多功能秒表的设计.docx

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多功能秒表的设计

摘要

MCS-51系列单片机具有体积小、功能全、价钱低廉、面向操纵、应用软件丰硕、技术在不断更新、开发应用方便等优势，能够适应各个领域的不同需要，因此具有极强的竞争力，应用前景广漠。

对所学的专业知识能力更好的应用在实践方面。

本次课程设计要紧利用这学期学习的单片机原理与应用技术的知识来设计并实现一个多功能秒表。

此设计要紧通过单片机最小系统板（STC-89C52RC）上的六个数码管作为秒表计时时刻的显示，从左至右依次显示分、秒、毫秒，三个按键D、E和F作为操纵秒表的功能键。

要紧实现进程如下：

刚开始是系统清零，六个数码管显示都显示0。

再用三个按键D、E和F来操纵秒表功能的实现，启动D键开始计时，按下E键计时停止，F键复位。

要紧功能即是键D、E和F操纵秒表计时的启动、停止和清零。

为达到以上功能，多功能秒表分为以下几个模块：

键盘扫描功能模块，按时器中断模块和数码管显示模块。

这次课程设计是一次综合性比较强的实践进程，能从很多方面考察咱们的能力，同时也是一次专门好的锻炼机遇。

第1章引言…………………………………………………………4

设计的目的、意义、及应达到的技术要求……………4

1.1.1设计的目的……………………………………………………4

1.1.2设计的意义……………………………………………………4

1.1.3设计应达到的技术要求………………………………………4

设计的大体思路………………………………………………4

设计欲解决的要紧问题………………………………………5

解决此课题所需要的条件……………………………………5

1.4.1硬件条件…………………………………………………………5

1.4.2软件条件…………………………………………………………5

1.4.3知识要求…………………………………………………………5

预备知识的介绍………………………………………………6

1.5.1MCS-51的指令系统……………………………………………7

1.5.2软件的利用………………………………………………………7

第2章设计部份………………………………………………………8

硬件设计…………………………………………………………8

软件设计…………………………………………………………11

第3章实现部份………………………………………………………15

工程测试方式……………………………………………………15

测试结果…………………………………………………………15

第4章多功能秒表的扩展功能…………………………………15

结论…………………………………………………………………………16

致谢…………………………………………………………………………17

参考文献………………………………………………………………………18

附录……………………………………………………………………………19

第1章引言

设计的目的、意义、及应达到的技术要求

§1.1.1设计的目的

基于单片机的综合实验仪器,利用汇编语言来编写一个秒表计时器。

通过该课程设计进一步了解单片机硬件组成的目的以把握它的整机工作原理,掌握单片机的中断系统，以便把握对单片机随机事件的高效响应和处置手腕。

通过秒表的计时进一步把握按时∕计数器的4种工作方式和在不同工作方式下的时刻和计数器常数的设定方式，并把握中断功能在按时计数器中的应用。

通过LED显示程序的调整，熟悉74LS164芯片与LED的接口技术，熟悉LED动态显示的操纵进程。

通过键盘程序的调整，熟悉8155与矩阵式键盘的接口技术，熟悉键盘扫描原理。

通过阅读和调试秒表程序的整体进程，学会如何编制含LED动态显示、键盘扫描和按时器中断等多种功能的综合程序，初步体会大型程序的编制和调试技术。

§1.1.2设计的意义

把理论学习和实验教学时期所把握的知识通过一个设计实例，经历一次理论和实践结合、软件和硬件结合的综合训练，也是一次工程实践能力的检验。

§1.1.3设计应达到的技术要求

编写程序，在单片机上实现秒表的功能：

按键D按下后启动秒表、E停止计时并显示当前时刻、F清零，这些现象都通过数码管正确显示。

其它键不阻碍数码管显示，无反映。

1.2设计的大体思路

软件整体设计思路是以键盘扫描、中断处置和数码管显示作为三大模块。

主程序挪用键盘扫描子程序后检测键值，不断循环。

采纳按时器T0中断方式1进行按时，中断及计数的开启与关闭受控于按键处置。

编程时置D键为“启动”，置E键为“停止”，置F键为“清零”，在处置按键值时采纳散转指令“JMP”，转至相应的按键处置程序，如不是上述3个按键值则跳回按键查询状态。

6位LED显示的数据由显示缓冲区48H~4DH单元中的数据决定，顺序是从右至左。

1秒按时采纳按时器T0方式1中断，每10ms中断一次，每100次为一个循环，计满100次，60秒计数单元计数1次。

计数脉冲采纳软件置位、复位口的方式实现。

用32H单元做60秒计数单元，如按时器溢出，则32H单元被清零，32H单元的数据采纳十进制计数，该数据被拆成个位和十位两个数据后分别送至显示缓冲区的4AH、4BH单元。

设计欲解决的要紧问题

✧通过汇编语言与单片机系统相结合设计操纵秒表计时。

✧通过按键来操纵秒表的功能。

✧如何实现键盘扫描程序的功能。

✧按时器中断的处置。

✧通过数码管来正确显示计不时刻。

解决此课题所需要的条件

§1.4.1硬件条件：

由系统运行环境可知需要条件为：

单片机最小系统板STC-89C52RC（图）、串行口下载线、PC机。

§1.4.2软件条件：

Windows9八、下载环境（图）、集成调试软件模拟器。

§1.4.3知识要求：

熟悉单片机的综合实验仪系统与PC机联机操作,联机软件的利用和动态调试；熟练运用汇编语言设计、编写并在集成调试软件模拟器调试和运行程序并将其自动生成的.hex文件通过下载环境下载到单片机最小系统板STC-89C52RC中。

图

图

预备知识的介绍。

§1.5.1MCS-51的指令系统

寻址方式的多少，直接反映了机械指令系统功能的强弱，寻址方式越多，其功能越强，灵活性越大。

MCS-51单片机共有7种寻址方式：

✧当即寻址；

✧直接寻址；

✧寄放器寻址；

✧寄放器间接寻址；

✧基址寄放器加变址寄放器的间接寻址；

✧相对寻址；

✧位寻址。

MCS-51单片机指令系统按操作功能分为5类：

✧数据传送类

✧算术运算类

✧逻辑运算类

✧操纵转移类

✧布尔处置类

§1.5.2软件的利用

1.集成调试软件模拟器的利用：

✧打开，新建文件.ASM

✧保留、编译，自动生成.HEX文件

✧软件中包括仿真器、单步执行、跟踪等有利于程序的改写

2.的利用：

✧选择单片机型号

✧打开文件

✧选择串行口、最高波特率

✧设置本框和窗口右下方的“选项”中的各项

✧下载，先点下载按钮，再给MCU上电

第2章设计部份

硬件设计

按时/计数器的方式操纵寄放器TMOD是一种可编程的特殊功能寄放器，字节地址为89H，不可位寻址。

其中低4位操纵T0，高四位操纵T1,其格式如图。

图

方式寄放器TMOD中M1M0=01时，计数器按16位工作，即TL、TH全数利用，组成16位计数器。

逻辑结构如图。

图

设计数器最大计数值为M，选择不同的工作方式，最大计数值不同。

方式1：

M==65536

在初始化进程中，置按时初值为X=10ms

则X=65536-（10000×/）=55536=D8F0H

74LS164与键值的连接电路图、数码管显示电路图和实验中所利用的单片机最小系统板STC-89C52RC电路图图如下：

图

图

图

软件设计

✧主程序设计流程图：

✧键盘扫描子程序流程图：

✧显示子程序流程图：

✧按时器中断子程序流程图：

第3章实现部份

工程测试方式

在集成调试软件模拟器调试和运行程序并将其自动生成的.hex文件通过下载环境下载到单片机最小系统板STC-89C52RC中。

✧打开，新建文件.ASM

✧保留、编译，自动生成.HEX文件

✧打开

✧选择单片机型号

✧打开文件

✧选择串行口、最高波特率

✧设置本框和窗口右下方的“选项”中的各项

✧下载，先点下载按钮，再给MCU上电

测试结果

D键：

计时开始；

E键：

计时停止；

F键：

清零；

0～C键：

无心义；

数码管显示计时值。

第4章多功能秒表的扩展功能

此设计只用到4×4键盘16个按键中的3个，因此，其功能还有较大的扩展空间。

将上述程序加以改动，如增加LED显示位数或将显示改成LCD显示模块，可实现年、月、周、日、时、分、秒显示。

该项目只实现大体的电子表功能—单次电子秒表功能，还能够增加多次电子秒表功能、倒计时电子秒表功能等。

结论

该设计在单片机系统上采纳数码管显示，直观简练；采纳按时器中断，计时准确。

可随时启动、停止、清零。

设计、调试大型程序时，需先依照要求划分模块，优化结构；再依照各模块特点确信何为主程序，何为子程序，何为中断服务程序，彼其间如何挪用；再依照各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图；最后才依照各模块流程图编制具体程序。

调试时应先调主程序，实现最大体最要紧的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌，直至各模块联调、统调，实现全数功能。

本例子将整个程序划分为键盘扫描程序子程序，显示子程序，按时器中断服务子程序三大模块。

三大模块运行和谐一致，既维持了动态显示的稳固性，又维持了键盘的靠得住性，还维持了秒计时的准确性，较好地实现了全数功能。

通过设计学习，让我了解了设计电路的程序，和电子秒表的原理与设计。

同时在软件设计编程上，让我了解到很多编程方面的技术，而且使我对单片机的各个引脚的功能有更深切的了解，巩固了单片机的书面知识，发觉了以往在学习中轻忽的东西，明白了在实际的设计工作中只有书面知识是不足的，只有在自己的实践中才能发觉问题并解决问题，从而再也不犯眼高手低的错误。

在这次的设计进程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及把握了各芯片的工作原理和其具体的利用方式。

在设计电路中，是先仿真后连接实物图，但有时候仿真和电路连接并非是完全一致的。

在利用软件时运用其中一些自带的仿真软件包能专门好的找出程序中的错误，例如当你单步伐试时，打开CPU窗口，你能观看到各个寄放器，累加器等对应值。

总的来讲，通过这次的设计实验更进一步地增强了实验的动手能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。

而且在这次设计中，我了解到了团队合作的重要性，对以后步入社会积存了专门好的体会。

参考文献

[1].万福君、潘松峰等.单片微机原理系统设计与应用.合肥:

中国科技大学出版社,2005年

[2].杨光友等.单片微型运算机原理与接口技术.北京:

水利水电出版社,2002年

[3].胡耀辉等.单片机系统开发实例经典.北京:

冶金工业出版社,2006年

[4].刘守义、杨宏丽等.单片机应用计术.西安：

西安电子科技大学出版社，2003年

[5].姜武中、姜春霞等.片机原理与接口技术.大连：

大连理工大学出版社，2002年

[6].张毅刚，彭喜元，孟升卫等.MCS-51单片机利用子程序设计.哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社，2003年

[7].李朝青.单片机原理及其接口技术.北京:

北京航空大学出版社，1998年

[8].肖玲妮，袁增贵.Protel99SE印刷电路板设计教程.北京:

清华大学出版社，2003年

[9].莫力.Pro