多通道百分秒表报告.docx
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多通道百分秒表报告
《单片机原理及接口技术》
课程设计报告
课题名称
多通道百分秒表设计
学院
专业
班级
姓名
学号
万物皆有规律
时间
2015年6月
基于单片机的多通道百分秒表设计
摘要：
近年来随着科技的飞速发展，单片机的运用正在不断的走向深入，同时带动传统控制检测日新月异的更新。
本秒表设计采用8051单片机为中心器件，利用其定时/计数器定时、计数的原理，结合显示电路、按键控制电路等外围电路来完成。
将软、硬件有机的结合起来，使得系统能够实现4位LED显示，显示时间为00.00到99.99秒，每秒自动加一，可以用开关控制开始、停止、复位，并且能拥有多通道（两个或以上）分别计时功能。
其软件系统采用C语言编写程序，包括：
显示程序、中断初始化程序、中断服务程序、显示程序及开关控制程序。
通过KEIL4与PROTEUS进行联合调试，使得硬件与软件有机的结合起来，达到了预期目的。
关键词：
单片机，秒表，多通道
Abstract:
Inrecentyearsalongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,thesingle-chipmicrocomputerapplicationisconstantlydeepening,ledthetraditionalcontroltestatthesametimechangerapidlyupdate.Thestopwatchdesignusing8051singlechipasacoredevice,usingthetimer/countertiming,countingprinciples,combinedwithdisplaycircuit,controlcircuitandotherperipheralcircuittocomplete.Thesoft,hardwareoforganiccombination,sothatthesystemcanachieve4LEDdisplay,displaytimeis0to99.99seconds,plusasecondautomatic,canusetheswitchtocontrolstart,stop,reset,andcanhavemultiplechannels（twoormore）arefunctionsoftime.ThesystemsoftwareusingClanguageprogramming,including:
displayprogram,interruptinitialization,interruptserviceroutines,displayandswitchcontrolprocedures.ThroughtheKEIL4andPROTEUSjointdebugging,whichmakeshardwareandsoftwarecombinedwithorganic,toachievetheexpectedgoal.
Keywords:
SingleChipMicrocomputer;Stopwatch;MultiChannel
一、内容提要
1.设计任务
基于AT89C51设计一个5位LED数码作为“多通道百分秒表”。
2.主要功能
（1）、显示时间为00.00到99.99，每百分之一秒自动加一。
（2）、设计一个有五个按键的键盘。
K1：
开始，K2:
停止，K3：
复位，K4通道加1，K5:
通道减1。
（3）、◎设计LED提醒，即D1小灯按照当前通道隔一秒亮一次，可以通过开关关闭该功能。
（4）、☆其他功能：
D2、D3小灯按照01、02通道分别计时时间到10秒时熄灭。
（定时：
到某一时间有LED提醒功能）。
3.设计提示
（1）、用1个6位7段LED数码管作为显示设备，最高位显示通道号，低四位显示时间。
（2）、可采用定时器，定时时间为10MS。
（3）、可参考proteus仿真图
二、步骤及方案
根据系统的设计要求，选择AT89C51单片机作为系统的核心来完成定时、计数的功能，用74HC245来完成数据的锁存和对LED的刷新控制，用外围开关电路实现对单片机的外围输入，用小灯来实现对于计时等功能的提示。
该系统的设计总体思路如下：
开关K1把开始信号传输给AT89C51单片机，单片机开始计数，然后在P2口输出信号，通过74HC245后传输给LED数码管控制数码管位数是否启用，然后P0口传输相对应的信号控制启用的数码管位输出的具体信号。
同理，其余开关的信号分别控制了AT89C51的停止、复位和通到的加减。
外接的小灯接到P1.5、P1.6、P1.7口，分别作用于计时提示。
综上，可知7SEG-MPSX6-CC的最高2位用来显示通道，低四位用来显示时间（00.00到99.99秒），按照功能要求，确定由四个部分组成：
主控制器，开关控制、小灯显示、LED显示。
总体设计电路结构图如图所示：
三、硬件设计
1.单片机的选择与外围电路
AT89C51作为秒表计时系统的核心器件。
该器件是INTEL公司生产的MCS－51系列单片机的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS－51的CMOS产品。
不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及HMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS－48单片机的体系结构和指令系统。
单片机小系统的电路图如图所示。
AT89C51单片机的主要特征：
（1）与MCS－51兼容，4K字节可编程闪烁存储器；
（2）灵活的在线系统编程，掉电标识和快速编程特性；
（3）寿命为1000次写/擦周期，数据保留时间可10年以上；
（4）全静态工作模式：
0HZ~33HZ；
（5）三级程序存储器锁定；
（6）128×8位内部RAM，32位可编I/O线；
（7）两个16位定时器/计数器，5个中断源，4个8位并行的I/O接口，1个全双工I/O接口。
2.单片机与显示模块电路
由74HC245芯片和电阻，导线构成，控制锁存单片机输出信号。
74HC245元件的封装：
（1）第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。
（2）第2~9脚“A”信号输入输出端，A1=B1、、、、、、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。
如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。
（3）第11~18脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样，不在描述。
（4）第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。
（5）第10脚GND，电源地。
（6）第20脚VCC，电源正极。
74HC245真值表：
3.开关电路
由电源、导线、电阻、开关（K1、K2、K3、K4、K5五个开关）构成，K1连接P1.0口控制开始；K2连接P1.1口控制暂停；K3连接P1.2口控制复位清零；K4连接P1.3口控制通道减1；K5连接P1.4口控制通道加1。
如图：
图开关电路
4.显示LED电路
由7SEG-MPSX6-CC共阴LED8段位显示器构成：
结构图为：
其真值表为：
显示字符
共阴极接法八段状态
断码
（共阴）
sp
g
f
e
d
c
b
a
0
0
0
1
1
1
1
1
1
3FH
1
0
0
0
0
0
1
1
0
06H
2
0
1
0
1
1
0
1
1
5BH
3
0
1
0
0
1
1
1
1
4FH
4
0
1
1
0
0
1
1
0
66H
5
0
1
1
0
1
1
0
1
6DH
6
0
1
1
1
1
1
0
1
7DH
7
0
0
0
0
0
1
1
1
07H
8
0
1
1
1
1
1
1
1
7FH
9
0
1
1
0
1
1
1
1
6FH
.
1
0
0
0
0
0
0
0
80H
综上则可知：
显示
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
.
断码
3FH
06H
5BH
4FH
66H
6DH
7DH
07H
7FH
6FH
80H
5.外围小灯电路
采用了3个LED小D1、D2、D3，当按钮按下后，3个LED小灯接入电路，接口为：
D1端接到P1.5口、D2端接到P1.6口、D3端接到P1.7口，其中D1小灯按照当前通道隔一秒亮一次，D2、D3小灯按照01、02通道分别计时时间到10秒时熄灭。
如图。
6.整体电路protuus仿真图
四、软件设计
系统程序包括：
主函数程序、显示函数程序、中断函数程序、开关函数程序、系统初始化函数程序，通道设置函数程序。
主程序结构：
1.系统主函数程序
主程序程序中调用了两个子函数程序，分别是中断初始化函数程序及显示函数程序。
2.初始化函数程序
初始化函数程序包括对定时器/计数器的工作方式设定、初值设定。
3.显示函数程序
显示函数程序通过识别两个通道的刷新标志位flag_1和flag_2来实现双通道显示转换。
4.开关函数程序
开关函数程序主要通过P1.0、P1.1、P1.2三个引脚来操作秒表的开始、停止、清零。
5.中断函数程序
中断函数程序通过P1.3和P1.4控制用户选择的通道数，然后根据开关函数来分别对两个通道的刷新标志位flag_1和flag_2赋值，进而实现通道的互相切换。
五、调试
把程序从KEIL中生成HEX文件，导入单片机中，测试是否实现题目要求的各个功能。
1.由于开始计算中断初始时间不准确，故重新设置初始化时间；
2.经过调试，延时时间设为1000效果最佳；
3.由于3通道数要求过于复杂，故采用双通道设计；
4.由于难以实现一个按键具备：
开始、停止及清零功能，所以只能采用三个按键分别控制。
经过耐心的调试，最终实现设计要求。
PROTEUS仿真图如图：
通道一
通道二
六、课程设计体会
通过两周的设计实训，让我们了解了设计电路的程序的基本步骤，以及多通道百分秒表的原理。
同时在软件设计编程上，我们了解到了很多编程方面的方法和技巧，并且使我们对单片机及其他芯片的各个引脚的功能有更深的了解，巩固了单片机的书面知识，发现了以往在学习中忽略的东西，明白了在实际的设计工作中只有书面知识是不够的，只有在自己的实践中才能发现问题并解决问题，从而不再犯眼高手低的错误。
在这次的课程设计过程中，我们运用了以前学过的专业知识，如Protues仿真、汇编语言、C语言、模拟和数字电路的知识等。
并且查阅大量的设计资料，每一步都有可能出现的问题，我们所做的就是迎接问题，改正错误，使自己的作品更加完善。
在学习过程中带着问题去学习我发现效率很高，这就是在这次课程设计中的又一个收获。
要做好一个课程设计，就必须做到在课程设计之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的理解，知道该单片机有哪些资源：
要有一个清晰的思路和一个完整的软件电路图；在程序设计时，不能妄想一次将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路，要养成注释程序的好习惯，这样为资料的保留和交流提供了方便。
总的来说，通过这次的课程设计更进一步地增强了实验的动手能力，提高了组成系统、编程、调试的动手能力。
在今后的学习生活中，要牢记在实验中的经验教训，争取获得更大的进步。
并且在这次在这次设计中，我们了解到了团队合作的重要性，对以后步入社会积累了很好的经验。
七、参考文献
梁立、解敏C程序设计实例教程清华大学出版社；
秦曾煌电工学（第六版）高等教育出版社;
吴亦锋、陈德为单片机原理与接口技术电子工业出版社；
边清远、王志强MCS-51单片机运用与开发使用子程序人民邮电出版社
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