基于51单片机的数字秒表课程设计毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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2、设计要求
一、计时范围：
0~59分59.59秒，整数四位数和小数两位数显示；
二、计时精度10毫秒；
3、复位按钮，计时器清零，并做好下次及时预备；
4、能够对三个对象（A、B）计时，具有启/停操纵；
5、设开始、停止A、停止B、显示A、显示B、复位按钮。
四、任务分析、设计方案
1、任务分析
数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优势，在计时中普遍利用。
本设计用单片机组成数字电子秒表，力求结构简单、精度高为目标。
设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。
其硬件电路要紧有主操纵器，计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。
主操纵器采纳单片机89C52显示电路采纳共阳极LED数码管显示计不时刻。
本设计利用89C52单片机的按时器/计数器按时和记数的原理，使其能精准计时。
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，
P1.一、P3.二、P3.3、P2.5口接四个按钮开关，别离实现开始、暂停、清零和查看上次计不时刻功能。
电路原理图设计最大体的要求是正确性，第二是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。
硬件电路图依照图1.1进行设计。
图1.1数字秒表硬件电路大体原理图
计时采纳按时器T0中断完成，按时溢出中断周期为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99.99秒从头复位。
再看按键的处置。
这四个键能够采纳中断的方式，也能够采纳扫描的方式来识别。
复位键和查看要紧功能在于数值复位和查询上次计不时刻，关于时刻的要求不是很严格。
而开始和停止键那么是用于对时刻的锁定，需要比较准确的操纵。
因此能够对复位和查看按键采取扫描的方式。
而对开始和停止键采纳外部中断的方式。
其硬件电路要紧有主操纵器，显示电路和回零、启动、查看、计次电路等。
主操纵器采纳单片机89C52，显示电路采纳共阳极LED数码管显示计不时刻，四个按键均采纳触点式按键。
二、单片机的选择
本课题在选取单片机时，充分借鉴了许多成形产品利用单片机的体会，并依照自己的实际情形，选择了stc公司的89C52。
89C52单片机采纳40引脚的双列直插封装方式。
图1.2为引脚排列图，40条引脚说明如下：
主电源引脚Vss和Vcc
①Vss接地
②Vcc正常操作时为+5伏电源
外接晶振引脚XTAL1和XTAL2
①XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。
当采纳外部振荡器时，此引脚接地。
②
XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。
是外接晶体的另一端。
当采纳外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。
图1.28051单片机引脚图
操纵或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/
，
和
/Vpp
输入/输出引脚P0.0-P0.7，P1.0-P1.7，P2.0-P2.7，P3.0-P3.7。
①P0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。
②P1口（P1.0-P1.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。
能驱动（吸收或输出电流）四个LSTTL负载。
③P2口（P2.0-P2.7）是一个带有内部提升电阻的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口能够驱动（吸收或输出电流）四个LSTTL负载。
④P3口（P3.0-P3.7）是一个带有内部提升电阻的8位准双向I/O口。
（1）运算器
运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。
能够对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。
（2）程序计数器PC
程序计数器PC用来寄存即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址。
执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。
（3）令寄放器
指令寄放器中寄存指令代码。
CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄放器，经译码后由按时与操纵电路发出相应的操纵信号，完成指令功能。
3、显示电路的选择与设计
关于数字显示电路，通常采纳液晶显示或数码管显示。
本设计的显示电路采纳7段数码管作为显示介质。
数码管显示能够分为静态显示和动态显示两种。
由于本设计需要采纳五位数码管显示时刻，若是静态显示那么占用的口线多，硬件电路复杂。
因此采纳动态显示。
图1.3显示电路大体原理图
动态显示是一名一名地连番点亮列位，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。
通常列位的段选线相应并联在一路，由一个8位的I/O口操纵；
列位的公共阴极位选线由另外的I/O口线操纵。
动态方式显示时，各分时连番选通，要使其稳固显示必需采纳扫描方式，即在某一时刻只选通一名，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一名，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使列位显示将要显示的字符，尽管这些字符是在不同的时刻别离显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示距离足够短就能够够给人同时显示的感觉。
数码显示管分为共阳数码管和共阴数码管两种
共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一路，如图1.4（b），通常，公共阳极接高电平（一样接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。
当某段驱动电路的输出端为低电平常，那么该端所连接的字段导通并点亮，依照发光字段的不同组合可显示出各类数字或字符。
现在，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需依照外接电源及额定段导通电流来确信相应的限流电阻。
图1.4（a）数码管引脚图（b）共阳极内部结构图（c）共阴极内部结构图
最大
4、按键电路的选择与设计
本设计中有四个按键，别离实现开始、暂停、复位和计次功能。
这四个键能够采纳中断的方式，也能够采纳查询的方式来识别。
关于复位键和查看键，要紧功能在于数值复位和对上次计不时刻的查看，关于时刻的要求不是很严格，而开始和暂停键要紧用于时刻的锁定，需要比较准确的操纵。
因此能够考虑，对复位键和查看键采纳查询的方式，而关于开始和暂停键采纳外部中断。
四个按键均采纳低电平有效，具体电路连接图如图1.5所示。
5、时钟电路的选择与设计
单片机的时钟信号用来提供单片机内各类微操作的时刻基准，8051片内设有一个由反向放大器所组成的振荡电路，XTAL1和XTAL2别离为振荡电路的输入和输出端，8051单片机的时钟信号通经常使用两种电路形式取得：
内部振荡方式与外部振荡方式。
外部方式的时钟很少用，假设要历时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。
对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一样采纳频率低于11.05926MHz的方波信号。
图中，电容器C1
、C2起稳固振荡频率、快速起振的作用，电容值一样为5～33pF。
但在时钟电路的实际应用中必然要注意正确选择其大小，并保证电路的对称性，尽可能匹配，选用正牌的瓷片或云母电容，若是可能的话，温度系数尽可能低。
本设计中采纳大小为30pF的电容和11.05926MHz的晶振。
图1.6内部振荡电路
6、复位电路的选择与设计
当8051单片机的复位引脚RST（全称RESET）显现2个机械周期以上的高电平常，单片机就完成了复位操作。
若是RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。
因此要求单片机复位后能离开复位状态。
而本系统选用的是11.05926MHz的晶振，因此一个机械周期为1.09μs，那么复位脉冲宽度最小应为2.18μs。
在实际应用系统中，考虑到电源的稳固时刻，参数漂移，晶振稳固时刻和复位的靠得住性等因素，必需有足够的余量。
依照应用的要求，复位操作通常有两种大体形式：
上电复位、手动复位。
图1.10单片机复位电路
7、系统总电路的设计
系统总电路由以上设计的显示电路，时钟电路，按键电路和复位电路组成，只要将单片机与以上各部份电路合理的连接就组成了系统总电路。
系统总电路图附录B所示。
8051单片机为主电路的核心部份，各个电路均和单片机相连接，由单片机统筹和和谐各个电路的运行工作。
8051单片机提供了XTAL1和XTAL2两个专用引脚接晶振电路，因此只要将晶振电路接到两个专用引脚即可为单片机提供时钟脉冲，但在焊接晶振电路时要尽可能使晶振电路靠近单片机，如此能够为单片机提供稳固的始终脉冲。
复位电路同晶振电路，单片机设有一个专用的硬件复位接口，并设置为高电平有效。
按键电路与单片机的端口连接能够由用户自己设定，本设计中软件复位键和查看键别离接单片机的P1.1和P2.5，均设为低电平有效。
而另外的开始键和暂停键两键利用了外部中断，因此需要连接到单片机的特殊接口P3.3和P3.2，这两个I/O口的第二功能别离为单片机的外部中断1端口和外部中断0端口。
一样设置为位低电平有效。
显示电路由五位数码管组成，采纳动态显示方式，因此有8位段操纵端和5位位操纵端，八位段操纵接P0口，P0.0~P0.7别离操纵数码显示管的a、b、c、d、e、f、g、dp显示，8051的P0口没有集成上拉电阻，高电平的驱动能力很弱，因此需要接上拉电阻来提高P0的高电平驱动能力。
五位位操纵那么由低位到高位别离接到P2.0~P2.4口，NPN三极管9013做为位操纵端的开关，当P2.0~P2.4端口任意一个端口为高电平常，与其相对应的三极管就导通，对应的数码管导通显示。
通过以上设计已经将各部份电路与单片机有机的结合到一路，硬件部份的设计以大功告成，剩下的部份确实是对单片机的编程，使单片机按程序运行，实现数字电子秒表的全数功能。
五、具体实现进程
一、对数字秒表设计进行分析，敲定几组方案；
2、在PROTUES软件中，画电路图，进行仿真、调试；
3、对自己想要实现的秒表现象进行编程，运用KEIL软件；
并于Proteus联调。
4、调试进程中要不断改良自己的方案；
六、测试各个所需元件，STC89C52RC，数码管。
7、将方案敲定以后，对LED数字秒表进行焊接其中最要紧的是对最小系统的焊接时超级关键的，在进行焊接数码管时，很关键。
八、将最小系统焊接好以后要用数字万用表进行测试，第一要测试有无短接、断接的地址，再将焊好的板子放在电源上进行加电，看电路板子是不是正常工作。
九、将最小系统板子与数码管板子连在一个，通过USB口与电脑相连，打开串口助手，将KEIL软件中的程序下载到单片机中，进行验证。
10、具体程序
/********************************************************
*文件名:
秒表.c
*描述:
基于51单片机的数码管数字秒表；
带有指示灯，蜂鸣器，按键（启动、清零、计次）
*创建人:
罗宏
*单位:
佳木斯大学信息电子技术学院电子协会
*日期:
2014.6.26
*开发环境:
Keil4
*邮箱:
744544126@
*晶振：
11.05926MHZ
*版本号:
*********************************************************/
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint//宏定义无符号整型
#defineucharunsignedchar//宏定义无符号字符型
#defineDUAN（P0）//宏定义数码管段代码
#defineWEI（P2）//宏定义数码管位代码
sbitkeystart_stop=P3^2;
//定义启动/停止按键
sbitkeyrest=P3^3;
//定义复位/清零按键
sbitkeyrecord=P3^4;
//定义计数/存储按键
sbitkeydispaly=P3^5;
//定义计数/显示按键
sbitbeep=P3^6;
//定义蜂鸣器
sbitled=P3^7;
//定义
ucharx,msec5,msec10,second,minute;
//时间变量
ucharmsec,sec,min;
//显示变量
ucharcodetable1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,
0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};
//共阳数码管数组不带点显示
ucharcodetable2[]={0x40,0x79,0x24,0x30,
0x19,0x12,0x02,0x58,0x00,0x10};
//共阳数码管带点显示
/********************************
函数名称:
延时函数delay
功能:
延时指定毫秒
参数:
ucharx
返回值:
无
********************************/
voiddelay（ucharx）
{
uintb,c;
for（b=x;
b>
0;
b--）
for（c=110;
c>
c--）;
}
按时器初始化函数time_init（void）
按时器初始化
*********************************/
voidtime_init（void）
msec5=0;
TMOD=0x01;
TH0=（65536-9174）/256;
TL0=（65536-9174）%256;
ET0=1;
TR0=1;
EA=1;
显示函数display（）
数码管显示
ucharmsec,ucharsec,ucharmin
voiddisplay（ucharmsec,ucharsec,ucharmin）
DUAN=table1[（msec%10）%10];
//0.01秒5.64%10=64%10=0.04
WEI=0x01;
delay
（2）;
WEI=0x00;
DUAN=table1[（msec/10）%10];
//0.1秒5.64/10=56%10=0.6
WEI=0x02;
DUAN=table2[（sec%10）];
//1秒564%10=6
WEI=0x04;
DUAN=table1[（sec/10）];
//10秒564/10=56%10=6
WEI=0x08;
DUAN=table1[（min%10）];
//1分564/10=56%10=6
WEI=0x10;
DUAN=table1[（min/10）];
//10分564/10=56%10=6
WEI=0x20;
}
蜂鸣器函数
蜂鸣器发声
voidbeep_led（）
beep=0;
delay（600）;
beep=1;
led=0;
led=1;
按键函数
调试按键的函数
voidkeys（）
if（keystart_stop==0）
{
delay（5）;
if（keystart_stop==0）
TR0=~TR0;
beep_led（）;
while（!
keystart_stop）;
}
if（keyrest==0）
{
delay（5）;
if（keyrest==0）
TR0=0;
msec5=0;
msec10=0,
second=0;
minute=0;
beep_led（）;
while（!
keyrest）;
主函数
voidmain（）
ucharjishu=0;
ucharflag=0;
ucharmsec1=0,sec1=0,min1=0;
ucharmsec2=0,sec2=0,min2=0;
time_init（）;
while
（1）
keys（）;
//键盘的扫描函数一定要放在while循环里边
msec=msec10;
sec=second;
min=minute;
if（flag==1）
{
display（msec1,sec1,min1）;
}
elseif（flag==0）
{
display（msec,sec,min）;
else
display（msec2,sec2,min2）;
if（keyrecord==0）
{
if（keyrecord==0）
{
beep_led（）;
jishu++;
if（jishu>
2）
{
jishu=0;
}
elseif（jishu==1）
msec1=msec10;
sec1=second;
min1=minute;
}
elseif（jishu==2）
msec2=msec10;
sec2=second;
min2=minute;
}
while（!
keyrecord）;
if（keydispaly==0）
{
delay（5）;
if（keydispaly==0）
beep_led（）;
flag++;
if（flag>
flag=0;
}
while（!
keydispaly）;
}
}
/**********************************
中断函数
***********************************/
voidtimer0（）interrupt1
msec10++;
//msec10加一次等于10ms
if（msec10==100）//j=100为1s
msec10=0;
second++;
if（second==60）//second=60为1minute
second=0;
minute++;
if（minute==60）//minute=60为1hour
minute=0;
}
六、仿真、实验验证进程及实现结果、现象
七、结论
本设计的数字电子秒表系统采纳89C52单片机为中心器件，利用其按时器/计数器按时和记数的原理，结合显示电路、LED数码管和外部中断电路来设计计时器。
将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现八位LED显示，显示时刻为0~59分59.59秒，计时精度为0.01秒，能正确地进行计时，同时能记录两次时刻，并在计时后对上一次计
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