基于51单片机的秒表方案设计书1.docx
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基于51单片机的秒表方案设计书1
题目秒表系统的设计
年级专业
班级学号
姓名
地点
日期
一,设计目标………………………………………………………………3
二,系统硬件设计…………………………………………………………4
三,系统软件设计…………………………………………………………7
四,系统调试与设计结果…………………………………………………12
五,单片机实训小结………………………………………………………13
设计目标
近年来随着科学技术的发展,单片机的应用范围越来越广,也成为很多专业的必修课。
本文简单阐述了基于单片机的秒表设计。
本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒,可以用来为各种体育竞赛计时等。
本设计的数字秒表采用AT89才51单片机为主要器件,利用其定时器的原理,结LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。
将软硬件结合起来,使得系统能实现0~99.99秒的计时,计时精度位0.01秒。
当按下一个键1时,开始显示数字,即计时开始,再按下键2时,暂停计时并显示刚才的结果,这个时候如果再按键1,则继续计时,也就是显示的数字包括刚才的数据。
按下键3时,数据清零。
系统硬件设计
1、1总体方案的设计
数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点,在计时中广泛应用。
本设计中用单片机和数码管组成数字秒,力求结构简单。
设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。
硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。
主控制器采用单片机AT89才51,显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。
本设计利用AT89才51单片机的定时器,使其能精确计时。
利用键盘上的独立按键实现开始计时和暂停以及清零。
P0口输出段码数据,P2.0~P2.2连上译码器作为位选。
设计的基本要求是正确性。
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。
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AT89才51。
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87C51/62和8751/52,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。
AT89才51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
(1)主电源引脚Vss和Vcc:
Vss接地,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、RST/VPD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、ALE/PROG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1/6)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、EA/Vpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。
当EA/Vpp位高电平时,访问内部程序存储器,当EA/Vpp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)a、P0口(P0.0~P0.7)是一个8位漏极开路型双向I/O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,P3口(P1.0~P1.7)是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O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I/O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。
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I/O口控制;各位的公共阴极位选线由另外的I/O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
AT89才51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。
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。
系统软件设计
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、程序组成。
主程序主要是对定时器赋初值,开总中断、定时器溢出中断。
2.2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,当中断次数为2时为10ms。
具体流程如下:
定时器中断入口重置计数初值中断次数加1中断次数等于2?
中断次数清零,0.01秒位加10.01秒位到10?
0.01秒位清零,0.1秒位加10.1秒位到10?
0.1秒位清零,1秒位加11秒位到10?
1秒位清零,10秒位加110秒位到10?
10秒位清零中断返回。
2.3程序清单
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
voiddelay(uint)。
//延时程序
sbitk1=P3^4。
//定义开始键
sbitk2=P3^5。
//定义暂停键
sbitk3=P3^6。
//定义清零键
sbitdula=P2^6。
sbitwela=P2^7。
ucharcodetable[]={
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f}。
uchartt,i,j,k,l。
voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl)。
//数码管显示数
voidmain()
{
tt=0。
i=0。
j=0。
k=0。
l=0。
//数码管显示0
TMOD=0x01。
//设置定时器为模式1
TH0=(65536-5000)/256。
//给定时器赋定时初值
TL0=(65536-5000)%256。
EA=1。
//开总中断
ET0=1。
TR0=0。
while
(1)
{
if(k1==0)//判断是否按下开始键
{
delay(10)。
//消抖
if(k1==0)
TR0=1。
}
if(k2==0)//判断是否按下暂停键
{
delay(10)。
//消抖
if(k2==0)
TR0=0。
}
if(k3==0)//判断是否按下清零键
{
delay(10)。
if(k3==0)
{
i=0。
j=0。
k=0。
l=0。
TR0=0。
//清零
}
}
display(i,j,k,l)。
//数码管显示
}
}
voiddelay(uintz)
{
uintx,y。
for(x=100。
x>0。
x--)
for(y=z。
y>0。
y--)。
//延时
}
voidexter0()interrupt1//定时器溢出中断
{
TH0=(65536-5000)/256。
//重装计时初值
TL0=(65536-5000)%256。
tt++。
if(tt==2)
{
tt=0。
i++。
//溢出两次,0.01秒位加1
if(i==10)
{
i=0。
j++。
//0.01秒位到10,0.1位加1
}
if(j==10)
{
j=0。
k++。
//0.1秒位到10,1秒位加1
}
if(k==10)
{
k=0。
l++。
//1秒位到10,10秒位加1
}
if(l==10)
{
l=0。
//10秒位到10,清零
}
}
}
voiddisplay(uchari,ucharj,uchark,ucharl)
{
dula=1。
P0=table[i]。
//显示数值
dula=0。
wela=1。
P0=0xf7。
//0.01秒位显示
wela=0。
delay
(1)。
dula=1。
//数值显示
P0=table[j]。
dula=0。
wela=1。
P0=0xfb。
//0.1秒位显示
wela=0。
delay
(1)。
dula=1。
//数值显示
P0=table[k]|0x80。
//始终在1秒位后面显示小数点
dula=0。
wela=1。
P0=0xfd。
//1秒位显示
wela=0。
delay
(1)。
dula=1。
P0=table[l]。
//数值显示
dula=0。
wela=1。
P0=0xfe。
//10秒位显示
wela=0。
delay
(1)。
}
系统调试与设计结果
利用开发板显示结果:
通过STC-ISPV29Beta5,将程序与
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- 基于 51 单片机 秒表 方案设计