电子秒表设计Word文件下载.docx

1、在选择译码器的时候，有多种选择，如74LS46，74LS47，74LS48等4-7线译码器。为了减小设计的误差，还需要设计在开关端设计消抖电路、微分电路、整形电路。为了满足上电复位，还应该设计上点复位电路。系统框图如下：1.2 单元电路设计：1.2.1 消抖电路：消抖原理：具有锁存功能所致，由两个集成与非门元件构成。接在机械开关K的后面，防止开关K在打开和闭合时一些假信号串入逻辑电路。1.2.2 上电复位电路：复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复

2、位。1.2.3 微分电路：由0.01 电容和1.5K电阻构成。从电容端加入的信号，经过电容、电阻，在电阻端输出的信号波形相当于进行了一次微分，故称这种电路为微分电路。1.2.4 0.1s脉冲发生器： T=0.1s，f=10Hz=1/0.695（R1+2R2）C 为产生10Hz频率脉冲，经过计算并实际调整，方案为电容C=2.2u，定值电阻R1=430欧R2=27.4千欧。（经过仿真误差不超过2%）端口OUT为0.1s脉冲发生器的输出端口。1.2.5 计数器电路：双二五十进制加法计数器74LS390芯片功能简介：如图所示，74LS390芯片内有两组计数器，每组计数器中有两个计数器（一个二进制、一个

3、五进制），共有4个计数器。它们可以单独计数，清零信号是共用的，异步清零高电平有效，即RD=1清零。A、B为时钟脉冲信号入端，QDQCQBQA为输出端。该计数器可以根据不同的输入与输出的选择组成三种进制的计数器。8421码加权计数器：QA与B连接，A端输入脉冲信号，QD、QC、QB、QA输出见计数器工作波形图：1.2.6 译码电路：译码器电路是将数码转换为一定的控制信号。在此由74LS48集成元件构成，它能将一个二进制数码转换为输出端的电平信号以控制显示器。1.2.7 七段数码管（LED）：7段数码管又分共阴和共阳两种显示方式。如果把7段数码管的每一段都等效成发光二极管的正负两个极，那共阴就是把

4、abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地；它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS48的相对应的驱动端上（也是abcdefg）。此时若显示数字1，那么译码驱动电路输出段bc为高电平，其他段扫描输出端为低电平，以此类推。如果7段数码管是共阳显示电路，那就需要选用74LS47译码驱动集成电路。共阳就是把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上，其余的7个负极接到74LS47相应的abcdefg输出端上。无论共阴共阳7段显示电路，都需要加限流电阻，否则通电后就把7段译码管烧坏了。限流电阻的选取是：5V电源电压减去发光二极管的工作电压除上10ma到15ma得数即为限

5、流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V-2.2V，为计算方便，通常选2V即可。发光二极管的工作电流选取在10-20ma，电流选小了，7段数码管不太亮，选大了工作时间长了发光管易烧坏。对于大功率7段数码管可根据实际情况来选取限流电阻及电阻的瓦数。下图是八段数码管（LED）BS201的示意图，图中引脚6为VCC的为共阳数码管，引脚6为GND的为共阴数码管。本设计采用共阴数码管与74LS48匹配，同时并入一个四输入内置译码器的7段数码管，以验证译码部分的功能（注：验证成功后，两种组合数码管可以只保留一个）。数码管与74ls48连接图：第二章 电路图及电路工作原理2.1 各部分工作原理如下:消

6、抖电路：它是由两个74LS00集成与非门元件构成。接在机械开关K的后面，防止开关K在打开和闭合时一些假信号窜入逻辑电路。上电复位电路：它由2.2电容和47K电阻构成。利用电容充放电可以产生脉冲，作为清零复位用。微分电路：它是由0.01u电容和1.5K电阻构成.从电容端加入的信号，经过电容、电阻，在电阻端输出的信号波形相当于进行了一次微分，故称这种电路为微分电路。整形电路：它是由与门74LS08集成与门元件构成。在信号由一端输入，起到整形的作用。0.1秒脉冲发生器电路：它由555集成定时器元件和外围的电阻和电容等元件构成。调节电阻或电容的数值，可以改变脉冲发生器的输出频率。计数器电路：从进位制来

7、分，有二进制计数器，十进制计数器等多种形式。在此采用的是二十进制计数器即8421编码方式。由74LS390构成一位输出电路。译码器电路：是将数码转换为一定的控制信号。在此由74LS48集成元件构成，它能将十个二进制数码转换为输出端上的电平信号以控制显示器。显示器电路：有辉光数码管和荧光数码管等多种显示电路。在此采用的是共阴极七段LED显示器。2.2 电路工作原理：1.上电时，上电复位电路1产生复位信号，经整形后，使两个计数器清零；上电复位电路2，使三状态控制电路复位。电子秒表处于复位状态。 2.当第一次按动微动开关K，经消抖电路后产生第一个单脉冲作为D触发器的时钟，使三状态控制电路的输出端Q1

8、产生高电平，经与门后，使0.1秒脉冲进入计数器计数，并译码、显示出来。 3.当第二次按动微动开关K，产生第二个单脉冲使三状态控制电路输出端Q1输出低电平Q2输出高电平，关闭与门，使计数停止。 4.第三次按动微动开关，产生第三个单脉冲，使三状态控制电路复位，同时输出端Q2输出一个高电平，经微分电路及整形，产生一个窄脉冲，使计数器回零。至此，电子秒表又进入复位状态。 5.当再按动微动开关K时，电子秒表又进入计数状态。第三章 秒表的程序设计可编制源程序如下： ORG AJMPMAIN ORG 000BH AJMP CONT；主程序：-初始化程序-MAIN: MOV TMOD, #61H ：置T0方式

9、1定时，T1方式2计数 MOV TH0 , #3CH ：T0置初值 MOV TL0 ，#0B0H MOV TH1 , #0C4H ： T1置初值 MOV TL1 , #0C4H MOV DPTR , #4400H ：控制口地址送DPTR MOV A ，#43H ：设置工作方式字 MOVX DPTR , A ：设置PA、PA口输出，PC口输入 MOV 20H ,#00H ：60秒计数单元置初值 MOV 21H ，#14H ：50ms计数单元置初值 MOV SP ，#3FH ：堆栈指针置初值 MOV R2 , #08H ：LED待显示位数送R2 MOV R0 , #30H ：显示缓冲区首址送R0S

10、TAR：MOV R0, #00H ：显示缓冲区置零 INC R0 DJNZ R2， STAR CLR A ：累加器清零按键查询程序 KEY ： ACALL KS ：调按键查询子程序判是否有键按下 JNZ K1 ；有键按下转移 ACALL DISP ：无键按下，调试子程序延 AJMP KEY ：继续插叙按键键盘扫描程序 K1：键盘去抖延时 ACALL DISP再次判别是否有键按下 JNZ K2 ：无键按，误读，继续查询按键 K2 ： MOV R3 , #OFEH ：首列扫描字送R3 MOV R4 , #00H ；首列号送R4 K3： MOV DPTR , # 4401H ：PA口地址送DPTR，

11、 开始扫描 MOV A ，R3 MOVX DPTR, A ：列扫描字送PA口 INC DPTR ：指向PC口 INC DPTR MOVX A ,DPTR ：读取行扫描值 JB ACC,0 L1 ：第0行无键按下，转查第一行 MOV A ,#00H ：第0行有键按下，行首键号送A AJMO LK ：转求键号L1： JB ACC.1, L2 ：第一行无键按下，转查第二行 MOV A ，#08H ：第一行有键按下，行首键号送A AJMP LK ：转移键号L2：: JB ACC.2 L3 ：第2行无键按下，转查第3行MOV A , #10H ：第2行有键按下，行首键号送AAJMP LK ：L3： JB

12、 ACC.3, NEXT ：第3行无键按下，转查下一列 MOV A , #18H ：第3行有键按下，行首键号送A AJMP LKLK： ADD A ,R4 ：形成键码送A PUSH ACC ：键码入栈保护 K4 ： ACALL DISP 等待键释放 JNZ K4 ：未释放，等待 POP ACC ：键释放，弹栈送A AJMP PR ：转键盘处理程序 NEXT： INC R4 ：修改列号 MOV A , R3 JNB ACC.3, KEY ：4列扫描完返回按键查询状态 RL A ：未扫描完，改为下列扫描字 MOV R3 , A ：扫描字暂存R3 AJMP K3 ：转列扫描程序 PR ： CJNE

13、A， #00H ，PR01 ：不是KE0键码，转KE1键 AJMP KE0 ：转KE0键处理程序 PR01 ： CJNE A , #01H ,PR02 ： 不是KE1 键码，转KE2键 AJMP KE1 ：转KE1键处理程序PR02 ： CJNE A ,#02H ， PR03 ：不是KE2 键码，返回按键查询 AJMP KE2 ：转KE2键处理程序PR03: AJMP KEY KE0： SETB TR0 ：启动定时器T0 SETB TR1 ：启动定时器T1 SETB ET0 ：允许定时器T0中断 SETB EA ：开中断返回键盘查询状态KE1： CLR EA ：关中断 CLR ET0 ： 禁止

14、定时器T0中断 CLR TR1 ：关定时器T1 CLR TR0 ：关定时器T0KE2： CLR EA ; AJMP MAIN ：返回主程序进行初始化组工作寄存器 MOV R1, #00H ：设定显示时间 MOV R3 , #7FH ：选中最右端LED MOV R0, #30H ： MOV A , R0 ：秒显示个位送A MOV DPTR ,# TAB ：指向字形首址 MOV A, A+DPTR ：查表取得字形码 MOV DPTR #4402H ：指向PB口（段码口） MOVX DPTR, A 字形码送PB口 MOV A , R3 ：取位选字 MOV DPTR , #4401H ：指向PA口（位

15、选口） MOVX DPTR ,A ：位码送PA口 DJNZ R1, $ ：延时0.5ms RR A ：位选字移位移位后的位选字送R3 INC R0 ：指向下一位缓冲区地址 MOV A , R0 ：缓冲区数据送A DJNZ R2 , DISP1 ：未扫描完，继续循环 CLR RS0 ：恢复第0组工作寄存器A弹栈 ，恢复现场 RET DB 3FH ,06H,5BH ,4FH ,66H ：共阴极LED 字形表 DB 6DH , 7DH ,07H ,7FH , 6FH_定时器中断服务程序、CONT ：保护现场 MOV TH0, #3CH :定时器T1重置初值 MOV TL0 ,#0B0H MOV A,

16、 20H ：秒计数器送A AJMP CONT1 REN： AJMP REN1 CONT1： DJNZ 21H, REN 1秒定时未到，中断返回 MOV 21H , #14H ：重置50ms计数初值 CLR P3.5 ：软件产生定时器T1计数脉冲 NOP SET B P3.5 INC A ：1秒计数值加1 DA A ：换算为10进制计数 JBC TF1 ,CONT2 ：60秒到，转清零CONT3 ： MOV 20H ，A ：计数值送60秒计数单元20H ANLA , #0FH ：屏蔽高4位 MOV 30H, A ：秒表个位待显示数据显示缓冲区AJMP REN1 CONT2： MOV A #00H

17、 AJMP CONT3 REN1:恢复现场 RET ：中断返回 END 第四章 组装调试本设计采用EDA电路仿真对设计电路进行了调试。运用软件Multisim。在调试的过程中遇到不少的问题，经过多次反复的检查和排除，最终实现了全部功能。调试方法：按模块调试，在每个模块的输入端加理想的调试信号，在输出端接示波器，观察输出波形，如果波形符合设计预期，则说明此模块工作正常，否则可按从输出到输入的顺序逐一排查，直到解决问题。当各模块调试无误后，将各模块连接起来，同时要注意接口的电平匹配问题。本次设计在仿真组装调试过程中曾出现以下故障： 故障1：脉冲发生器（555定时器构成的多谐振荡器）没法实现0.1s

18、的脉冲信号。 原因：参数不对。 排除方法：利用f=1.43/R1+2R2）C适当的选取定值电阻、电容的大小并用频率计检测。 故障2：数码管显示乱码。计数器74LS390管脚接线错误，LED数码管的共极性弄反（按共阳极的接线方法接线）。对计数器正确接线，调整数码管的阴阳极接线（按共阴极接线方法接线）。 故障3：数码管数字跳动频率不均匀。输入信号不是规则并且稳定的脉冲方波。用示波器观察脉冲输出和微分电路输出端的波形，加入一个与门作为整形模块，同时，这样还能达到减小误差的目的。 故障4：无法实现上电清零功能。电容参数不对。改变上电清零电路电容的大小，通过示波器观察直到产生清零信号。总结 （1）实验采

19、用七段码LED设计（数码管），显示直观：采用定时器中断，计时更准确；功能齐全，可随时启动、停止、清零，后者智能化更高。 （2）设计、调试大型程序时，需先根据要求划分模块，优化结构：再根据各模块的特点确定何为主程序，何为子程序，何为中断服务程序，相互间如何调用;再根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图；最后才根据各模块流程图编制具体程序。调试时应调主程序实现最基本最主要的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上准砌，直至各模块联调，通调实现全部功能。本例子将整个程序划分为键盘程序，动态显示程序，秒计时程序三大模块，根据各自的特点确定键盘程序为主程序，动态显示程序为子程序，秒计时程序为

20、定时中断服务程序。主程序又细化分为初始化程序，键盘查询程序，键盘扫描程序、键盘处理程序四大部分。三大模块之间的关系是：键盘程序在无键按下时，不断调用动态显示子程序；在有键按下时，先调用动态显示子程序消抖，再进入键盘处理程序，控制中断服务程序的运行；处理完毕后，在不断调用动态显示子程序。经上述处理后，三大模块运行协调一致，即保持了动态显示的稳定性，又保持了键盘的可靠性，还保持了秒计时的准确性，较好的实现全部功能。 （3）本例子只用到8位LED显示中的两位，只用到4乘4键盘16个按键中的3个，因此其功能还有较大的扩展空间。只要将上述程序稍加改动即可实现秒、分、时、日显示并可做全方位修改的实时时钟。

21、如增加LED显示位数或者将显示改为LCD显示模块，可实现年、月、周、日、时、分、秒显示 致谢三年的美好的大学生活仿佛就要在这篇毕业论文最后的谢辞里缓缓落幕，青春散场，时光依然，有些怅然若失，却又收获满载，回首前路，曾经的点点滴滴在我的心头涌起。在这里要特别感谢我的指导老师刘帅卿老师，感谢你在整个毕业论文的创作过程中对我的帮助和指导，感谢你在我懈怠散漫时的督促与教诲;感谢曾在我的毕业设计中予以我帮助的所有同学和朋友，感谢他们陪我一起走过大学生涯的最后一段，使得我的论文能够如期顺利完成。在这里，想说的只有俩个字：谢谢，衷心的谢谢。衷心感谢三年里教导过的我的每一位师长，你们严谨致学的态度，高风亮节的

22、品质是我人生路上的楷模和坐标：感谢和我一起共渡三年的兄弟姐妹，感谢你们在我脆弱无助时的温暖的鼓励和真诚的帮助，你们的友情永远是我生命力最珍贵的财富，感谢校园里的一草一木，你们陪伴着我历经了每一个壮丽的清晨和如血的残阳，你们永远是我生命里最亮丽的那一道风景：感谢郑州信息科技职业学院给以我的一切：知识，信任，勇气和力量。虽然刚刚建校不久，还有好多东西部完善，但是却给我们带来了许多东西。并在生命里打下了深深的烙印。通过这次毕业设计，我在刘帅卿老师的辛勤指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，并在设计过程中翻阅了大量的科技文献，针对内容的要求对所学过的专业知识又认真细致的进行巩固和练习，在硬件和软件的

23、组合上认真听取了王老师和系领导的意见，在很大程度上使这次设计顺利通过老师的审核和评定，在另一方面极大地提高了实践能力，并对当前的电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解。人的一生里能有几个三年，在郑州信息科技职业学院的三年里，让我脱胎换骨，让我华蛹成蝶。这是我生命里最珍贵最美好的财富，写到这里。我的心里充满了希望与力量，未来的路还有很长很长，但我会一直坚定的走下去，向着我的理想，向着我的目标，无论遇到怎样的困难与险阻，我都不会退缩，我会一直带着自己的执着，毅然前行。谨以此文献给我老师们，感谢他们长久以来对我的默默支持和鼓励。参考文献数字电子技术基础 胡晓光主编 北京航空航天大学出版社 2007.03电子技术实训教程 杨碧石主编 电子工业出版社 2005.03电子技术基础 康华光主编 .高等教育出版社2006.01电子技术课程设计指导 彭介华主编 高等教育出版社 2007.09电子技术实践与训练黄仁欣主编清华大学出版社2004.09电子元件数据搜索引擎http：/