89C51单片机课程设计之秒表设计实验报告.docx
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89C51单片机课程设计之秒表设计实验报告
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单片机课程设计报告
院系:
12级物信系
班别:
光信息科学与技术7班
课程名称:
秒表设计
姓名:
龚俊才欧一景
学号:
********************
*******
2011.12.23
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
3.1源程序及注释
3.2原理图分析
3.3课程设计效果
4心得体会
5相关查阅资料
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4位LED数码显示“秒表”,显示时间为00.00~99.99秒,每10毫秒自动加一,每1000毫秒自动加一秒。
二、增加功能
增加一个“复位”按键(即清零),一个“暂停”和“开始”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。
其中本课程设计有两个开关按键:
其中key1按键按下去时开始计时,即秒表开始键(同时也用作暂停键),key2按键按下去时数码管清零,复位为“00.00”.
五、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
六、课程设计仪器
a)集成电路芯片8051,七段数码管,89C51单片机开发板
b)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P3.2,P3.5作为按键的入口;定时器T1作为每0.01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
1.3.1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、99秒、清零等功能,精确到0.01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。
1.3.2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:
3.1源程序及注释
/*-----------------------------------------------
名称:
数码管显示,按键控制秒表
论坛:
编写:
shifang
日期:
2009.5
修改:
无
内容:
中断按键控制,数码管显示,中断0控制计时和停止,中断1清零
------------------------------------------------*/
#include//包含头文件,一般情况不需要改动,头文件包含特殊功能寄存器的定义
unsignedintmsecond,second;//定义全局变量
bitGoFlag;//定义停止,计时标志
#defineDataPortP0//定义数据端口程序中遇到DataPort则用P0替换
sbitLATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口段锁存
sbitLATCH2=P2^3;//位锁存
sbitKEY=P3^2;
unsignedcharcodedofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示段码值0~9
unsignedcharcodedofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
unsignedcharTempData[8];//存储显示值的全局变量
voidDelayUs2x(unsignedchart);//函数声明
voidDelayMs(unsignedchart);
voidDisplay(unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum);
voidInit_Timer0(void);
voidCLR(void);
/*------------------------------------------------
主函数
------------------------------------------------*/
voidmain(void)
{
unsignedcharnum=0;
EX0=1;//外部中断0开
IT0=1;//IT1=0表示边沿触发
EX1=1;//外部中断1开
IT1=1;//IT1=1表示边沿触发
Init_Timer0();
while
(1)//主循环
{
TempData[0]=dofly_DuanMa[second/10];//分解显示信息,如要显示68,则68/10=668%10=8
TempData[1]=dofly_DuanMa[second%10];
TempData[2]=0x40;//"-"
TempData[3]=dofly_DuanMa[msecond/10];//分解显示信息,如要显示68,则68/10=668%10=8
TempData[4]=dofly_DuanMa[msecond%10];
//主循环中添加其他需要一直工作的程序
}
}
/*------------------------------------------------
显示函数,用于动态扫描数码管
输入参数FirstBit表示需要显示的第一位,如赋值2表示从第三个数码管开始显示
如输入0表示从第一个显示。
Num表示需要显示的位数,如需要显示99两位数值则该值输入2
------------------------------------------------*/
voidDisplay(unsignedcharFirstBit,unsignedcharNum)
{
staticunsignedchari=0;
DataPort=0;//清空数据,防止有交替重影
LATCH1=1;//段锁存
LATCH1=0;
DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit];//取位码
LATCH2=1;//位锁存
LATCH2=0;
DataPort=TempData[i];//取显示数据,段码
LATCH1=1;//段锁存
LATCH1=0;
i++;
if(i==Num)
i=0;
}
/*------------------------------------------------
定时器初始化子程序
------------------------------------------------*/
voidInit_Timer0(void)
{
TMOD|=0x01;//使用模式1,16位定时器,使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
//TH0=0x00;//给定初值
//TL0=0x00;
EA=1;//总中断打开(总中断控制开关)
ET0=1;//定时器中断打开(允许中断0的发生)
TR0=1;//定时器开关打开(定时器T0开始工作)
}
/*------------------------------------------------
定时器中断子程序
------------------------------------------------*/
voidTimer0_isr(void)interrupt1
{
staticunsignedcharnum;
TH0=(65536-2000)/256;//重新赋值2ms
TL0=(65536-2000)%256;
Display(0,8);
if(GoFlag)
{
num++;
if(num==5)
{
num=0;
msecond++;
if(msecond==100)//100进1
{
msecond=0;
second++;//秒加1
if(second==100)
second=0;
}
}
}
}
/*------------------------------------------------
外部中断0程序
------------------------------------------------*/
voidISR_INT0(void)interrupt0
{
if(!
KEY)//如果检测到低电平,说明按键按下
{
DelayMs(20);//延时去抖,一般10-20ms
if(!
KEY)//再次确认按键是否按下,没有按下则退出
{
GoFlag=!
GoFlag;//利用外部中断打开和关闭定时标志用于开始和停止计时
}
}
//主循环中添加其他需要一直工作的程序
}
/*------------------------------------------------
外部中断1程序
------------------------------------------------*/
voidISR_INT1(void)interrupt2
{
if(GoFlag==0)//停止时才可以清零
CLR();
}/*------------------------------------------------
数值清零
------------------------------------------------*/
voidCLR(void)
{
second=0;//利用外部中断清零
msecond=0;
}
voidDelayUs2x(unsignedchart)
{
while(--t);
}
voidDelayMs(unsignedchart)
{
while(t--)
{
//大致延时1mS
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
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:
下图:
开始运行,执行自动加1
下图:
下图为复位后的显示
下图:
“开始自加”运行,一直加到99秒
4心得体会
以下是我在设计这个秒表过程中所总结的心得,整个过程主要是:
设计程序----修正程序----扩展功能----完善程序,经过自己的独立思考与查阅相关知识,最终完成这个作品.
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。
2011年12月23日
教
师
评
语
年月日
成
绩
及
签
名
年月日
5相关资料查阅
【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