倒计时秒表的设计.docx

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倒计时秒表的设计

一、引言……………………………………………………………………2

1.1秒表的概述………………………………………………………2

1.2本次设计任务………………………………………………2

1.3系统主要功能…………………………………………………2

二、设计目的………………………………………………………………3

三、设计要求………………………………………………………………3

四、总体设计………………………………………………………………3

4.1设计方案……………………………………………………………3

4.2硬件电路设计……………………………………………………4

（1）晶振电路部分………………………………………………………4

（2）总体电路构成及功能…………………………………………4

（3）系统板硬件连接…………………………………………………5

4.3软件程序设计……………………………………………………6

五、方案实施…………………………………………………………………6

5.1单片机简介……………………………………………………………7

5.2静态数码管显示……………………………………………………10

5.3软件调试及调试方法…………………………………………11

六、课程设计总结…………………………………………………………12

七、参考文献…………………………………………………………………13

八、附件（源程序）…………………………………………………………14

一、引言

单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。

本秒表/时钟设计就是利用单片机的上述优点，采用目前市场上性能价格比较高的MCS-51单片机设计而成的最小系统。

它在实际生活中具有广泛的应用。

例如：

工业生产中的定时启停自动化设备、学校中上下课铃定时控制、农村广播站每天早中晚广播的自动定时控制均可采用本仪器。

1.1秒表的概述

秒表是电器制造，电国，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、廷时器、定时器等的时间测试。

目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，结构相对复杂、测试功能单一。

但我们这次设计的秒表比较简单，所以使用很简单。

1.2本次设计任务

（1）开始时，显示“00”，第1次按下SP1后就开始计时。

（2）第2次按SP1后，计时停止。

（3）第3次按SP1后，计时归零。

1.3系统主要功能

99秒计时器主要是用在精确计间方面。

比如：

学校里的校运会、答题倒计时等方面。

它通过一个按键来控制它的开和停，它能及时有效的记录瞬间时间。

而且它在我们生活中运用很广泛，希望我们做的这个计时器对以上方面有所帮助。

它也许比较简单，而且有可能达不到很多人的要求，但我相信通过我们过一步的学习，我们一定会制造出更好的系统，为社会大众服务。

二、设计目的

1熟悉整个项目的流程即单片机系统设计过程

2学会使用各种仿真软件

3掌握系统的调试与安装

4提高学生的自学能力和动手能力

三、设计要求

 1可以实现正常秒表的所有功能，包括启动，暂停，复位等

 2可以自由设定倒计时时间

 3显示方式自选

 4任选一款51单片机

四、总体设计

4.1设计方案

（1）方案讨论和设计：

倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几个问题：

一，数码管如何显示数字0—9；二，如何用单片机来控制数码管的显示；三，单片机最小模式下的设计。

处理好这些问题此设计才能完整，为此必须先了解数码管的显示原理和接线方法，再了解单片机的组成原理和控制方法。

硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。

（2）主要任务：

软件的调试和记录

4.2硬件电路设计

（1）晶振电路部分

时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。

此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。

电路中两个电容C4、C5的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。

图1晶振电路模块

（2）总体电路构成及功能

99秒计时器的原理框图如图1所示。

它由以下几个部件组成：

单片机AT89C51、两个静态数码显示、一个按钮等其它组件。

图2倒计时秒表系统原理框图

（3）系统板硬件连线

1、把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0－P0.6/AD6端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－e端口上；要求：

P0.0/AD0对应着a，P0.1/AD1对应着b，……，P0.6/AD6对应着e。

2、把“单片机系统”区域中的P2.0/A8－P2.6/A14端口用8芯排线连接到“四路静态数码显示模块”区域中的任一个a－e端口上；要求：

P2.0/A8对应着a，P2.1/A9对应着b，……，P2.6/A14对应着e。

3、把“单片机系统“区域中的P3.7/RD用导线连接到”独立式键盘“区域中的SP1端口上；

4.3软件程序设计

本系统的软件系统主要可分为主程序、定时计数中断程序二大模块。

下面对部分模块作介绍。

系统主程序设计：

图3系统主流程图

五、方案实施

5.1单片机简介

单片机是把中央处理器（CPU），存储器和输入输出接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上，因此称为单片机，主要用于测控领域。

自从1976年Intel公司推出第一代8位的MCS—48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等优点为单片机的发展打下了坚实的基础。

随后单片机发生了深刻的变革，目前市面上最常用的51系列单片机也是8位的，因为其品种全、兼容性强、软硬件资料丰富的特点，因此历经几十年仍然是最常用的单片机系列。

随着技术的进步和发展，16位单片机32位单片机相继产生，其性能也有了长足的提高，但是其基本组成仍然没有改变。

设计中应用到的AT89C51是Atmel公司生产的51系列单片机中的一个典型代表

图4AT89C51引脚图

AT89C51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

（1）主要特性

· 8031CPU与MCS-51兼容

·4K字节可编程FLASH存储器（寿命：

1000写/擦循环）

·全静态工作：

0Hz-24KHz

·三级程序存储器保密锁定

·128*8位内部RAM

·32条可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

· 6个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

（2）管脚说明

VCC：

供电电压

    GND：

接地。

    P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

    P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

    P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

    P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表1所示：

P3口引脚

特殊功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

（外部中断0）

P3.3

（外部中断1）

P3.4

T0（定时器0外部输入）

P3.5

T1（定时器1外部输入）

P3.6

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

RD（外部数据存储器读先通）

表1P3口功能说明

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

5.2静态数码管显示

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；

按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。

。

共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。

当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

静态驱动也称直流驱动。

静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。

静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：

），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。

5.3软件调试及调试方法

1）启动keiluVision，编写倒计时汇编语言程序，然后点击Project菜单——〉Newproject，新建一个工程，接着选择CPU类型，我们选择最常用的AT89C51。

2）在工程中加入文件。

新建一个文件倒计时.C保存，汇编语言文件建好后把文件加入到工程中。

3）编译工程及文件，发现错误更改后再重新编译文件，直到没有错误并且产生了xxx.hex的文件。

4）用单片机仿真软件Protues来仿真此次设计的单片机是否能够完成设计的要求。

图5仿真显示电路图

六、课程设计总结

（1）在本次课程设计中，我加深了对51系列单片机的认识，尤其是