0到59秒单片机秒表课程设计报告.docx

1、0到59秒单片机秒表课程设计报告单片机课程设计报告设计课题：秒表设计专业班级：10级电子信息科学与技术4班学生姓名：马飞杨悬悬夏婷婷董静静对应学号：080210198080210227080210248080210257指教教师：郭玉设计时间：2012 年6月7日一、课程设计目的和意义和主要功能1、目的意义2、主要功能二、方案设计与论证1、时钟电路2、按钮电路3、显示电路4、单片机5、参数计算三、硬件电路设计1、STC89C52RC单片机的简单介绍2、接口电路3、硬件连线图四、软件设计：数字秒表流程图、数字秒表源程序五、性能分析六、结论和心得附件（源程序）电子秒表设计摘要：本次设计主要是用ST

2、C89C52RC设计一个2位的数码作为“秒表”。主要是利用单片机的定时器/计数器定时和计数原理来设计简单的计时器系统，拥有正确的启动停止、时间调整、清零功能，启动停止清零通过键盘按键控制，并同时可以用数码管显示数字0-59，每秒自动加1，能正确地进行计时。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，延时程序等，并在keil中调试运行，硬件系统利用单片机开发板能来实现，简单且易于观察，在现实生活中应用广泛，具有现实意义。关键字：单片机定时器启动停止清零时间调整数码管键盘一、 课程设计目的和意义和主要功能1、目的意义1、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单

3、片机课程的应用进一步的了解。2、 掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。3、 通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。2、主要功能显示时间为0-59秒，每1秒自动加1，另外设计一个“启动”键、一个“停止”键和一个“清零”键。能用按钮实现秒表启动、停止、清零功能二、 方案设计与论证1、方案设计本设计要求进行计时并在数码管上显示时间,分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图2-1所示。（1）、时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。时钟电路如图所示，时钟电

4、路的晶振频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。晶振频率根据设计需要设为12MHz，又根据谐振性质，电路中的电容C1、C2选择为30pF左右。该电容的的大少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。（2）、按钮电路主要由S1S2S3三个按键组成，因为开发板自己默认的键盘是矩阵式，而我们的设计中只需要用到三个按键，考虑到按键个数比较少，我们将开发板上的J11跳冒由原来的右边调整到左边，让键盘变成独立式。按钮电路中的“启动”按键由键盘上的S1控制，按钮电路中的“停止”按键由键盘上的S2控制，按钮电路中的“清零”按键由键盘上的S3控制。（3）、具体按键说明按“启动”按键，

5、开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加1；按“停止”按键，系统暂停计数，数码管显示当时的计数，并且再次按“启动”键后就会继续计时；按“清零”按键，系统暂停计数，数码管显示00，并且再次按“启动”就会重新计时。3、显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，本此设计使用的数码管是共阴极，数码管位控制有P2口控制。由于电路内部已经有74HC138译码器，译码器的A、B、C赋值07，因此输出端分别是Y0-Y7置“0”，如p2=0,则Y0=0，及选通第一个数码管，所以当我们要显示某一个数码管时，只要将P2口赋相应的值即可。因为秒表只需用两个数码管，我们选用的是第一个和第二个数码管，及分别给P2口送0和1.

6、而数码管显示的数字段码由P0口控制，每次需要显示的数字段码通过查表找到后直接送给P0口即可，如当P0=3F,就会显示数字“0”。4、单片机单片机的程序可用汇编语言也可用C语言，为了提高使用汇编语言的能力，本设计特用了汇编语言了编写程序主程序流程图如下所示，具体程序见附件。主程序流程图见软件设计。5、 参数计算本设计利用定时器T0的计数原理来实现秒表。定时器T0工作于方式1，寄存器TMOD低四位M1M0应取01，设定为软件启动定时器，故GATE取零，因为用定时功能，C/T取0，定时器方式寄存器TMOD的高四位为无关位，一般都取0，所以TMOD的控制字应取为01H。晶振频率为12MHZ，T机=1U

7、S，因为方式1最长的定时时间为65.535MS，达不到1秒的要求，因此采用硬件定时和软件计数相结合的方式来达到1秒定时。取T0的定时时间T定时=50MS，定时器采用中断方式工作，中断20次50MS乘20等于1S，设定寄存器R0为软件计数器，初值为20。秒表的初值存于寄存器R4中，个位数存于20H单元，十位数存于21H单元中。2、方案论证方案一：数字信号处理器（DSP）作为一种可编程专用芯片，是数字信号处理理论实用化过程的重要技术工具，在语音处理、图像处理等技术领域得到了广泛的应用。但对于算法设计人员来讲，利用汇编语言或C语言进行DSP功能开发，具有周期长、效率低的缺点，不利于算法验证和产品的快

8、速开发。需要模数转换；受采样频率的限制，处理频率范围有限。方案二：数字电路具有不稳定，容易出问题，很容易受干扰的特点。方案三：单片机具有价格低廉的可擦写1000次以上的16(字)位指令FLASH技术,不再有报废品产生的优点。高速度、低功耗(A)!具有SLEEP(休眠)功能及CMOS技术,每一指令执行速度可达50ns(20MHZ),而耗电则在1mA2.5mA间(典型功耗,WDT关闭时为100nA)。AVR运用Harvard结构概念(具有预取指令功能),即对程序存储和数据带有不同的存储器和总线。当执行某一指令时,下一指令被预先从程序存储器中取出,这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行。超功能精简指

9、令!具有32个通用工作寄存器(相当于8051中的32个累加器,克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象)及128-512个SRAM,可灵活使用指令运算并可用功能很强的C语言编程,易学、易写、易移植。采用STC89C52RC，片内ROM全用FlashROM,能以3V的超低电压工作；同时也与MCS-51系列单片机内部储存器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线变成可擦除技术，当对电路进行调试时，由于错误修改或对程序的新功能需要烧入程序是，不需要多芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损害，最终采用单片机STC89C52RC作为主控系统。三、硬件设计1、 STC89C52RC单片机的简

10、单介绍STC89C52RC是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROM-FlashProgrammableandEraseableReadOnlyMemory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能： 8031CPU 与MCS-51微控制器产品系列兼容 4KB字节快速擦写Flash程序存储器，擦写次数1000次 存储数据保存时间为10年 编程频率3MHZ-24MHZ，编程电流1mA，编程电压Vpp为5V或12V,工作电压5V 1个片内振荡器及时钟电路，静态操作模式工作频率0MHZ-24MHZ 程序

11、存储器具有3级加密保护 128字节内部RAM，128字节特殊功能寄存器区 32条可编程I/O线 2个16位可编程定时器/计数器 中断结构具有6个中断源和2个优先级嵌套中断结构 1个可编程全双工异步串行口 空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容 可寻址64K外部RAM和64K外部ROM空间的扩展总线控制电路2、接口电路利用12MHZ晶振的一个机器周期为1微秒,通过循环产生1秒时间延迟，扫描单片机中所存放的时间的值，并通过输出显示在数码管上。如图：秒表系统连线图p0.0p0.7对应了两个接数码管的A,B,C,D,E,F,G和小数点位，p2.6接显示个位数的数码管的3、8引角，p2.7则接十位数的

12、。p3.6、p3.7分别接按键。2、硬件连线图数字秒表程序硬件电路连线图四、软件设计1、数字秒表流程图2、数字秒表程序（附件）五、性能分析所制电路板虽然能实现设计中要求的功能，但是在实际使用中还是存在着许多缺陷。这块电路板不能随意查看记录的数据，复位后所计数据便会丢失，不能翻看历史，所计数据组数不能满足现实需要。六、结论与心得其实刚接看到题目时，有点迷茫，后来指导老师向我们具体讲解该怎么去做。对于keil软件和烧写软件，之前我们根本不了解，通过学习光盘中的资料怎么下载和使用这两个软件，在这其中我们也遇到了困难，开始总是不能理解说明书上的步骤，慢慢讨论学习将软件下载成功，我们四个人就在一起摸索该

13、怎样使用，反复看光盘给的资料后终于学会了如何使用两个软件。预期的设计目的是：能够实现时钟的基本功能，正常显示秒，于是我们用汇编语言写源程序。开始编译时没有发现错误，可是烧写到开发板上时，却不能实现基本的功能，经过多次修改之后还是不能解决。在写程序的过程中，我们互相讨论方案，寻求解决途径，可是还是无法实现相关的功能。我们有点急了，很迷惑了，我们经讨论后，决定找郭玉老师。老师给我们提出了意见和建议，在老师的帮忙下，我们成功地编写了一个没有实现启动停止、时间调整和清零功能的秒表程序。现在就是要实现要求的那些扩展功能，这个困扰了我们很久，因为老师的建议是利用中断写，而我们自己一直想的使用按键控制，最终

14、在查得相关的资料后，我们还是用按键成功写出源程序，并烧尽单片机中。通过这次的电子秒表设计，我们感觉到了合作的重要性。通过合作，我们找到了最佳的解决方案，有问题一起解决，有疑问一起讨论。感到合作的力量很强大!在设计的过程中，我们遇到了很多困难，失败过许多次，可最后还是成功了。我们知道，只要愿意努力，只要不放弃，我们会成功的，所以在以后的学习与生活中我们都要保持着这种精神。附件：实现数字秒表工作源程序STRTEQUP3.0；启动键控制口STPEQUP3.1；停止键控制口CLRREQUP3.2；清零键控制口ORG00HLJMPMAIN；初始化程序入口地址ORG0BH；定时器T0的入口地址LJMPIN

15、TT；加一子程序入口地址MAIN:MOVR0,#20；软件计数器置初值MOVR4,#0；秒表时间置初值MOV21H,#0；个位数存储单元清零MOV22H,#0；十位数存储单元清零MOVTMOD,#01H；定时器T0工作于方式1MOVTH0,#3CH；置50ms定时初值高位MOVTL0,#0B0H；置50ms定时初值低位SETBEA；开CPU总中断SETBET0；开T0中断k1:LCALLDISP；调显示子程序JBSTRT,K2；判断启动键是否按下LCALLDISP；按下，调用显示子程序JNBSTRT,$；判断启动键是否释放AJMPSTART；释放启动键，跳转到启动指令段k2:LCALLDISP

16、；启动键未按下，调用显示子程序JBSTP,K3；判断停止键是否按下LCALLDISP；按下，调用显示子程序JNBSTP,STOP；判断停止键是否释放，释放则跳转到停止指令段K3:LCALLDISP；停止键未按下，调用显示子程序JBCLRR,K1；判断清零键是否按下，未按下判断“启动”键是否按下LCALLDISP；按下清零键，调用显示子程序JNBCLRR,CLEAR；判断清零键是否释放，释放则跳转到清零指令段AJMPK1；清零键释放判断是否重新按下“启动”键START:SETBTR0；启动T0AJMPK1；跳转到启动键是否按下的指令段，不断判断STOP:CLRTR0；关闭T0AJMPK2；跳转到

17、停止键是否按下的指令段，不断判断CLEAR:CLRTR0；关闭T0，以便显示子程序显示此时的秒表数MOVR4,#0；秒表时间清零AJMPK1；跳转到判断“启动”指令段INTT:MOVTH0,#3CH；重装定时初值MOVTL0,#0B0HDJNZR0,LOOP；中断二十次MOVR0,#20；重新装软件计数器初值INCR4；1秒时间到，秒表数加一CJNER4,#60,LOOP；与60比较，小于60就跳转MOVR4,#00H；若秒表数加到60秒，则清零LOOP:RETI；返回中断DISP:MOVA,R4；显示程序，先将秒表计时值给累加器作为被除数MOVB,#10；除数为10，存放在B累加器DIVAB

18、；A除以BMOV21H,B；存放个位数MOV22H,A；存放十位数MOVP2,#1；用第二个数码管显示个位数MOVA,21HMOVDPTR,#TABLE；DPTR指向TABLE表首地址MOVCA,A+DPTR；查表找个位数段码MOVP0,A；将个位段码送给P0口LCALLDELAY2；延时MOVP2,#0；用第一个数码管显示十位数MOVA,22HMOVDPTR,#TABLEMOVCA,A+DPTR；查表找十位数段码MOVP0,A；将十位数段码送给P0口LCALLDELAY2；延时RET；显示子程序返回DELAY2:MOVR6,#02H；延时子程序D1:MOVR7,#248D2:DJNZR7,D2DJNZR6,D1RET；延时子程序返回TABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H；TABLE表，对应共阴极段码DB6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND；结束