基于51单片机的秒表方案设计书1.docx

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基于51单片机的秒表方案设计书1

题目秒表系统的设计

年级专业

班级学号

姓名

地点

日期

一，设计目标………………………………………………………………3

二，系统硬件设计…………………………………………………………4

三，系统软件设计…………………………………………………………7

四，系统调试与设计结果…………………………………………………12

五，单片机实训小结………………………………………………………13

设计目标

近年来随着科学技术的发展，单片机的应用范围越来越广，也成为很多专业的必修课。

本文简单阐述了基于单片机的秒表设计。

本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒，可以用来为各种体育竞赛计时等。

本设计的数字秒表采用AT89才51单片机为主要器件，利用其定时器的原理，结LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。

将软硬件结合起来，使得系统能实现0~99.99秒的计时，计时精度位0.01秒。

当按下一个键1时，开始显示数字，即计时开始，再按下键2时，暂停计时并显示刚才的结果，这个时候如果再按键1，则继续计时，也就是显示的数字包括刚才的数据。

按下键3时，数据清零。

系统硬件设计

1、1总体方案的设计

数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。

本设计中用单片机和数码管组成数字秒，力求结构简单。

设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。

硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。

主控制器采用单片机AT89才51，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。

本设计利用AT89才51单片机的定时器，使其能精确计时。

利用键盘上的独立按键实现开始计时和暂停以及清零。

P0口输出段码数据，P2.0~P2.2连上译码器作为位选。

设计的基本要求是正确性。

计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms，当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms位（即最后一位）加一，达到100次就对100ms位加一，以此类推，直到99.99s为止。

1.2单片机的选择

本设计在选取单片机时，充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。

并根据自己的实际情况，选用了ATMEL公司的AT89才51。

ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C51/62和8751/52，低电压、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封装，是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。

AT89才51为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于汇聚调整时的功能控制。

功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，汇聚调整控制，汇聚测试图控制等。

单片机外部结构

（1）主电源引脚Vss和Vcc：

Vss接地，Vcc正常操作时为+5V接地。

外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

a、XTAL1内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的一个引脚。

当采用外部振荡时，此引脚接地。

b、XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的的另一端。

当采用外部振荡时，此引脚接外部振荡源。

（2）控制或与其他电源复用引脚

a、RST/VPD当振荡器运行是，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，

以保持内部RAM中的数据。

b、ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部存储器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性的发出正脉冲信号。

因此，它可以用作对外输出的时钟，或用于定时目的。

c、PSEN外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期内两次有效。

d、EA/Vpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。

当EA/Vpp位高电平时，访问内部程序存储器，当EA/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。

对于EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。

（3）a、P0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。

b、P1，P3口（P1.0~P1.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。

能驱动四个LSTTL负载。

c、P2口（P2.0~P2.7）是一个带有内部上拉电阻的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口可以驱动四个LSTTL负载。

1.3显示电路的选择与设计

对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。

对于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性差，不适合远距离观看；对于具有驱动电路和单片机接口的液晶显示模块，一般多采用并行接口，对单片机的接口要求较高，占用资源多；另外，AT89S52单片机本身没有专门的液晶驱动接口。

而数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、响应速度快、价格便宜、易于购买等优点，而且有远距离视觉效果，很适合夜间或者远距离操作。

因此在本设计中，我们采用7段数码管作为显示介质。

数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。

由于本设计需要采用四位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。

动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。

通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。

动态方式显示时，各数码管轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管并送出相应的段码，在另一时刻选通另一数码管，并送出相应的段码，依次规律循环，即可以使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。

1.4系统总体电路的设计

系统总体电路如下图所示

AT89才51单片机为主电路的核心部分，各个电路均与单片机相连，由单片机统筹协调各个电路的运行工作。

显示电路由四位数码管组成，采用动态显示方式，因此有8位段控制和4位位控制，8位段接控制接P0口，P0.0~P0.7分别控制数码管的abcdefgdp显示。

系统软件设计

2.1主程序设计

本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、程序组成。

主程序主要是对定时器赋初值，开总中断、定时器溢出中断。

2.2定时器T0中断服务程序

当T0一处后，向CPU发出中断请求信号。

CPU跳转到定时中断程序执行，当中断次数为2时为10ms。

具体流程如下：

定时器中断入口重置计数初值中断次数加1中断次数等于2？

中断次数清零，0.01秒位加10.01秒位到10？

0.01秒位清零，0.1秒位加10.1秒位到10？

0.1秒位清零，1秒位加11秒位到10？

1秒位清零，10秒位加110秒位到10？

10秒位清零中断返回。

2.3程序清单

#include

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

voiddelay（uint）。

//延时程序

sbitk1=P3^4。

//定义开始键

sbitk2=P3^5。

//定义暂停键

sbitk3=P3^6。

//定义清零键

sbitdula=P2^6。

sbitwela=P2^7。

ucharcodetable[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f}。

uchartt,i,j,k,l。

voiddisplay（uchari,ucharj,uchark,ucharl）。

//数码管显示数

voidmain（）

{

tt=0。

i=0。

j=0。

k=0。

l=0。

//数码管显示0

TMOD=0x01。

//设置定时器为模式1

TH0=（65536-5000）/256。

//给定时器赋定时初值

TL0=（65536-5000）%256。

EA=1。

//开总中断

ET0=1。

TR0=0。

while

（1）

{

if（k1==0）//判断是否按下开始键

{

delay（10）。

//消抖

if（k1==0）

TR0=1。

}

if（k2==0）//判断是否按下暂停键

{

delay（10）。

//消抖

if（k2==0）

TR0=0。

}

if（k3==0）//判断是否按下清零键

{

delay（10）。

if（k3==0）

{

i=0。

j=0。

k=0。

l=0。

TR0=0。

//清零

}

}

display（i,j,k,l）。

//数码管显示

}

}

voiddelay（uintz）

{

uintx,y。

for（x=100。

x>0。

x--）

for（y=z。

y>0。

y--）。

//延时

}

voidexter0（）interrupt1//定时器溢出中断

{

TH0=（65536-5000）/256。

//重装计时初值

TL0=（65536-5000）%256。

tt++。

if（tt==2）

{

tt=0。

i++。

//溢出两次，0.01秒位加1

if（i==10）

{

i=0。

j++。

//0.01秒位到10,0.1位加1

}

if（j==10）

{

j=0。

k++。

//0.1秒位到10,1秒位加1

}

if（k==10）

{

k=0。

l++。

//1秒位到10,10秒位加1

}

if（l==10）

{

l=0。

//10秒位到10，清零

}

}

}

voiddisplay（uchari,ucharj,uchark,ucharl）

{

dula=1。

P0=table[i]。

//显示数值

dula=0。

wela=1。

P0=0xf7。

//0.01秒位显示

wela=0。

delay

（1）。

dula=1。

//数值显示

P0=table[j]。

dula=0。

wela=1。

P0=0xfb。

//0.1秒位显示

wela=0。

delay

（1）。

dula=1。

//数值显示

P0=table[k]|0x80。

//始终在1秒位后面显示小数点

dula=0。

wela=1。

P0=0xfd。

//1秒位显示

wela=0。

delay

（1）。

dula=1。

P0=table[l]。

//数值显示

dula=0。

wela=1。

P0=0xfe。

//10秒位显示

wela=0。

delay

（1）。

}

系统调试与设计结果

利用开发板显示结果：

通过STC-ISPV29Beta5,将程序与