2022年基于单片机多功能秒表课程设计任务书.docx
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1、精品学习资源单片机课程设计课题: 多功能秒表系别:电气与电子工程专业:电子信息工程姓名:吴 腾 飞学号:093411143河南城建学院2021 年 1 月 1 日成果评定 一、指导老师评语(依据同学设计报告质量、答辩情形及其平常表现综合评定).欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源二、评分设计报告评分答辩评分平常表现评分任务完欢迎下载精品学习资源评分工程成情况( 20分)课程设计报告质量( 40 分)表达情况( 10分)回答疑题情 况( 10 分)工作态度与纪律( 10 分)独立工作才能( 10 分)合计( 100 分)欢迎下载精品学习资源得分课程设计成果评定班级 0934111姓名 吴腾飞
2、学号 093411143成果:分(折合等级)指导老师签字年月日目录第一章设计目地其次章设计任务要求 .第三章总体设计 .3.1任务分析 .3.2方案确定 .3.3单片机概述 .欢迎下载精品学习资源3.3.1单片机地特点 .3.3.2 STC89C51 单片机简介3.3.3 STC89C51 功能特性概述: . .第四章各部分电路设计4.1显示原理 .4.2 键盘及读数原理 .4.3复位电路 .4.4按键电路 .4.5时钟电路 .4.6驱动显示电路 .第五章整体电路图 .5.1 相应程序 .5.2硬件实物调试 .5.3 硬件调试 .5.4 软件调试 .5.5 系统联调 .5.6 现场调试 .第六
3、章设计总结6.1 设计过程中遇到地问题及解决方法.6.2 设计体会 . .6.3对设计地建议 .参考文献 .一、 设计目地随着微电子技术地不断进展,数控系统也在不断地更新换代,先后经受了电子管(1952年)、晶体管( 1959 年)、小规模集成电路(1965 年)、大规模集成电路及小型运算机(1970年)和微处理机或微型运算机(1974 年)等五代数控系统 .前三代数控系统是属于采纳专用掌握运算机地硬接线(硬线)数控系统,一般称为一般数控系统,简称NC.70 岁月初,随着运算机技术地进展,使小型运算机地价格急剧下降,采纳小型运算机代替专用掌握运算机地第四代数控系统,不仅在经济上更为合算,而且很
4、多功能可用编制地专用程序来实现,将它储备在小型运算机欢迎下载精品学习资源地储备器中,构成所谓掌握软件,提高了系统地牢靠性和功能特色.这种数控系统又称为软接线(软线)数控,即运算机数控系统,简称CNC.1974 年制成以微处理机为核心地数控系统,称为第五代微型机数控系统,简称MNC.单片机掌握系统地电子秒表,自动化程度高、成本低、体积小、掌握精确等优点,有很好地经 济效益和宽阔地进展前景.单片机掌握系统地研制胜利,是电子秒表进展中地一次较大地进步,它说明白目前正在使用地很多掌握系统完全可以由单片机掌握系统所代替.二、 设计要求1、在暂停地情形下也能实现复位.;2、两位 LED 显示,显示时间为0
5、099 秒;3、每秒自动加一;4、一个开头按键、一个复位按键、一个暂停按钮;5、开机显示 00.00 ; 三、总体设计3.1 任务分析:要了个更好地说明验证.第一要显示 00.00,那么就要 4 位地数码管 .要达到 0.01 地验证所设计地电子秒表是否合理正确,单单靠理论说明仍不够充分,我就相应地制作了硬件实物,这对理论就有精确度,可以用定时器定时 10ms 作为基数,计时就可以在这个基础上累加起来.并把秒和小数后两位地数据用两个单元 暂存,然后通过处理程序来处理两个单元,并送到I/O 口来显示,这样就能够显示到0.01 秒.在实现清零、暂停、计时等功能,可以考虑用两个按钮来实现,一个按钮是
6、复位来清零;一个按钮是暂停和停止.3.2 方案确定依据专业对应所学学问,而且对基本理论学问进行相应地巩固、扩展,我挑选了电子秒表作为设计内容,其特点是融合了多方面地基本理论学问,无论是硬件或软件上都属于比较典型地设计.本电路直接采纳单片机协作数码管和按键,直接实现功能,主要打算于软件程序地设计.利用单片机地定时中断产生10ms 定时来更新数据,再利用数制转换更新显示.主要地难度在于掌握部分地程序编写.在此利用了 2 个按键分别对各个功能进行掌握,显示部分用数码管,用地是1 个 4 位数码管,主要是为了节省成本.在此要考虑硬件地设计以及整体电路地牢靠性,因此选用了这个方案,使得本电路地硬件设计难
7、度不高,便于检查排错. 在软件程序上利用闲暇及参数变化时对显示进行准时更新,从而保证了显示地连续性与实时性.理论上可以利用定时中断和循环扫描这两种方式实现显示功能,前者效率较高,在整体上也使程序大大简化,但是这种方案是以牺牲一个内部定时中断作为代价地,在稍复杂地程序设计中是不划算地,因此我挑选了第2 种方案,即循环扫描地方式,虽然这种方式使程序地编写增加了肯定地难度,但可以节省了单片机珍贵地中欢迎下载精品学习资源断资源 .3.3 单片机概述电子运算机是 20 世界纪 40 岁月进展起来地新技术之一,它地显现是科学技术产生了一场深刻地革命 .特殊是自 1971 年以来,随着大规模集成电路地进展,
8、又显现了微型运算机 .它对进呈现代化地工业、农业、国防和科学技术具有极其庞大地推动作用 .作为微型机掌握系统地组成,主要分为两大部分,硬件和软件.硬件是指微型运算机本身及其外围设备;软件是指治理运算机地程序以及过程掌握应用程序 .3.3.1 单片机地特点1. 有优异地性能价格比 .2. 集成度高、体积小、有很高地牢靠性.单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采纳总线结构,削减了各芯片之间地连线,大大提高了单片机地牢靠性和抗干扰才能.另外,其体积小,对于强磁场环境易于实行屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作.3. 掌握功能强 .为了满意工业掌握地要求,一般单片机地指令系统中均有极丰富地转移指令、I/
9、O 口地规律操作以及位处理功能.单片机地规律掌握功能及运行速度均高于同一档次地微机.4. 低功耗、低电压,便于生产便携式产品.5. 外部总线增加了 I2C( Inter-Integrated Circuit )及 SPI( Serial Peripheral Interface )等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构.6. 单片机地系统扩展和系统配置较典型、规范,简洁构成各种规模地应用系统.3.3.2 STC89C51 单片机简介5l 系列单片机中典型芯片AT89C51 采纳 40 引脚双列直插封装DIP 形式,内部由CPU , 4kB 地 ROM ,256 B 地 RAM , 2 个
10、 16b 地定时计数器 TO 和 T1 , 4 个 8 b 地工 O 端 I: IP0 , P1, P2,P3,一个全双功串行通信口等组成 .特殊是该系列单片机片内地Flash 可编程、可擦除只读储备器EPROM ,使其在实际中有着特别广泛地用途,在便携式、省电及特殊信息储存地仪器和系统中更为有用.STC89C51 地引脚图如图 1 所示 .欢迎下载精品学习资源图 1 STC89C513.3.3 STC89C51 功能特性概述:4 kB 储备器; 256 BRAM ; 32条工 O线; 2个16b定时计数器; 5个2级中断源; 1个全双向地串行口以准时钟电路 .闲暇方式: CPU停止工作,而让
11、RAM 、定时计数器、串行口和中断系统连续工作.掉电方式:储存 RAM 地内容,振荡器停振,禁止芯片全部地其他功能直到下一次硬件复位.3.3.4 STC89C51 引脚功能说明: 主电源引脚( 2 根)VCCPin40 :电源输入,接5V 电源GNDPin20 :接地线外接晶振引脚( 2 根) XTAL1Pin19 :片内振荡电路地输入端XTAL2Pin20 :片内振荡电路地输出端欢迎下载精品学习资源掌握引脚( 4 根)RST/VPPPin9 :复位引脚,引脚上显现2 个机器周期地高电平将使单片机复位. ALE/PROGPin30 :地址锁存答应信号PSENPin29 :外部储备器读选通信号E
12、A/VPPPin31 :程序储备器地内外部选通,接低电平从外部程序储备器读指令,假如接高电平就从内部程序储备器读指令 .可编程输入 / 输出引脚( 32 根)STC89C51 单片机有 4 组 8 位地可编程I/O 口,分别位P0、P1、P2、P3 口,每个口有 8 位( 8 根引脚), 共 32 根.PO 口( Pin39 Pin32 ): 8 位双向 I/O 口线,名称为 P0.0 P0.7 P1 口( Pin1Pin8): 8 位准双向 I/O 口线,名称为 P1.0 P1.7 P2 口( Pin21 Pin28 ): 8 位准双向 I/O 口线,名称为P2.0P2.7 P3 口( Pi
13、n10 Pin17 ): 8 位准双向 I/O 口线,名称为P3.0P3.7XTAL1 与 XTAL2.XTAL1 :振荡器反相放大器及内部时钟发生器地输入端.XTAL2 :振荡器反相放大器地输出端.四、各部分电路设计4.1 显示原理整个硬件电路是协作程序来使用地,两者缺一不行,P0 口输出字段信息,经限流后掌握数码管地 A DP,而 P2 口接三极管,限流后驱动数码管地各个公共端,以达到显示目地.P3 口接按键电路,实现掌握功能,整体电路简洁明白,性能牢靠,数码管如下所示:欢迎下载精品学习资源图 2 数码管4.2 键盘及读数原理键盘是人与微机打交道地主要设备,按键地读取简洁引起误动作.可采纳
14、软件去抖动地方法处理,软件地触点在闭合和断开地时候会产生抖动,这时触点地规律电平是不稳固地,如不实行妥善处理地话,将引起按键命令错误或重复执行,在这里采纳软件延时地方法来去除抖动,延时时间 10ms.4.3 复位电路复位是单片机地初始化操作 .其主要功能是把 PC 初始化为 0000H,使单片机从 0000H 单元开头执行程序.除了进入系统地正常初始化之外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需按复位键重新启动 .除 PC 之外,复位操作仍对其他一些寄存器有影响 .RST 引脚是复位信号地输入端.复位信号是高电平有效,其有效时间应连续 24 个振荡周期 即二个机器周
15、期 以上 .如使用颇率为 6MHz 地晶振,就复位信号连续时间应超过 4us 才能完成复位操作 .产生复位信号地电路规律如图 3 所示:图 3 复位信号电路规律图欢迎下载精品学习资源()(B )图 4 复位电路图上述电路图中地电阻、电容参数适用于6MHz 晶振,能保证复位信号高电平连续时间大于2 个机器周期 .本系统地复位电路采纳图4( A )上电复位方式 .4.4 按键电路按键是常开地按键开关,每个按键都被赐予一个代码,称为键码.按键地开关状态通过肯定地电路转换为高、低电平状态 .按键闭合过程在相应地I/O 端口形成一个负脉冲 .闭合和释放过程都要经过肯定地过程才能达到稳固,这一过程是处于高
16、、低电平之间地一种不稳固状态,称为抖动.抖动连续时间地长短与开关地机械特性有关,一般在5 10ms 之间 .本设计中是用软件程序来去除抖动.由于系统使用到地按键数并不多,所以不选用矩阵键盘而选用独立式按键电路.直接用I/O 口线构成单个按键电路,每个按键占用一条I/O 口线,每个按键地工作状态不会产生相互影响.相应地按键电路图如图 5 所示.欢迎下载精品学习资源C11930pU1XTAL1X1CRYSTAL18XTAL2C2930pRSTP0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6P0.7/AD7393837363
17、5343332R11kC310u293031PSEN ALEEAP2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14P2.7/A152122232425262728开停清除12345678P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7AT89C52P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WRP3.7/RD1011121314151617图 5 按键电路4.5 时钟电路STC89C51 内部有一个用于构成振
18、荡器地高增益反相放大器,引脚RXD 和 TXD 分别是此放大器地输入端和输出端 .时钟可以由内部方式产生或外部方式产生.内部时钟电路如图6 所示,在RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件,内部振荡器就产生自激振荡.定时元件通常采纳石英晶体和电容组成地并联谐振回路.晶体振荡频率可以在1.212MHz之间挑选,电容值在5 30pF 之间挑选,电容值地大小可对频率起微调地作用.外部方式地时钟电路如图6 所示, RXD 接地, TXD 接外部振荡器 .对外部振荡信号无特殊要求,只要求保证脉冲宽度,一般采纳频率低于12MHz地方波信号 .片内时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟 P1 和 P2,
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