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單片機秒表系統課程設計報告

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ID:267736 發表于 2018-1-9 03:37 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
華北水利水電大學

North China University of Water Resources and Electric Power

課程報告


題目秒表系統設計


課程名稱單片機原理與應用設計

學院信息工程學院

專業網絡工程

姓名劉*

學號201517705

完成時間2017.12.22





目錄

0 前言         ------------------------------------------------------------------------------------------------3


1總體方案設計              ----------------------------------------------------------------------------------------------3

2 系統硬件設計              ----------------------------------------------------------------------------------------------4

3 軟件設計                  ---------------------------------------------------------------------------------------------6

3.1軟件設計概述              ----------------------------------------------------------------------------------------6

3.2程序流程圖              ----------------------------------------------------------------------------------------------6

3.3程序匯編語言              ---------------------------------------------------------------------------------------7

4系統調試及結果分析              ---------------------------------------------------------------------------------------9

5結論及進一步設想              ---------------------------------------------------------------------------------------10

參考文獻              ----------------------------------------------------------------------------------------------------10

課程設計體會              ---------------------------------------------------------------------------------------------10

附錄1  元件清單              ---------------------------------------------------------------------------------------------11

附錄2  系統電路圖              --------------------------------------------------------------------------------------11


基于單片機的秒表系統設計
摘要：本設計的多功能秒表系統采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數器定時和記數的原理，結合顯示電路、電源電路、LED數碼管以及鍵盤電路來設計計時器。將軟、硬件有機地結合起來，使得系統能夠實現6位LED顯示，顯示時間為000000～999999秒，每秒自動加1。其中軟件系統采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，加減計數程序，中斷，延時程序等，硬件系統利用PROTEUS強大的功能來實現，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態。
關鍵字：單片機；多功能秒表；設計
0 前言
近年來隨著科技的飛速發展，單片機的應用正在不斷的走向深入，同時帶動著傳統控制檢測日新月異更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面的知識是不夠的，還要根據具體的硬件結構，以及針對具體的應用對象的軟件結合，加以完善。秒表的出現，解決了傳統的由于人為因素造成的誤差和不公平性，本文就是利用AT89C51單片機與數碼管設計一個簡單的秒表系統。
1總體方案設計
本系統采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數器定時和記數的原理，結合硬件電路如電源電路，復位電路，顯示電路等來設計計時器，將軟、硬件有機地結合起來。其中軟件系統采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，加減計數程序，中斷，延時程序等，硬件系統利用proteus強大的功能來實現，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態。
圖1  系統電路原理
2 系統硬件設計
本系統中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路，復位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等
（1）單片機簡介
本系統設計采用AT89C51單片機。
AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容（由于在微機原理中學過C-51的具體知識，這里不再詳細說明）。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效的微控制器。
（2）電源電路
電源電路是系統最基本的部分，任何電路都離不開電源部分，由于三端集成穩壓器件所組成的穩壓電源線路簡單，性能穩定，工作可靠，調整方便，已逐漸取代分立元件，在生產中被廣泛采用，由于是小系統，我們采用7809電源提供+5V穩壓電壓。
（3）復位電路
采用上電+按鍵復位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使用使RST持續一段時間的高電平，從而實現上電加開關復位的操作。這不僅能使單片機復位，而且還能使
單片機的外圍芯片也同時復位。當程序出現錯誤時，可以隨時使電路復位。

電路圖如下
圖2  復位電路

（4）顯示電路
顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數碼管顯示。我們采用的是數碼管顯示電路。用2個共陽極LED顯示，LED是七段式顯示器，內部有7個條形發光二極管和1個小圓點發光二極管組成，根據各管的亮暗組合成字符。
在用數碼管顯示時，我們有靜態和動態兩種選擇，靜態顯示程序簡單，顯示穩定，但是占用端口比較多；動態顯示所使用的端口比較少，可以節省單片機的I/O口。
在設計中，我們采用LED動態顯示，用P0口驅動顯示。由于P0口的輸出級是開漏電路，用它驅動時需要外接上拉電阻才能輸出高電平。

電路圖如下所示：
圖3 顯示電路
3 軟件設計3.1軟件設計概述
在軟件設計中，一般采用模塊化的程序設計方法，它具有明顯的優點。把一個多功能的復雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設計和調試，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結構層次一目了然。
各程序模塊都要完成一個明確的任務，實現某個具體的功能，如：加計數、減計數、延時、快加、快減，計數和顯示等，在具體需要時調用相應的模塊即可。
功能描述：用6位LED數碼顯示"秒表"，顯示時間為000000-999999秒,每秒自動加1，具有開始、復位按鍵，
3.2程序流程圖
（1）主程序：
采用分支結構，通過對按鍵的掃描，判斷要實現什么功能，然后通過調用子程序來實現所需要的功能。
（2）加1程序
圖6  加1程序流程圖
4系統調試及結果分析

用PROTEUS將編譯生成的秒表.HEX 文件下到單片機中，點擊運行按相應的操作鍵即可看到下圖的效果：

圖4 仿真結果
經proteus軟件仿真后，系統運行良好，結果正確。
5結論及進一步設想
根據實驗要求，本次課設基本完成了設計要求，由于秒表系統并不一定僅僅局限于計時，定時等功能，還可以進行多項的擴展，可以利用AT89C51強大的擴展功能，進一步豐富秒表的功能,例如可設定計時時間，倒計時等等眾多功能。單片機以其強大的功能和良好的兼容性可以更好的為我們服務，通過查閱各種資料，多了解一些單片機的有關知識，可以為以后的工作和學習生活創造更多的便利條件。
參考文獻
[1]  余發山主編.單片機原理及應用技術.徐州：中國礦業大學出版社，2003.
[2]  楊凌霄編著.微型計算機原理及應用.徐州：中國礦業大學出版社，2004.
[3]  李群芳主編.單片機原理、接口及應用.北京：清華大學出版社，2005.
[4]  陳忠平，曹巧媛等，單片機原理及接口.北京：清華大學出版社，2007.
[5]  劉同法，陳忠平等，單片機基礎與最小系統實踐.北京：北京航空航天大學出版社，2007.
[6]  吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應用.北京：清華大學出版社，2002.
[7]  竇振中.單片機外圍器件實用手冊存儲器分冊.北京：北京航空航天大學出版社，1998.
[8]  張靖武，周靈彬.單片機系統的Proteus設計與仿真.北京：電子工業出版社，2007.
[9]  林志琦，郎建軍，李會杰等.基于Proteus的單片機可視化軟硬件仿真.北京：北京航空航天大學出版社，2006.
[10] 李剛民，曹巧媛等.單片機原理及實用技術.北京：高等教育出版社，2005.
課程設計體會
經過大約一個星期的課程設計，過程曲折可謂一語難盡。在此期間我也失落過，也曾一度熱情高漲。從開始時激情高漲到最后汗水背后的復雜心情，點點滴滴無不令我回味無長。在辛苦的學習后，我順利完成了課程設計。讓我學到了以下幾點：
1、將學習的理論知識通過實驗融會貫通，讓我對它的理解更加深刻。對程序的編譯過程了解透徹。
2、本次課程設計以自己設計為主，因此培養了學習的積極性，讓我能夠獨立去分析問題、發現問題、解決問題，更增強我與老師同學交流溝通和合作完成任務的能力。
3、由于這次課程設計不僅設計編程方面的知識，還涉及了其它學科的知識，例如PROTEUS的基本知識。程序是用匯編語言來編寫的，這次課程設計讓我在編程能力方面得到了提高。
4、由于水平有限，實驗程序運行有一定的限制，以后會加強改進。
總之，通過這次課程設計，不僅加深了我對單片機理論方面的理解，將理論更好的運用的實踐方面，而且鍛煉了我們各方面的能力，培養了堅強的毅力和做事的耐心和細心，認識合作的重要性，雖然程序可能有一定的浪費資源，且較羅嗦，但這需要在實踐中慢慢提高，還希望老師能夠多多指導，促進我不斷的進步。
附錄1  元件清單
元件名稱
型號
數量
單片機
AT89C51
1
發光LED
7SEG-MPX6-CC
1
開關
BUTTON
2
電阻
RES
2



附錄2  系統電路圖
單片機源程序如下:
  1.     SHUCHU           EQU    P2               ;定義P0口為輸出口
  2.     PIANXUAN      EQU    P1        ;定義P2口為片選口
  3.     MIAO          EQU    30H
  4. FEN           EQU    31H
  5. MIAO0         EQU    32H
  6. SHUZI    EQU    33H
  7. C_0           BIT    20H.0
  8. ;======================系統程序開始==============================                 
  9.       ORG   00H           
  10.             LJMP  START
  11.        ORG   03H
  12.        LJMP  ON_OFF
  13.          ORG   0BH
  14.         LJMP  T0_1
  15.         ORG   13H
  16.         LJMP  RESET
  17.         ORG   30H         
  18.    START:
  19.            CALL   INIT
  20.       SETB   C_0
  21.       MOV    MIAO,#00
  22.       MOV    MIAO0,#00
  23.       MOV    FEN,#00
  24.       MOV    DPTR,#TAB
  25.       MOV     R2,#5
  26. MAIN:
  27.          JNB    C_0,$
  28.       CLR    C_0
  29.    LL:   CALL   DISPLAY
  30.          CALL   SHIJIAN
  31.       JMP    MAIN     
  32.       SHIJIAN:
  33.      DJNZ    R2,TIAOCHU
  34.      MOV     R2,#5
  35.       INC     MIAO0
  36.      MOV     R3,MIAO0
  37.      CJNE    R3,#100,TIAOCHU
  38.      MOV     MIAO0,#00
  39.      INC     MIAO
  40.      MOV     R3,MIAO
  41.      CJNE    R3,#60,TIAOCHU
  42.      MOV     MIAO,#00
  43.      INC     FEN
  44.      MOV     R3,FEN
  45.      CJNE    R3,#60,TIAOCHU
  46.      MOV     FEN,#00
  47.    TIAOCHU:RET
  48.        DISPLAY:MOV   SHUZI,MIAO0
  49.            CALL  JISUAN
  50.      MOVC  A,@A+DPTR
  51.      MOV   SHUCHU,A         ;顯示十位
  52.      MOV   PIANXUAN,#10H    ;片選
  53.                CALL  DELAY
  54.      MOV   PIANXUAN,#00H
  55.      MOV   A,B            
  56.      MOVC   A,@A+DPTR
  57.        MOV   SHUCHU,A         ;顯示個位
  58.      MOV   PIANXUAN,#20H    ;片選
  59.      CALL  DELAY            ;延時
  60.      MOV   PIANXUAN,#00H
  61.      MOV   SHUZI,MIAO
  62.            CALL  JISUAN         
  63.            MOVC  A,@A+DPTR
  64.      MOV   SHUCHU,A         ;顯示十位
  65.      MOV   PIANXUAN,#04H    ;片選
  66.                CALL  DELAY
  67.      MOV   PIANXUAN,#00H
  68.      MOV   A,B            
  69.      MOVC   A,@A+DPTR
  70.        MOV   SHUCHU,A         ;顯示個位
  71.      MOV   PIANXUAN,#08H    ;片選
  72.      CALL  DELAY            ;延時
  73.      MOV   PIANXUAN,#00H
  74.      MOV   SHUZI,FEN
  75.      CALL  JISUAN
  76.      MOVC  A,@A+DPTR
  77.      MOV   SHUCHU,A         ;顯示十位
  78.      MOV   PIANXUAN,#01H    ;片選
  79.                CALL  DELAY
  80.      MOV   PIANXUAN,#00H
  81.      MOV   A,B            
  82.      MOVC   A,@A+DPTR
  83.        MOV   SHUCHU,A         ;顯示個位
  84.      MOV   PIANXUAN,#02H    ;片選
  85.      CALL  DELAY            ;延時
  86.      MOV   PIANXUAN,#00H
  87.                RET
  88.           JISUAN:MOV   A,SHUZI      ;數據放在A中
  89.      MOV   B,#10        ;除數放在B中
  90.      DIV   AB           ;商放在A中，余數放在B中
  91.      RET
  92.             RESET:PUSH ACC
  93.          MOV   30H,#00H
  94.             MOV   3H,#00H
  95.       MOV   32H,#00H
  96.       CALL  DELAY
  97.       POP   ACC
  98.       RETI
  99.           ON_OFF:CPL    TR0
  100.            CALL   DELAY
  101.      RETI
  102.    T0_1:MOV    TL0,50H          ;設置定時初值
  103.         MOV    TH0,51H
  104.         SETB   C_0            ;定時標志位清0
  105.      RETI
  106.             INIT:MOV    TMOD,#01H      ;定時器0工作方式1
  107. ……………………

  109. …………限于本文篇幅 余下代碼請從51黑下載附件…………
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所有資料51hei提供下載（含仿真文件）:




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