基于单片机的秒表系统资料.docx

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基于单片机的秒表系统资料

单片机原理及应用

课程设计报告

题目：

基于单片机的秒表系统设计

姓名：

张育心毕琪佀嘉琪

学号：

14109741126

14109741513

14109741501

专业：

生物医学工程

指导老师：

丁晓迪

完成时间：

2016年12月8日

目录

1.引言1

1.1设计意义1

1.2系统功能要求2

1.3本组成员所做的工作2

2.方案设计3

3.硬件设计4

4.软件设计7

5.系统调试8

6.设计总结10

7.参考文献11

附录1；源程序12

附录2；作品实物图片17

基于单片机的秒表系统设计

1.引言

1.1.设计意义

当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。

在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

单片机的出现是现代科技发展的一个重要的里程碑。

由于单片机的集成度高、功能强，通用性好，特别是它具有体积下、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。

随着科学技术的发展和现代生产力的提高，各种竞技体育都在追求更高，更快，更强，而唯有精确的时钟才能反应出竞技体育的准度与精度。

数字化给人们的生产和生活带来了极大的方便，它几乎取代了传统的机械时钟，使得其准确度更高、实用性更强。

单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

它完整地包含了计算机内部的CPU（运算器、控制器）、程序存储器（相当于计算机的硬盘）、数据存储器（相当于计算机的内存）、输入输出端口等。

虽然它的运算速度无法和计算机相比，但在一些实际的控制应用场合已经足够使用了。

而且它的价格很便宜，启动速度快（2μS），运行稳定，而且型号齐全，能够适应各种要求，所以广泛应用在民用电器和工业生产中，如洗衣机、电饭煲、微波炉、豆浆机、热水器、电冰箱、手机、电视机等，还有很多能够适合恶劣环境的的单片机在工业生产中用于过程控制。

用AT89C52设计一个秒表，该秒表可显示0—9:

95:

95的时间，进行相应的单片机硬件电路的设计并进行软件编程利用单片机定时器/计数器中断设计秒表，从而实现时、分、秒的计时。

综合运用所学的《单片机原理及应用》理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计单片机应用系统的能力。

通过本次系统设计加深对单片机掌握定时器、外部中断的设置和编程原理的全面认识复习和掌握。

本设计是一个利用单片机控制的多功能秒表系统，它是基于51系列的单片机进行的系统设计。

它采用AT89C52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、1602LCD液晶以及键盘电路来设计计时器。

将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现四位LED显示，最大显示时间为9:

59:

59，每0.1S自动加1，有开始、暂停、复位按键。

其突出的优点是：

体积小、场外作业、功耗最低、宜用电池作为电源、硬件结构紧凑、简单和软件设计灵活。

1.2.系统功能要求

1.根据实验要求选择AT89C52单片机作为实验核心器件

2.设计精度为0.1S的秒表系统

3.设置启动、暂停、清零按钮

4.设计每一秒都有提醒功能

5.秒表的最长计时长度为9:

59:

59，超过此长度，报警

图示：

00:

00:

25

1.3.本组成员所做的工作

张育心：

撰写、调试、烧写课程设计程序

毕琪：

制定课程设计计划

佀嘉琪：

整理课程设计报告

2.方案设计

本系统采用AT89C52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。

其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，加减计数程序，快加快减程序，中断，延时程序，按键消抖程序等，并在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

图

（1）系统电路原理

3.硬件设计

本系统中，硬件电路主要有电源电路，蜂鸣器电路，晶振电路，复位电路，显示电路以及一些按键电路等。

（1）单片机简介

本系统设计采用AT89C52单片机。

与MCS-51产品相兼容；

具有8KB可改写的Flash 内部程序存储器，可写/擦1000次；

256字节内部RAM； 

32根可编程I/O口； 

3个16位定时器/计数器。

8个中断源； 

可编程中串行口；

低功耗空闲和掉电方式。

它的价格便宜，功能强大，能耗低。

很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所设计系统的稳定性。

（2）电源电路

电源电路是系统最基本的部分，任何电路都离不开电源部分，由于三端集成稳压器件所组成的稳压电源线路简单，性能稳定，工作可靠，调整方便，已逐渐取代分立元件，在生产中被广泛采用，由于是小系统，我们采用7809电源提供+5V稳压电压。

（3）蜂鸣器电路

蜂鸣器电路接在单片机的P2.3引脚上，当该引脚一个低电平，三极管导通，蜂鸣器发出声音作为闹铃。

（4）晶体振荡电路

MCS--51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2分别为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反向振荡器的输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。

这里，我们选用52单片机11.0592MHZ的内部振荡方式，电容器C1，C2起稳定振荡频率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之间取,这里取30P，接线时要使晶体振荡器X1尽可能接近单片机。

（5）复位电路

采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。

当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。

这不仅能使单片机复位，而且还能使

单片机的外围芯片也同时复位。

当程序出现错误时，可以随时使电路复位。

（6）显示电路

1602液晶为5V电压驱动，带背光，可显示2行，每行16个字符，不能显示汉字，内置含128个字符的ASCII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。

接口说明如下:

（1）液晶1，2端为电源；15，16为背光电源；为防止直接加5V电压烧坏背光灯，在15脚串接一个1K电阻用于限流。

（2）液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个10K电位器接地来调节液晶显示对比度。

首次使用时，在液晶上电状态下，调节至液晶上面一行显示出黑色小格为止。

（3）液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机的P3.5口。

（4）液晶5端为读/写选择端，因为我们不从液晶读取任何数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择为写状态，即低电平接地。

（5）液晶6端为使能信号，是操作时必须的信号，接单片机的P3.4口。

4.软件设计

程序流程图

定时中断

5.系统调试

单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工编的方法了。

机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，如图

（2）所示。

这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。

图

（2）在Keil中编辑程序

Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。

运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。

掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

 KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。

另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。

在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。

C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境（IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。

开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。

然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。

目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。

ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮如EPROM中。

图（3）为在编辑程序时所用的软件KILE.通过此程序对软件进行编辑，编译，调试。

图（3）STC-ISP下载程序软件

通过这两种软件，把程序下载到单片机中，可最终得到所需要的结果。

6.设计总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。

因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。

回顾起此次单片机课程设计，仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近四星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

在做课程设计的日子里得到了老师的悉心指导和同学的帮助，在此向他们致以诚挚的谢意。

感谢提供相关技术帮助的老师和同学，你们的支持和鼓励使我们对这次的设计完成有了信心和动力，在此深表谢意。

7.参考文献

[1]王全.AT89S51单片机原理及应用技术[M].北京：

机械工业出版社，2015年8月第1版.

[2]阎石.数字电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，2006年5月第5版.

[3]胡健，刘玉宾，朱焕立等.单片机原理及接口技术[M].北京：

机械工业出版社，2009年7月第一版.

[4]郭天祥.新概念51单