毕业设计基于单片机数字秒表的设计文档格式.docx
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班级、学号:
专业:
西安航空职业技术学院制
年月日
毕业设计(论文)任务书
题目:
任务与要求:
时间:
年月日至年月日共周
学号:
专业:
指导单位或教研室:
指导教师:
职称:
毕业设计(论文)进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
基于单片机数字秒表的设计
【摘要】
近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断的走向深入。
本文阐述了基于单片机的数字电子秒表设计。
本设计主要特点是计时精度达到0.01s,解决了传统的由于计时精度不够造成的误差和不公平性,是各种体育竞赛的必备设备之一。
本设计的数字电子秒表系统采用8051单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。
将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现两位LED显示,显示时间为0~99.9秒,计时精度为0.1秒,能正确地进行计时,同时能记录一次时间,并在下一次计时后对上一次计时时间进行查询。
其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括显示程序,定时中断服务,外部中断服务程序,延时程序等,并在WAVE中调试运行,硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现,简单切易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。
关键字:
单片机;
数字电子秒表;
仿真
Abstract
Withtherapiddevelopmentofscienceandtechnologyinrecentyears,SCMapplicationsareconstant-depthmanner.Inthispaper,basedonsinglechipdesignofdigitalelectronicstopwatch.Themaincharacteristicsofthisdesigntimingaccuracyof0.01s,tosolvethetraditionalresultofalackaccuracyduetotimingerrorsandunfair,andisavarietyofsportscompetitions,oneoftheessentialequipment.InadditionthehardwarepartofthesetViewbuttononthestopwatchcanbethelasttimetosavetimeforuserqueries.
Thedesignofthemulti-functionstopwatchsystemusesSTC89C52microcontrollerasthecentraldevice,anduseitstimer/countertimingandthecountprinciples,combinedwithdisplaycircuit,LEDdigitaltube,aswellastheexternalinterruptcircuittodesignatimer.Thesoftwareandhardwaretogetherorganically,allowingthesystemtoachievetwoLEDdisplayshowsthetimefrom0to99.99seconds,Timingaccuracyof0.01seconds,Beabletocorrectlytimeatthesametimetorecordatime,andthenexttimeafterthelasttimethetimetosearchautomaticallyaddedasecondinwhichsoftwaresystemsusingassemblylanguageprogramming,includingthedisplayprogram,timing,interruptservice,externalinterruptserviceroutine,delayprocedures,keyconsumershakingprocedures,andWAVEinthecommissioning,operation,hardwaresystemusestoachievePROTEUSpowerful,simpleandeasytoobservethecutinthesimulationcanbeobservedontheactualworkingcondition.
Keyword:
LEDdisplay;
High-precisionstopwatch;
8051
绪论
秒表计时器是电器制造,工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器,它广泛应用于各种继电器、电磁开关,控制器、延时器、定时器等的时间测试。
2004年8月28日15点15分,中国选手孟关良/杨文军在雅典奥运会男子500米划艇决赛中,以1分40秒278的成绩获得中国在雅典奥运会的第28金。
这是中国皮划艇项目的第一枚奥运金牌,也是中国水上项目在历届奥运会上所获得的第一枚金牌。
孟关良/杨文军的成绩比获得银牌的古巴选手只快了0.072秒,以至于两人在夺冠之后还不敢相信。
在现在的体育竞技比赛中,随着运动员的水平不断提高,差距也在不断缩小。
有些运动对时间精度的要求也越来越高,有时比赛冠亚军之间的差距只有几毫秒,因此就需要高精度的秒表来记录成绩。
本设计利用8051单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,使其能精确计时。
利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。
P0口输出段码数据,P2.0-P2.4口作列扫描输出,P1.1、P3.2、P3.3、P2.5分别接四个按钮开关,分别实现开始、暂停、清零和查看上次时间的功能。
显示电路由两位共阴极数码管组成。
初始状态下计时器显示00,当按下开始键时,外部中断INT1向CPU发出中断请求,CPU转去执行外部中断1服务程序,即开启定时器T0。
计时采用定时器T0中断完成,定时溢出中断周期为1ms,当一处中断后向CPU发出溢出中断请求,每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一,达到10次就对十毫秒位进行加一,依次类推,直到99秒重新复位。
在计时过程中,只要按下暂停键,外部中断INT0向CPU发出中断请求,CPU转去执行外部中断0服务程序,即关闭定时器T0,调用显示程序,实现暂停功能,同时将此次计时时间存入寄存区。
然后对P1.1进行扫描。
当P1.1按下时就跳转回主程序。
等待下一次计时开始。
在按下暂停键时,将此时的计时时间存入中间缓存区,当再次按下开始键时,则讲中间缓存区的数据转入最终缓存区。
秒表停止后对查看键P2.5进行扫描,P2.5按下为低电平时,调用最终缓存区的数据进行显示,即显示上一次计时成绩。
当P2.5位高电平时,调用显示缓存区的数据进行显示,即显示当此计时的成绩。
根据以上设计思路从而实现数字电子秒表的计时和查看上一次计时时间的功能。
本文主要内容包括三部分:
第一部分介绍硬件部分设计思路及方案;
第二部分介绍了软件部分的设计思路和设计;
最后一部分则是整个系统的安装与调试过程。
1引言
1.1秒表及其发展现状
时间是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。
测量时间的基本方法是使用秒表直接测量。
其中秒表的精度是人们最关心的,这就要求它的计时最小单位足够小,显示模块的灵敏度足够高。
目前人们所能测量的最小计时单位是毫秒级。
1.2设计方案
1.2.1设计内容
该实验要求进行计时并在数码管上显示时间,则可利用MCS系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8051中的P3.2管脚作为外部中断0的入口地址,并实现“开始”按键的功能;
将P3.3作为外部中断1的入口地址,并实现“清零”按键的功能;
使用P0口作为段码数据输出控制口,74LS164用作驱动输出控制,P1.1、P1.2口分别实现暂停、快加的功能。
使用定时器T0实现10ms的定时,进行快加延时;
当想实现正常计数时的1s延时,只需要实现40次25ms的定时器T1控制延时就可以实现。
其中“开始”按键当开关由1拨向0时开始计时;
“清零”按键当开关由1拨向0时数码管清零,此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。
初始状态下计时器显示00,当按下开始键时,外部中断INT0向CPU发出中断请求,CPU转去执行外部中断0服务程序,即开启定时器T0,并且进行100次计数,当到100次时,即延时1s时,产生一个中断信号,向CPU发出请求,执行计数器加一且送往数码管显示。
在计时过程中,只要按下暂停键,即根据P1.0口电平变化去执行控制程序,关断定时器T0和T1,调用显示子程序,实现暂停功能。
计时采用定时器T1中断完成,定时溢出中断周期为25ms,并同时进行40次计数,当有溢出时,会产生中断信号,向CPU发出中断请求,每发出一次中断请求就对计数单元低位进行加一,达到10次就对高位进行加一,送数码管显示,依此类推,直到99秒后再加一后返回00,重新开始。
数码管显示电路采用动态扫描的方式,由于数码管采用共阴极的接法,当位选信号为高电平时,该位选通,P0口中的数据送到该段上显示,节省接口资源,又能实时动态的性能。
再看按键的处理。
这四个键可以采用中断的方法,也可以采用扫描的方法来识别。
复位键和开始键功能在于使程序从头执行,对于时间的要求即单片机上电初始化时的值00;
而停止键则要用于对时间的锁定,需要比较准确的控制;
而对于快加键,当检测到有快加信号时,则启动定时器T0,完成一个周期定时时产生一个溢出中断请求,向CPU发送请求,每发一次就对计数单元低位进行加一操作,达到10次就对高位进行加一操作,送数码管显示,依次循环;
同时检测是否有暂停信号,有暂停信号时,跳出快加程序,执行显示子程序。
因此可以对暂停和快加按键采取扫描的方式。
而对开始和复位键采用外部中断的方式。
1.2.2设计要求
课题需要以MCS-51系列单片机为核心,结合外围电路,制作一款时间参数测量系统。
具体要求如下:
1)使用两位数码管显示,显示时间00-99秒;
2)正常计数时,每秒自动加一;
3)一个开始按键,一个复位按键,一个暂停按键和一个快加按键;
4)实现计数、复位、清零和快加功能;
5)单片机通电后,首先初始化,然后进行对按键扫描。
开始键用来控制秒表工作的开始;
暂
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- 毕业设计 基于 单片机 数字 秒表 设计