基于51单片机的数字秒表毕业设计论文Word格式.docx
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利用中断系统使其实现启动和暂停的功能,P0口输出段码数据,P2.0~P2.2连上译码器作为位选,P3.2和P3.3接口的两个按钮分别实现启动和暂停功能。
设计的基本要求是正确性。
硬件电路按下图进行设计。
计时器采用T0中断实现,定时溢出中断周期为1ms,当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求,每发出10次中断请求就对10ms位(即最后一位)加一,达到100次就对100ms位加一,以此类推,直到99.99s为止。
再看按键的处理。
两个按键采用中断的方法,设置外部中断0和外部中断1位脉冲边沿触发方式,这样一来每当按键按下时便会触发中断,从而实现启动和暂停。
1.2单片机的选择
本设计在选取单片机时,充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。
并根据自己的实际情况,选用了ATMEL公司的AT89S52。
ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C5162和875152,低电压、低功耗,有DIP、PLCC、QFP封装,是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。
AT89S52为40脚双列直插封装的8位通用微处理器,采用工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同,其主要用于汇聚调整时的功能控制。
功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,汇聚调整控制,汇聚测试图控制等。
单片机外部结构
AT89S52单片机采用40脚的DIP封装,如下所示。
(1)主电源引脚Vss和Vcc
a、Vss接地
b、Vcc正常操作时为+5V接地
外接晶振引脚XTAL1和XTAL2
a、XTAL1内部振荡电路反相放大器的输出端,是外接晶体的一个引脚。
当采用外部振荡时,此引脚接地。
b、XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端,是外接晶体的的另一端。
当采用外部振荡时,此引脚接外部振荡源。
(2)控制或与其他电源复用引脚
a、RSTVPD当振荡器运行是,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变),将使单片机复位在Vcc掉电期间,此引脚可接上备用电源,由VPD向内部提供备用电源,
以保持内部RAM中的数据。
b、ALEPROG正常操作时为ALE功能(允许地址锁存)提供把地址的低字节锁存到外部存储器,ALE引脚以不变的频率(振荡器频率的16)周期性的发出正脉冲信号。
因此,它可以用作对外输出的时钟,或用于定时目的。
c、PSEN外部程序存储器读选通信号输出端,在从外部程序存储取指令(或数据)期间,PSEN在每个机器周期内两次有效。
d、EAVpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。
当EAVpp位高电平时,访问内部程序存储器,当EAVpp为低电平时,则访问外部程序存储器。
对于EPROM编程期间,此引脚上加21VEPROM编程电源(Vpp)。
(3)输入输出引脚P0.0~P0.7,P1.0~P1.7,P2.0~P2.7,P3.0~P3.7。
a、P0口(P0.0~P0.7)是一个8位漏极开路型双向IO口,在访问外部存储器时,它是分时传送的低字节地址和数据总线,P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。
b、P1口(P1.0~P1.7)是一个带有内部上拉电阻的8位准双向IO口。
能驱动四个LSTTL负载。
c、P2口(P2.0~P2.7)是一个带有内部上拉电阻的8位准双向IO口,在访问外部存储器时,它输出高8位地址。
P2口可以驱动四个LSTTL负载。
d、P3口(P3.0~P3.7)是一个带有内部上拉电阻的8位准双向IO口。
1.3显示电路的选择与设计
对于数字显示电路,通常采用液晶显示或数码管显示。
对于一般的段式液晶屏,需要专门的驱动电路,而且液晶显示作为一种被动显示,可视性差,不适合远距离观看;
对于具有驱动电路和单片机接口的液晶显示模块,一般多采用并行接口,对单片机的接口要求较高,占用资源多;
另外,AT89S52单片机本身没有专门的液晶驱动接口。
而数码管作为一种主动显示器件,具有亮度高、响应速度快、价格便宜、易于购买等优点,而且有远距离视觉效果,很适合夜间或者远距离操作。
因此在本设计中,我们采用7段数码管作为显示介质。
数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。
由于本设计需要采用四位数码管显示时间,如果静态显示则占用的口线多,硬件电路复杂,所以采用动态显示。
动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。
通常各位数码管的段选线相应并联在一起,由一个8位的IO口控制;
各位的公共阴极位选线由另外的IO口线控制。
动态方式显示时,各数码管轮流选通,要使其稳定显示必须采用扫描方式,即在某一时刻只选通一位数码管并送出相应的段码,在另一时刻选通另一数码管,并送出相应的段码,依次规律循环,即可以使各位数码管显示将要显示的字符,虽然这些字符是在不同时刻分别显示,但由于人眼存在视觉暂留效应,只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。
1.4系统总体电路的设计
系统总体电路如下图所示
AT89S52单片机为主电路的核心部分,各个电路均与单片机相连,由单片机统筹协调各个电路的运行工作。
开始键和暂停键使用了外部中断,所以需要连到单片机的P3.2和P3.3引脚上,这两个IO口的第二功能是单片机的外部中断0端口和外部中断1端口。
显示电路由四位数码管组成,采用动态显示方式,因此有8位段控制和4位位控制,8位段接控制接P0口,P0.0~P0.7分别控制数码管的abcdefgdp显示,位控制接在P2.0和P2.1两个口,在通过一个2—4译码器实现位控制。
二软件设计
2.1主程序设计
本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、外部中断0服务程序和外部中断1服务程序组成。
其中主程序是整个程序的主体。
可以对各个中断程序进行调用。
协调各个子程序之间的关系。
主程序主要是设置定时器大的工作模式,对定时器赋初值,开总中断、两个外部中断以及定时器溢出中断。
并设置外部中断为脉冲边沿触发方式。
2.2中断程序设计
本方案中用到了三个中断:
外部中断0、外部中断1和定时器T0溢出中断。
CPU在响应中断时,先处理高级中断,后处理低级中断,若有多个同级中断时,则应按自然优先顺序处理。
例如当CPU正在处理一个中断申请时,又出现了另一个优先级比它高的中断请求,这时,CPU就暂停对当前优先级较低的中断源的服务,转去响应优先级比它高的中断请求,并为其服务。
待服务结束,再继续执行原来较低级的中断服务程序。
而当CPU为级别高的中断服务程序服务时,如果级别低的中断发出中断请求,此时CPU是不会响应的,所以为了避免开始和暂停两个按键中的一个出现没有响应的情况,在进行编程是要注意中断的使用,避免出现中断的嵌套。
合理分配中断对本设计是很重要的。
(1)外部中断0服务程序
外部中断0服务程序结合外部P3.2键实现数字秒表的启动功能。
流程如下图所示。
(2)外部中断1服务程序
外部中断1服务程序结合外部P3.3键实现数字秒表的停止功能。
流程图如下所示。
(3)定时器T0中断服务程序
当T0一处后,向CPU发出中断请求信号。
CPU跳转到定时中断程序执行,具体流程如下。
2.3程序清单
#include<
reg52.()
{
TMOD=0x01;
设置定时器为模式1
TH0=()256;
给定时器赋定时初值
TL0=()%256;
EA=1;
开中断
EX0=1;
EX1=1;
ET0=1;
IT0=1;
设置外部中断位脉冲边沿触发方式
IT1=1;
while
(1)数码显示
{
P2=0x03;
P0=table[i];
delay
(1);
P2=0x02;
P0=table[j];
P2=0x01;
P0=(table[k]+0x80);
P2=0x00;
P0=table[l];
};
}
voidex0()interrupt0外部中断0
TR0=1;
开定时器,开始计数
voidex1()interrupt2外部中断0
TR0=0;
停止计数
voidtimer0()interrupt1定时器T0溢出中断
重装计数初值
count++;
溢出中断次数加一
if(count==10)
count=0;
i++;
溢出10次,0.01s位加一
if(i==10)
{
i=0;
0.01s位到10了,清零,0.1s位加一
j++;
if(j==10)
{
j=0;
0.1s位到10了,清零,1s位加一
k++;
if(k==10)
{
k=0;
1s位到10了,清零,10s位加一
l++;
}
}
}
}
三系统调试
ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件,它可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路。
该软件的主要特点为:
实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合的功能,支持目前主流单片机系统的仿真,提供了软件调试的功能,具有强大的原理图绘制功能。
总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。
在电子领域中起到了很大的作用,它的出现仿真不需要先焊接电路板,可以先仿真调试通过之后再焊接电路,节省了不少在硬件调试上花费的时间。
打开已经画好的ProteusDSN文件,双击图中的AT89S52芯片,就弹出一个窗口,在programfile项中通过路径选择在keil中生成hex文件,双击选中后确定,这样仿真图中的AT89S52芯片就已经读取了本设计中的hex文件。
然后进行仿真,仿真图如下所示。
系统运行时的情况:
四结束语
本设计的数字秒表是由AT89S52单片机、共阴极数码管和控制按键等器件组成的,设有四位计时显示。
计时精度能达到0.01s。
系统设计合理,线路简单,性能稳定、程序简单。
给出了较为详尽的电路设计方法。
本系统以单片机为核心,但仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软硬件结合,以作完善。
本系统主要由三章完成,第一章中,主要是硬件电路和其实现的功能,在本次设计中各部分都实现了其功能。
在第二章中,主要介绍的是软件实现过程的框图。
在第三章中,粗略地介绍了硬件和软件的调试,最终保证系能够正常运行。
通过本次课程设计,我们复习巩固了以前所学的数字电路、单片机原理及接口技术等知识,加深了对各门课程间相互关系的理解,并成功使用了keil、Proteus两款软件,使理论知识系统化、实用化。
同时在课程设计的过程中,我们也发现了本系统的许多不足和可以改进的地方。
但由于时间紧迫以及技术水平等原因没能改进。
虽然存在不足,但本设计开发的数字秒表仍有一定的使用价值。
参考文献
1李朝青.单片机原理及接口技术(第3版)。
北京:
北京航空航天大学出版社,2006
2赵建领.51系列单片机开发宝典。
电子工业出版社,2007
3朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,王志奎.Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真。
清华大学出版社,2008
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