工作原理、控制程序的编写及开发应用。
AT89S52是一个高性能CMOS8位单片机,芯片内集成了通用8位中央处理器,片内含8kBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器(ROM),支持ISP(In-systemprogrammable)功能。
AT89S52内部有128bytes的随机存取数据存储器(RAM)5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数,器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。
图四图五AT89S52引脚图AT89S52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)口。
该芯片还具有PDIP40、TQFP44和PLCC44三种封装形式,以适应不同产品的需求。
外型和封装形式如图四所示。
从外观上看单片机就是一块集成电路,它与在模拟电路和数字电路中学习过的集成电路电路最主要的区别是:
普通集成电路电路的引脚功能基本上固定的,而单片机的一些引脚的功能是可以通过编程进行控制,一些引脚既可作输入又可作输出。
单片机广泛用于工业控制、智能仪器仪表、计算机设备及网络、通信领域、家用电器、医用设备、军用设备等各个方面。
对于单片机这样的集成电路,要设计让它完成一第3页湖南工学院单片机应用技术课程设计报告个特定的工作任务,除完成设计相关的硬件电路外,还要设计相应的控制软件,才能使整个电路按照设计要求自动地进行工作。
所以,电子电路学习到单片机这个知识层次时,除要学习相关硬件知识,还学习相关软件设计知识,才能对单片机进行控制和应用。
单片机的开发和应用,是利用硬件和软件的结合来实现的。
由于单片机的功能强大,充分理解各引脚功能,灵活编写控制程序去控制引脚功能,完成各种需要的设计。
2.2单片机最小系统振荡电路让单片机活起来的心脏2.2.1振荡电路让单片机活起来的心脏AT89S52是内部具有振荡电路的单片机,只需在18脚和19脚之间接上石英晶体(如图六中所示),给单片机加上工作所需直流电源,振荡器就开始振荡起来。
振荡电路就为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号,使单片机的内部电路,单片机的内部程序(若有)开始工作起来。
振荡电路不工作,整个单片机电路都不能正常工作。
AT89S52常外接6MHz、MHz的石英晶体,12图中接入的是12MHz的石英晶体,最高可接24MHz石英晶体。
18脚和19脚分别对地接了一个20P的电容,目的是防止单片机自激。
如果从18脚输入外部时钟脉冲,则19脚接地。
复位电路恢复初始状态值2.2.2复位电路恢复初始状态值复位电路就是在RST端脚)(9外接的一个电路,目的是当单片机上电开始工作时,内部电路从初始状态开始工作,或者在工作中要想人为的让单片机重新从初始状态开始工作。
在时钟工作的情况下,只要AT89S52的复位引脚高电平保持两个机器周期以上的时间,AT89S52便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且从地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。
具体电路如图六所示,C1和R2构成上电自动复位电路,实现手动开关复位。
由S172.2.3程序下载接入电路图六中有一个下载线接口J13,J13的1脚接5伏电源,2、3、4脚接单片机的P1口的P1.5、P1.6、P1.7三个引脚,5脚接复位引脚,6脚接地。
在计算机中编写好的程序通过数据下载线连接到单片机实验电路插接口(J13),实现从计算机将程序下载到单片机的程序存储器中,完成单片机的程序写入工作。
第4页湖南工学院单片机应用技术课程设计报告VCCJ13下下下数数VCC123456CON6P1.5P1.6P1.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7ReSet1234567891011121314151617P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17RESETRXDTXDINT0INT1T0T1WRRDX1X2GNDU1AT89S51P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCEA/VPALE/PPSEN393837363534333221222324252627284031D00D01D02D03D04D05D06D07P20P21P22P23P24P25P26P27复数复复S17C14.7uReSetP30P31P32P33P34P35P36P37晶晶R210KX11911.0592MHzC620pX21820C720pVCC30ALE29图六单片机最小系统由于AT89S51不仅象89C51支持程序的并行写入,而且支持ISP在线可编程的串行写入,利用下载线将计算机将原程序编译后进行串行写入到AT89S51,速度快、稳定性好,同不时需要VPP烧写高压,只要45V供电即可完成写入。
所以,本书主要介绍用串行写入方式将程序到单片机。
电源电路设计2.3电源电路设计电源电路如图1-10所示。
通过J15电源插座接入大于69伏的直流电压,经7805稳压后给整个电路提供5伏直流电压。
R11和D10为电源指示电路,通电后D10亮。
为了有效消除干扰,接入了几只0.01F的电容器(电路图中没有)。
J1521电数电数D91VinU47805GNDVout3R111KC9
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