89C51单片机课程设计之秒表设计实验报告 - 图文

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单片机课程设计报告

院系： xxxxxxxxxx 班别： xxxxxxxxxx 课程名称： 秒表设计 姓名： xxx 学号： xxxxxxx 指导老师： xxxxxxx

2011.12.23

目录

1课程设计的目的和任务

1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求

2硬件与软件的设计流程

2.1系统硬件方案设计 2.2软件方案设计

3 程序编写流程及课程设计效果

3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果

4 心得体会

5 相关查阅资料

1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述

一、课程设计题目

秒表系统设计——用STC89C52RC设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为00.00~99.99秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。

二、增加功能

增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。

三、课程设计的难点

单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。

四、课程设计内容提要

本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有两个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键(同时也用作暂停键)，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”.

五、课程设计的意义

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。

4) 该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的

计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义

六、课程设计仪器

a) 集成电路芯片8051，七段数码管，89C51单片机开发板

b) MCS-51系列单片机微机仿真课程系统中的软件（Keil uvision2）。

1.2课程设计思路及描述

该课程设计要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用MCS-51系列单片机的芯片AT89C52的P3.2,P3.5作为按键的入口；定时器T1作为每0.01秒加一的定时器。其中“开始”按键当开关由上向下拨时开始计时，此时若再拨“开始”按键则数码管暂停；“清零”按键当开关由上向下拨时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。

方框图如下图1：

开关 MCS-51 LED显示 AT89C52RC

图1数字秒表设计导向

1.3 课程设计任务和要求

1.3.1 设计指标 。

了解8051芯片的的工作原理和工作方式 ，使用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、99秒、清零等功能，精确到0.01秒。

要求选用定时器的工作方式，画出使用单片机控制LED数码管显示的电路图，并实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最后调试秒表起动、停止、清零等功能。

1.3.2 设计要求

① 画出电路原理图（或仿真电路图）； ② 软件编程与调试； ③ 电路仿真与调试；

2．软件与硬件设计

2.1系统硬件方案设计

单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。

在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\\O接口，使单片机应用系统能够运行。

在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。

图2系统硬件结构框

4个数码

管显示

11.0592MHz晶振

电源开关

STC89C52RC

2个独立式的按键 电源指示灯

2.2软件方案设计

此次选用C51来编程，首先要有初始化程序，通过初始化程序，将对主程序所用到的变量、常量以及各个参数和所调用的子函数定义。其次还有显示程序、按键扫描及处理程序、时钟程序和倒计时程序，系统软件流程图图如图 3所示：

图3

按键的扫描及处理 数码管显示选择 While 开始 系统初始化 3 程序编写的流程及课程设计效果 3.1 源程序及注释

/*----------------------------------------------- 名称：数码管显示，按键控制秒表 论坛：www.doflye.net 编写：shifang 日期：2009.5 修改：无

内容：中断按键控制，数码管显示,中断0控制计时和停止，中断1清零 ------------------------------------------------*/

#include //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义

unsigned int msecond,second;//定义全局变量 bit GoFlag;//定义停止，计时标志

#define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换 sbit LATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口 段锁存 sbit LATCH2=P2^3;// 位锁存 sbit KEY=P3^2; unsigned

char

code

dofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9 unsigned

char

code

dofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码

unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量

void DelayUs2x(unsigned char t);//函数声明 void DelayMs(unsigned char t);

void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num); void Init_Timer0(void); void CLR(void);

/*------------------------------------------------ 主函数

------------------------------------------------*/

void main (void) {

unsigned char num=0;

EX0=1; //外部中断0开 IT0=1; //IT1=0表示边沿触发 EX1=1; //外部中断1开 IT1=1; //IT1=1表示边沿触发 Init_Timer0();

while (1) //主循环 {

TempData[0]=dofly_DuanMa[second/10];//分解显示信息，如要显示68，则

68/10=6 68=8

TempData[1]=dofly_DuanMa[second];

TempData[2]=0x40;// \

TempData[3]=dofly_DuanMa[msecond/10];//分解显示信息，如要显示68，则

68/10=6 68=8

TempData[4]=dofly_DuanMa[msecond];

//主循环中添加其他需要一直工作的程序

} }

/*------------------------------------------------ 显示函数，用于动态扫描数码管

输入参数 FirstBit 表示需要显示的第一位，如赋值2表示从第三个数码管开始显

示

如输入0表示从第一个显示。

Num表示需要显示的位数，如需要显示99两位数值则该值输入2 ------------------------------------------------*/ void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) {

static unsigned char i=0;

DataPort=0; //清空数据，防止有交替重影

LATCH1=1; //段锁存 LATCH1=0;

DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位码 LATCH2=1; //位锁存 LATCH2=0;

DataPort=TempData[i]; //取显示数据，段码 LATCH1=1; //段锁存 LATCH1=0;

i++;

if(i==Num) }

/*------------------------------------------------ 定时器初始化子程序

i=0;

------------------------------------------------*/ void Init_Timer0(void) {

TMOD |= 0x01; 器时不受影响

//使用模式1，16位定时器，使用\符号可以在使用多个定时

//TH0=0x00; //给定初值 //TL0=0x00;

EA=1; //总中断打开 （总中断控制开关） ET0=1; //定时器中断打开 （允许中断0的发生） TR0=1; //定时器开关打开 （定时器T0开始工作） }

/*------------------------------------------------ 定时器中断子程序

------------------------------------------------*/ void Timer0_isr(void) interrupt 1 {

static unsigned char num; TH0=(65536-2000)/256; TL0=(65536-2000)%6;

Display(0,8); if(GoFlag) { num++; if(num==5) {

num=0;

//重新赋值 2ms

msecond++;

if (msecond==100)//100进1

{

msecond=0; second++;//秒加1

if(second==100) second=0;

} } } }

/*------------------------------------------------ 外部中断0程序

------------------------------------------------*/ void ISR_INT0(void) interrupt 0 {

if(!KEY) //如果检测到低电平，说明按键按下 {

DelayMs(20); //延时去抖，一般10-20ms

if(!KEY) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出

{

GoFlag=!GoFlag; //利用外部中断打开和关闭定时标志 用于开始和停止

计时

//主循环中添加其他需要一直工作的程序

}

}

}

/*------------------------------------------------ 外部中断1程序

------------------------------------------------*/ void ISR_INT1(void) interrupt 2 {

if(GoFlag==0)//停止时才可以清零 CLR();

}/*------------------------------------------------ 数值清零

------------------------------------------------*/ void CLR(void) {

second=0; //利用外部中断清零 msecond=0; }

void DelayUs2x(unsigned char t) { while(--t); }

void DelayMs(unsigned char t) { while(t--) {

//大致延时1mS DelayUs2x(245);

} }

DelayUs2x(245);

3.2原理图分析

图4按键原理图

图5显示电路

图6电源电路原理图

3.3课程设计效果

通过最后软件对程序的编译，组建，执行，还有最终生成.hex文件，把.hex下载到TX-1C开发板的STC89C52RC单片机上的最终效果图如下：

下图: 开始运行,执行自动加1

下图:下图为复位后的显示

下图:“开始自加”运行,一直加到99秒

4 心得体会

以下是我在设计这个秒表过程中所总结的心得,整个过程主要是:设计程序----修正程序 ----扩展功能----完善程序,经过自己的独立思考与查阅相关知识,最终完成这个作品.

通过对本次课程的课程设计，使自己深刻的认识到自己的很多不足之处，在实际动手操作能力的不足，在进行程序编程时，自己需要，认真审题，看懂题目的要求！对于软件编程不益太简单或者太难。做到既能把课题完成又能锻炼自己的能力！ 根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的资料。根据课程条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，准备课程。 根据课程设计的要求和自己所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序和增加额外的功能程序。然后再进行程序调试和相应的修心 改，以达到能够实现所要求的功能的目的。 得 还要根据课程的实际情况，添加些额外程序来使系统更加的稳定，如开关的去抖（采 。 体 用延迟） 程序要尽量做到由各个子程序组成，在有些程序后面最好加注释，这样在程序出错的会 检查过程中可以更容易查找的到，也更简洁，更明白易懂。 该课程设计的程序可以参考MCS-51系列单片机，也可自己根据自己熟悉的方法来编程如单片机C语言。 在设计控制开关时，注意2个中断的打开和关闭的先后顺序，否则就会出错。 这次的单片机课程设计重点是理论与实际的相结合。该设计从头到尾都要自己参与，熟悉了对整个设计的过程，更系统的锻炼了自己。 2011年 12 月 23 日 教 师 评 语 成 绩 及 签 名 年 月 日 年 月 日

5 相关资料查阅

【1】孙育才编著.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.东南大学出版社.2009.12 【2】郭天祥编著.51单片机C语言教程-入门、提高、开发、拓展全攻略.电子工业出版社.2010.05

【3】刘刚编著.Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计.电子工业出版社.2009.07 【4】丁峻岭主编.C语言程序设计.中国铁道出版社.2009.12

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