单片机秒表课程设计C语言.docx
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单片机秒表课程设计C语言
广东工业大学华立学院
课程设计（论文）
课程名称MCS-51单片机
题目名称单片机秒表设计
学生学部（系）机电学部
专业班级08自动化一班
学 号12040801017
学生姓名李赛文
指导教师黄淑芬
2010年12月10日
目录
1课程设计的目的和任务
1.1单片机秒表课程设计的概述
1.2课程设计思路及描述
1.3课程设计任务和要求
2硬件与软件的设计流程
2.1系统硬件方案设计
2.2软件方案设计
3程序编写流程及课程设计效果
3.1源程序及注释
3.2原理图分析
3.3课程设计效果
4参考文献
1.课程设计的目的和任务
1.1单片机秒表课程设计的概述
一、课程设计题目
秒表系统设计——用STC89C52RC设计一个3位LED数码显示“秒表”，显示时间为00.0~59.9秒，每毫秒自动加一，每十毫秒自动加一秒。
二、增加功能
增加一个“复位00.0”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键，一个“复位60.0”按键（用来60秒倒计时），一个倒计时“逐渐自减”按键。
三，课程设计的难点
单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器（一个控制顺序计时，一个控制倒计时）的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。
四、课程设计内容提要
本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。
将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。
其中本课程设计有四个开关按键：
其中key2按键按下去时开始计时，即秒表开始键（同时也用作暂停键），key1按键按下去时数码管清零，复位为“00.0”，key3按键按下去时数码管复位为“60.0”（用于倒计时），key4按键按下去则是数码管开始“逐渐自减”倒计时。
课程设计的意义
1）通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。
2）掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。
3）通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。
4）该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义
课程设计仪器
集成电路芯片8051，七段数码管，TX-1C单片机开发板，
MCS-51系列单片机微机仿真课程系统中的软件（Keiluvision2）。
1.2课程设计思路及描述
该课程设计要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用MCS-51系列单片机的芯片AT89C52的P3.4,P3.5,P3.6,P3.7作为按键的入口；定时器T0作为每0.1秒减一的定时器；定时器T1作为每0.1秒加一的定时器。
其中“开始”按键当开关由上向下拨时开始计时，此时若再拨“开始”按键则数码管暂停；“清零”按键当开关由上向下拨时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。
方框图如下图1：
图1数字秒表设计导向
1.3课程设计任务和要求
1．设计指标。
了解8051芯片的的工作原理和工作方式，使用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、60秒、倒计时清零等功能，精确到0.1秒。
要求选用定时器的工作方式，画出使用单片机控制LED数码管显示的电路图，并实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最后调试秒表起动、停止、清零等功能。
2．设计要求
1画出电路原理图（或仿真电路图）；
2软件编程与调试；
3电路仿真与调试；
2．软件与硬件设计
2.1系统硬件方案设计
单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。
软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。
与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口，使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。
在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。
配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。
在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。
图2系统硬件结构框
2.2软件方案设计
此次选用C51来编程，首先要有初始化程序，通过初始化程序，将对主程序所用到的变量、常量以及各个参数和所调用的子函数定义。
其次还有显示程序、按键扫描及处理程序、时钟程序和倒计时程序，系统软件流程图图如图3所示：
3程序编写的流程及课程设计效果
3.1源程序及注释
#include//52系列单片机头文件
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineuintunsignedint
sbitdula=P2^6;//申明U1锁存器的锁存端
sbitwela=P2^7;//申明U2锁存器的锁存端
sbitkey1=P3^4;//申明四个按键的锁存端
sbitkey2=P3^5;
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
ucharcodetable[]={//含有0~9的数字数组
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f};
voiddelayms（uint）;//声明延时函数
voiddisplay（uchar,uchar,uchar）;//声明显示函数
voidkeyscan（）;//声明按键函数
ucharnum1,num2,bai,shi,ge;//变量声明
uintnum;
voidmain（）//主函数入口
{
TMOD=0x11;//设置TO,T1定时器
TH0=（65536-45872）/256;//装初值11.05992M晶振定时50ms数为45872
TL0=（65536-45872）%256;
TH1=（65536-45872）/256;
TL1=（65536-45872）%256;
EA=1;//开总中断
ET0=1;//开启定时器T0中断
ET1=1;//开启定时器T1中断
while
（1）//程序停在这里等待中断的发生，这个大循环也是实现数据显示的主体循环
{
keyscan（）;
//三个数码管要选送的数据
bai=num/100;//百位
shi=（num-100*bai）/10;//十位
ge=num-100*bai-shi*10;//个位
//直接把第二只数码管的小数点烧出来
dula=1;//打开段选
P0=0x80;//送段选数据
dula=0;//关闭断选
P0=0xff;//送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时原来段选数据通过位锁存端造成混乱
wela=1;//打开位选
P0=0xfd;//送位选数据
wela=0;//关闭位选
delayms（5）;//延时
display（bai,shi,ge）;
}
}
voiddisplay（ucharbai,ucharshi,ucharge）//数码管显示子函数
{
dula=1;//打开段选
P0=table[bai];//送段选数据
dula=0;//关闭断选
P0=0xff;//送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时原来段选数据通过位锁存端造成混乱
wela=1;//打开位选
P0=0xfe;//送位选数据
wela=0;//关闭位选
delayms（5）;//延时
dula=1;//打开段选
P0=table[shi];//送段选数据
dula=0;//关闭断选
P0=0xff;//送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时原来段选数据通过位锁存端造成混乱
wela=1;//打开位选
P0=0xfd;//送位选数据
wela=0;//关闭位选
delayms（5）;//延时
dula=1;//打开段选
P0=table[ge];//送段选数据
dula=0;//关闭断选
P0=0xff;//送位选数据前关闭所有显示，防止打开位选锁存时原来段选数据通过位锁存端造成混乱
wela=1;//打开位选
P0=0xfb;//送位选数据
wela=0;//关闭位选
delayms（5）;//延时
}
voiddelayms（uintxms）//延时子函数
{
uinti,j;
for（i=xms;i>0;i--）//i=xms即延时约xms毫秒
for（j=110;j>0;j--）;
}
voidkeyscan（）//按键子函数
{
if（key1==0）//清零
{
delayms（10）;//延时去抖
if（key1==0）
{
while（!
key1）//等待按下
{
TR0=0;//定时器TR0关闭
TR1=1;//定时器TR1打开
num=0;//送数据num=0
TR1=0;//定时器TR1关闭
}
}
}
if（key2==0）//暂停和开始
{
delayms（10）;
if（key2==0）
{
while（!
key2）;
TR0=0;
TR1=~TR1;//每次按下，TR1的状态时相反的
}
}
if（key3==0）//使计数器显示为60.0
{
delayms（10）;
if（key3==0）
{
while（!
key3）;
TR0=0;
TR1=1;
num=600;
TR1=0;
}
}
if（key4==0）//实现计数器的倒数功能
{
delayms（10）;
if（key4==0）
{
while（!
key4）;
TR1=0;
TR0=1;
}
}
}
voidT0_time（）interrupt1//定时器T0，中断序号为1
{
TH0=（65536-45872）/256;//重装初值
TL0=（65536-45872）%256;
num2++;
if（num2==2）//如果到了2次，说明0.1秒的时间到
{
num2=0;//然后把num2清零重新再计2次
num1++;
if（num1==10）
num1=0;
if（num==0）//当num自减为0时，重新为60.0，再开始倒计时
num=600;
num--;//num逐渐自减
}
}
voidT1_time（）interrupt3//定时器T1,中断序号为3
{
TH1=（65536-45872）/256;//重装初值
TL1=（65536-45872）%256;
num2++;
if（num2==2）//如果到了2次，说明0.1秒的时间到
{
num2=0;//然后把num2清零重新再计2次
num1++;
if（num1==10）
num1=0;
num++;//num逐渐自加
if（num==600）//这个数十用来送给数码管显示的，到了60.0后归零
num=0;
}
}
3.2原理图分析
图4按键原理图
图5显示电路
图6电源电路原理图
3.3课
程设计效果
通过最后软件对程序的编译，组建，执行，还有最终生成.hex文件，把.hex下载到TX-1C开发板的STC89C52RC单片机上的最终效果图如下：
图7.复位“00.0”
图8.复位“60.0”
图9.“开始自加”运行
图10.“开始自减”运行
4参考文献
【1】孙育才编著.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.东南大学出版社.2009.12
【2】郭天祥编著.51单片机C语言教程-入门、提高、开发、拓展全攻略.电子工业出版社.2010.05
【3】刘刚编著.ProtelDXP2004SP2原理图与PCB设计.电子工业出版社.2009.07
【4】丁峻岭主编.C语言程序设计.中国铁道出版社.2009.12
心
得
体
会
通过对本次课程的课程设计，使自己深刻的认识到自己的很多不足之处，在实际动手操作能力的不足，在进行程序编程时，自己需要，认真审题，看懂题目的要求！
对于软件编程不益太简单或者太难。
做到既能把课题完成又能锻炼自己的能力！
根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。
根据课程条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，准备课程。
根据课程设计的要求和自己所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序和增加额外的功能程序。
然后再进行程序调试和相应的修改，以达到能够实现所要求的功能的目的。
还要根据课程的实际情况，添加些额外程序来使系统更加的稳定，如开关的去抖（采用延迟）。
程序要尽量做到由各个子程序组成，在有些程序后面最好加注释，这样在程序出错的检查过程中可以更容易查找的到，也更简洁，更明白易懂。
该课程设计的程序可以参考MCS-51系列单片机，也可自己根据自己熟悉的方法来编程如单片机C语言。
在设计控制开关时，注意2个中断的打开和关闭的先后顺序，否则就会出错。
这次的单片机课程设计重点是理论与实际的相结合。
该设计从头到尾都要自己参与，熟悉了对整个设计的过程，更系统的锻炼了自己。
2010年12月10日
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