本帖最后由 snow_f 于 2017-12-14 16:14 編輯 一個(gè)課程設(shè)計(jì)，兩位秒表，用的AT89C51，附件有仿真，原理，源碼還有用Protel DXP畫(huà)的一部分。 Altium Designer畫(huà)的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件) 秒表設(shè)計(jì) 摘 要： 本設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為主控模塊，利用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)兩位數(shù)碼管循環(huán)掃描動(dòng)態(tài)顯示的專用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)兩位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由按鍵模塊、復(fù)位模塊、外部時(shí)鐘電路模塊、數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成。按鍵電路通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)控制數(shù)碼管計(jì)數(shù)的開(kāi)始、停止和復(fù)位。復(fù)位電路由電容與按鍵的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)鐘通過(guò)外部 12M 的晶振來(lái)控制。兩位數(shù)碼管顯示由兩個(gè)共陽(yáng)極的三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 將 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的兩位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)來(lái)控制 P0 口，使數(shù)碼管相應(yīng)段點(diǎn)亮，同時(shí)利用人眼視覺(jué)暫留的特性和數(shù)碼管的余輝效應(yīng)，在掃描頻率足夠高時(shí)，人眼無(wú)法感覺(jué)數(shù)碼管的變化，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼的動(dòng)態(tài)顯示。 目錄 1 設(shè)計(jì)背景 ........................................................................................................ 1 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案........................................................................................ 1 2.1 硬件電路方案........................................................................................ 1 3 硬件電路設(shè)計(jì) ................................................................................................ 2 3.1 單片機(jī)選型............................................................................................ 2 3.2 按鍵電路................................................................................................ 4 3.3 復(fù)位及振蕩電路.................................................................................... 4 3.4 顯示電路的選擇.................................................................................... 5 3.41 共陽(yáng)極數(shù)碼管的顯示方法............................................................. 5 3.3.2 共陽(yáng)極數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)............................................................ 5 3.4 連接方式.............................................................................................. 6 4 軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 7 4.1 匯編程序................................................................................................ 7 4.2 C 語(yǔ)言程序............................................................................................. 8 5 系統(tǒng)仿真結(jié)果 ............................................................................................. 12 6 致謝 .................................................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) .............................................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。 1 設(shè)計(jì)背景 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 2.1 硬件電路方案 硬件原理框圖如下： 圖 2-1 硬件組成框圖 該電路的工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)從穩(wěn)壓電路中獲得穩(wěn)定的+5V 電壓，接到+5V 端，提供穩(wěn)定的電壓； 單片機(jī)口通過(guò)電阻接到顯示電路的端口上； 單片機(jī)接復(fù)位 按鍵電路 復(fù)位電路 單片機(jī) 顯示電路 時(shí)鐘電路 電路，實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位； 以及單片機(jī)需要接晶振電路；整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)循環(huán)動(dòng)態(tài)顯 示數(shù)字 00~99. 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 單片機(jī)選型 MCS51 是指由美國(guó) INTEL 公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了很多品種，如 8031， 8051， 8751， 8032， 8052， 8752 等，其中 8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在 8051 的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的，所以人們習(xí)慣于用 8051 來(lái)稱呼 MCS51 系列單片機(jī)，而 8051是目前在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到 8051 的名稱。本課題中用到的芯片就是 AT 系列中的 AT89C51 單片機(jī)芯片。AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89C51 提供了高性價(jià)比的解決方案。AT89C51 具有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。它是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 如圖所示，圖 3-1 為 AT89C51 單片機(jī)基本構(gòu)造，其基本性能介紹如下： 圖 3-1 AT89C51 引腳圖 AT89C51 本身內(nèi)含 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中端口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 3.2 按鍵電路 圖 3-2 按鍵電路 按鍵 S1 和按鍵 S2 是控制位，分別接單片機(jī)的 P3.4 和 P3.7I/O 口。當(dāng)按下 按鍵 S1 時(shí)數(shù)碼管計(jì)數(shù)開(kāi)始，再次按下 S1 時(shí)數(shù)碼管停止計(jì)數(shù)并停留下當(dāng)前結(jié)果； 當(dāng)按下按鍵 S2 時(shí)清空數(shù)碼管顯示結(jié)果，重新計(jì)數(shù)。 3.3 復(fù)位及振蕩電路 圖 3-3 復(fù)位電路和振蕩電路 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀 態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，在復(fù)位期間（即 RST 為高電平期間）， P0 口為高組態(tài)， P1－P3 口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN 無(wú)效。地址鎖存信號(hào) ALE 也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖 3-3 所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容 C1 和 C2取 3pF。 加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無(wú)法可靠復(fù)位。AT89C51 引腳 XTAL1 和 XTAL2 與晶體振蕩器及電容 C1、 C2 按圖 3-3 所示方式連接。晶振、電容 C1／C2 及片內(nèi)與非門(mén)（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，電容 C1、 C2 取值 30pF。 復(fù)位電路用電容與按鍵的并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，將它們并在一起，一端接高電平，另一端接地，從而實(shí)現(xiàn)高電平復(fù)位的功能。 3.4 顯示電路的選擇 秒表設(shè)計(jì)顯示電路可以考慮數(shù)碼管或 LCD 屏，由于秒表只要求顯示數(shù)字， 因此對(duì)顯示要求較為簡(jiǎn)單， 如果選用 LCD 則較為復(fù)雜， 數(shù)碼管足以滿足要求。 3.41 共陽(yáng)極數(shù)碼管的顯示方法 LED 數(shù)碼管是單片機(jī)控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)的顯示器件之一，一般用來(lái)顯示處理結(jié)果或輸入輸出信號(hào)的狀態(tài)。數(shù)碼管顯示是一個(gè)系統(tǒng)工程中必不可少的人機(jī)交互環(huán)節(jié)，因此關(guān)于數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)也就是系統(tǒng)工程中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)分為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種。所謂靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，就是指無(wú)論多少位 LED 數(shù)碼管，同時(shí)處于顯示狀態(tài)。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)是指無(wú)論在任何時(shí)刻只有一個(gè) LED 數(shù)碼管處于顯示狀態(tài)，及單片機(jī)采用“掃描”方式控制各個(gè)數(shù)碼管輪流顯示。 3.3.2 共陽(yáng)極數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 將數(shù)碼管每個(gè) LED 燈對(duì)應(yīng)單片機(jī)的一個(gè) I/O 口。通過(guò)單片機(jī)的 P 口來(lái)控制LED 燈的亮和滅。 I/O 口之間互相獨(dú)立，需要用 I/O 口直接控制 LED。動(dòng)態(tài)顯示將數(shù)碼管的每個(gè)引腳一對(duì)一連接在一起接單片機(jī)的數(shù)據(jù)，而將各個(gè)數(shù)碼管的公共端單獨(dú)送至單片機(jī)的 I/O 口進(jìn)行片選。此外，在此基礎(chǔ)上，用單片機(jī)與 74LS04 反向器來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。 圖 3-4 數(shù)碼管顯示電路 如圖 3-3 所示，兩位數(shù)碼管分別由兩個(gè) PNP 型三極管驅(qū)動(dòng)，三極管的基極通過(guò)限流電阻接在單片機(jī) P1.0、 P1.1，其中 P1.0 控制數(shù)碼管的個(gè)位， P1.1 控制數(shù)碼管的十位。數(shù)碼管各段除小數(shù)點(diǎn)段外其余七段（a-g）通過(guò)限流電阻接在單片機(jī) P0 口（P0.0-P0.6），兩位數(shù)碼管顯示由單片機(jī)內(nèi)部程序控制相應(yīng)接口為低電平，從而實(shí)現(xiàn)從 00—99 動(dòng)態(tài)循環(huán)顯示。例如：十位和個(gè)位顯示原理相同，謹(jǐn)以個(gè)位說(shuō)明。當(dāng)個(gè)位數(shù)碼管顯示 5 時(shí)， 5 在程序中查表對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)為 92H，對(duì)應(yīng)二進(jìn)制為 10010010B，其中 P0.7、 P0.4、 P0.1 為高電平， DP、 e、 b 段熄滅，P0.6、 P0.5、 P0.3、 P0.2、 P0.0 為低電平， g、 f、 d、 c、 a 段點(diǎn)亮，則此時(shí)數(shù)碼管上顯示數(shù)字 5。 3.4 連接方式 單片機(jī)采用 P2 口的 I/O 來(lái)控制數(shù)碼管的各個(gè)引腳。復(fù)位鍵接到引腳 9 上，數(shù)碼管的位選通過(guò)三極管和電阻分別與單片機(jī)的引腳 1 和 39 相連，晶振與單片機(jī)的引腳 18 和 19 連接，高電平與 40 引腳連接供電， 20 引腳直接接地。 圖 3-5 硬件設(shè)計(jì)圖 4 軟件設(shè)計(jì) 4.1 匯編程序 匯編語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是可以表達(dá)非常底層的東西 l．可以直接存取寄存器和 I/O 2．編寫(xiě)的代碼可以非常精確的被執(zhí)行 3．可以編寫(xiě)出比一般編譯系統(tǒng)高效的代碼 4．可以作為不同語(yǔ)言或不同標(biāo)準(zhǔn)的接口缺點(diǎn)在于匯編語(yǔ)言是一個(gè)比較低級(jí)的語(yǔ)言 1．非常冗長(zhǎng)單調(diào)，在 DOS 下編程時(shí)就可以體會(huì)到 2．易出 BUG，且調(diào)試?yán)щy 3．代碼不易維護(hù) 4．兼容性不好，與硬件關(guān)系非常緊密 8 / 14 與 C 語(yǔ)言相比沒(méi)有 C 語(yǔ)言簡(jiǎn)單易用，且 C 語(yǔ)言的可讀性更高，因此此程序選 用 C 語(yǔ)言編程。 4.2 C 語(yǔ)言程序 采用 C 語(yǔ)言用編寫(xiě)了兩位數(shù)碼管循環(huán)掃描動(dòng)態(tài)顯示的專用程序。通過(guò)軟件的控制使兩位數(shù)碼管能從 00 計(jì)數(shù)到 99，再回到 00，依次進(jìn)行循環(huán)。若在計(jì)數(shù)期間有復(fù)位高電平出現(xiàn)時(shí)，便重新從 00 開(kāi)始計(jì)數(shù)。并有電源開(kāi)關(guān)控制讓電路是否工作，且有指示燈指示電源是否正常。 程序流程圖如下： 圖 4-1 程序流程圖 程序如下： 5 系統(tǒng)仿真結(jié)果 經(jīng)過(guò)對(duì)不同方案的分析、比較、取舍，然后進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)與仿真， 再經(jīng)過(guò)軟件的調(diào)試等環(huán)節(jié)的操作，最終實(shí)現(xiàn)了讓數(shù)碼管在單片機(jī)的控制下循環(huán)顯示兩位數(shù) 00-99。并且在正常的計(jì)數(shù)過(guò)程中，若按下復(fù)位鍵后， 計(jì)數(shù)又重新從 00 開(kāi)始計(jì)數(shù)， 終現(xiàn)實(shí)的結(jié)果與預(yù)想的結(jié)果一致。 圖 5-2 仿真結(jié)果圖 單片機(jī)源程序如下: //制作：機(jī)械工程學(xué)院*****機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)// //作者：*****// //學(xué)號(hào)：************// //設(shè)計(jì)內(nèi)容：基于51單片機(jī)控制的數(shù)碼管顯示0~99的秒表// //********************我是分割線********************// //借口配置說(shuō)明// /* 開(kāi)始按鍵位P2.0 復(fù)位按鍵P2.1 */ /* 數(shù)碼管位選驅(qū)動(dòng)端口位P1.0和P2.0 */ //以下是程序正文// #include <reg52.h> #define uchar unsigned char   //宏定義 #define uint unsigned int /*引腳定義*/ sbit START=P2^0;           //開(kāi)始、停止鍵 低電平有效 sbit RST=P2^1;             //復(fù)位鍵 /*定義全局變量*/                uint time;                           //時(shí)間變量 /*數(shù)碼管字模，對(duì)應(yīng) 0-9*/ uchar code table[]={                                                    0x3f,0x06,0x5b,0x4f,                                         0x66,0x6d,0x7d,0x07,                                         0x7f,0x6f}; /*延時(shí)函數(shù)*/ void Delay(uint ms)                        //毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) {         uint  i, j;         for(i =ms; i>0; i--)                 for(j =110; j>0; j--); } /*中斷*/ void time0() interrupt 1                {         uchar tt;         TH0 = 0x4c;                    //晶振11.0592Mhz           TL0 = 0x00;                                         tt++;         if(tt == 20)                 {                         time++;                         if(time==99)         //到99后在從00開(kāi)始                                         time = 0;                                 tt = 0;                                         } } /*顯示函數(shù)*/ void Display(uchar sum)   {         uchar shi, ge;         P0  = 0x00;                                  //消影         P1  = 0x00;         shi = table[sum/10];         P0  = shi;         P1  = 0xfd;         Delay(5);         P0  = 0x00;                                  //消影         P1  = 0x00;         ge  = table[sum%10];         P0  = ge;         P1  = 0xfe;         Delay(5); } /*按鍵掃描*/ void keyscan() {                 if(START==0)           //開(kāi)始、停止                 {                         Delay(10);               //消抖                         if(START==0)                         {                                 TR0 =!TR0;                                                                 while(!START) Display(time);                         }                 }                 if(RST==0)                                //復(fù)位                 {                         Delay(10);                        //消抖                         if(RST==0)                         {                                 time=0;                                 TR0=0;                                 while(!RST)Display(time);                         }                 } } //主函數(shù) void main()          { …………………… …………限于本文篇幅 余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件………… 復(fù)制代碼 所有資料51hei提供下載: 秒表設(shè)計(jì).zip (1.34 MB, 下載次數(shù): 429) 2017-12-14 13:43 上傳 點(diǎn)擊文件名下載附件 源碼

評(píng)分

參與人數(shù) 5	黑幣 +87	收起 理由
lowsing	+ 12	很給力！
學(xué)習(xí)使我快樂(lè)呀	+ 5	很給力！
353231318	+ 5	淡定
神大人	+ 5	贊一個(gè)！
admin	+ 60	共享資料的黑幣獎(jiǎng)勵(lì)！

查看全部評(píng)分