秒表单片机设计方案修改版Word文档下载推荐.docx

1、电气与信息工程系 职称 讲师 完成时间：学 号：2010 年 12 月 10 日 第 I 页 摘要 本设计的成品是在单片机最小系统的基础上增加显示电路和控制电路来完成数字 式秒表的硬件电路的。电子秒表电路主要由 AT89S52 单片机最小系统电路、七段数码管 动态显示电路和控制电路组成，它能实现八位数码显示和多次计时，能通过控制电路能 控制时间的暂停和开始，能够最少十次计时，查询计时时间。关键字：AT89S52 数码管 最小系统 Abstract The design of the finished product is based on the SCM system to increase

2、the minimum display circuit and control circuit to complete the digital watches of the hardware circuit.Stopwatch circuit mainly by the minimum system AT89S52 microcontroller circuit,seven segment LED display circuit and control the dynamic circuit,it can achieve eight digital display and multiple t

3、ime,through the control circuit to control the suspension and the beginning of time,to at least ten Second time,the query time.Keywords:Keywords AT89S52 digital minimum system 目 录 1 1 总体设计方案简介 1 设计课题任务 1.1 设计课题任务 1.2 系统分析 1 1.3 系统方案 1 1.3.1 1.3.1 方案设计 1 1.3.2 2 1.3.2 方案论证 2 系统硬件设计 3 2 系统硬件设计 3 控制芯片的

4、介 绍 3 2.1 控制芯片的介绍 3 2.2 单片机最小系统.4 .4 4 4 振荡电路 让单片机活起来的心脏 2.2.1 振荡电路让单片机活起来的心脏 复位电路 恢复初始状态值 .4 2.2.2 复位电路恢复初始状态值 .4 2.2.3 程序下载接入电路 4 5 2.3 电源电路设计 5 6 2.4 显示电路设计 6 控制电路设计 2.5 控制电路设计 6 总体电路设计 7 2.6 总体电路设计 7 7 2.7 元件清单 7 系统软件设计 3 系统软件设计 8 程序设计思路 3.1 程序设计思路 8 流程图 3.2 流程图 9 源程序 11 3.3 源程序 11 仿真结果 18 3.4 仿

5、真结果 18 19 4 课程设计体会 19 致谢 20 21 附录 1 21 22 附录 2 22 参考文献 参考文献 23 文献 第 III 页 1 总体设计方案简介 1.1 设计课题任务 设计一个具有特定功能的数字式秒表。该数字式秒表上电或按键复位后能自动显示 系统提示符“P.”，进入准备工作状态。该数字式秒表应具有开始、暂停、连续、清零和 停止功能 1.2 系统分析 设计的电路主要是能多次记时和查询时间，记时的多少通过显示电路显示出来，每 一次计时可以通过控制电路查询出来。设计框图如图一所示;1.3 1.3 系统方案 1.3.1 方案设计 1.3.1 方案一：利用分分离门电路和集成块电路

6、设计数显定时器；可分为五个功能模块：秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、时序控制电路。秒脉冲发生器：555 振荡器振 荡周期 T=0.693（R5+2R6）C=0.72，频率 f=1.39Hz；计数器和控制电路是系统的主要部分，计数器是用可加（减）的计数方法，它是十进制计数的方式，选用 74LS192，计时器完 成计时功能；控制电路具有直接控制计数器的启动计数、暂停/连续计数、查询所计数、译码显示电路显示等功能。设计框图如二所示;方案二：利用 AT89S52 单片机设计数显定时器和定时器。此方案采用 AT98S52 单 第 1 页 湖南工学院单片机应用技术课程设计报告 片机系统来实现。单片机软

7、件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和 逻辑控制。单片即系统可用数码管显示秒表的值，能用键盘输入暂停，并可实现报捷。本方案选用了 AT98S52 芯片（内部含有 8KB 的 EEPROM），不需要外扩展存储器，可 使系统整体结构更为简单。设计框图如图三所示;1.3 1.3.2 方案论证 方案一是电子式，时间走的很准时，也能达到报警的功能实现，显示时间是现代式 的数码管显示，但要做好是有很大的难度的，线非常之多，元件分散、多，容易把线接 错；我采用了方案二以 AT98S52 芯片为中心控制系统，可实现显示、键盘控制、报警等 功能，大大提高了系统的智能化，也使得系统所测结果精度大大提

8、高。故经过对三种方 案的比较本设计及制作采用了。第 2 页 湖南工学院单片机应用技术课程设计报告 2 硬件设计 2.1 控制芯片的介绍 控制芯片的介绍 AT89S52（与 AT89S51 相同）单片机的外型如图四所示。单片机可分为通用型和专用型，种类繁多。这里我们主要介绍 AT89S52 单片机是属 于典型代表的 MCS-51 系列单片机，它是一种能处理 8 位数据的通用型单片机。Atmel 以 公司生产的具有 CMOS 工艺、低功耗、高性能的 AT89S52 为例，介绍单片机的工作原 理、控制程序的编写及开发应用。AT89S52 是一个高性能 CMOS 8 位单片机，芯片内集 成了通用 8

9、位中央处理器，片内含 8k Bytes 的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储 器（ROM）,支持 ISP（In-system programmable）功能。AT89S52 内部有 128 bytes 的随机存 取数据存储器（RAM）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。兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构。图四 图五 AT89S52 引脚图 AT89S52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）口。该芯片还具有 PDIP40、TQFP44 和

10、 PLCC44 三种封装形式，以适应不同产品的需求。外型和封装形式如图四所 示。从外观上看单片机就是一块集成电路，它与在模拟电路和数字电路中学习过的集成 电路电路最主要的区别是：普通集成电路电路的引脚功能基本上固定的，而单片机的一 些引脚的功能是可以通过编程进行控制，一些引脚既可作输入又可作输出。单片机广泛用于工业控制、智能仪器仪表、计算机设备及网络、通信领域、家用电 器、医用设备、军用设备等各个方面。对于单片机这样的集成电路，要设计让它完成一 第 3 页 湖南工学院单片机应用技术课程设计报告 个特定的工作任务，除完成设计相关的硬件电路外，还要设计相应的控制软件，才能使 整个电路按照设计要求自

11、动地进行工作。所以，电子电路学习到单片机这个知识层次时，除要学习相关硬件知识，还学习相关软件设计知识，才能对单片机进行控 制和应用。单 片机的开发和应用，是利用硬件和软件的结合来实现的。由于单片机的功能强大，充分 理解各引脚功能，灵活编写控制程序去控制引脚功能，完成各种需要的设计。2.2 单片机最小系统 振荡电路 让单片机活起来的心脏 2.2.1 振荡电路让单片机活起来的心脏 AT89S52 是内部具有振荡电路的单片机，只需在 18 脚和 19 脚之间接上石英晶体（如 图六中所示），给单片机加上工作所需直流电源，振荡器就开始振荡起来。振荡电路就 为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号，使单片机

12、的内部电路，单片机的内部程序（若有）开始工作起来。振荡电路不工作，整个单片机电路都不能正常工作。AT89S52 常外接 6MHz、MHz 的石英晶体，12 图中接入的是 12MHz 的石英晶体，最高可接 24MHz 石英晶体。18 脚和 19 脚分别对地接了一个 20P 的电容，目的是防止单片机自激。如果从 18 脚输入外部时钟脉冲，则 19 脚接地。复位电路恢复初始状态值 2.2.2 复位电路恢复初始状态值 复位电路就是在 RST 端 脚）（9 外接的一个电路，目的是当单片机上电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中要想人为的让单片机重新从初始状态开始 工作。在时钟工作的情况下

13、，只要 AT89S52 的复位引脚高电平保持两个机器周期以上的 时间，AT89S52 便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设 成已知状态，并且从地址 0000H 处开始读入程序代码而执行程序。具体电路如图六所示，C1 和 R2 构成上电自动复位电路，实现手动开关复位。由 S17 2.2.3 程序下载接入电路 图六中有一个下载线接口 J13,J13 的 1 脚接 5 伏电源，2、3、4 脚接单片机的 P1 口 的 P1.5、P1.6、P1.7 三个引脚，5 脚接复位引脚，6 脚接地。在计算机中编写好的程序 通过数据下载线连接到单片机实验电路插接口（J13），实现从计算机将

14、程序下载到单片 机的程序存储器中，完成单片机的程序写入工作。第 4 页 湖南工学院单片机应用技术课程设计报告 VCC J13 下下 下数 数 VCC 1 2 3 4 5 6 CON6 P1.5 P1.6 P1.7 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 ReSet 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 P10/T P11/T P12 P13 P14 P15 P16 P17 RESET RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD X1 X2 GND U1 AT89S51 P00 P01 P02

15、P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 VCC EA/VP ALE/P PSEN 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 40 31 D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 复数 复复 S17 C1 4.7u ReSet P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 晶 晶 R2 10K X1 19 11.0592MHz C6 20p X2 18 20 C7 20p VC

16、C 30 ALE 29 图六 单片机最小系统 由于 AT89S51 不仅象 89C51 支持程序的并行写入，而且支持 ISP 在线可编程的串 行写入，利用下载线将计算机将原程序编译后进行串行写入到 AT89S51，速度快、稳定 性好，同不时需要 VPP 烧写高压，只要 45V 供电即可完成写入。所以，本书主要介 绍用串行写入方式将程序到单片机。电源电路设计 2.3 电源电路设计 电源电路如图 1-10 所示。通过 J15 电源插座接入大于 69 伏的直流电压，经 7805 稳压后给整个电路提供 5 伏直流电压。R11和 D10 为电源指示电路，通电后 D10 亮。为了有效消除干扰，接入了几只 0.01F 的电容器（电路图中没有）。J15 2 1 电 数 电 数 D9 1 Vin U4 7805 GND Vout 3 R11 1K C9