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1、1 / 33 编号： 201834140148 本科毕业设计 基于单片机的秒表系统设计 系 (院：信息工程学院 姓名： 学号：0835140148 专业：通信工程 年级：2008 级 指导教师： 职称：副教授 完成日期： 2018年5月 I / 33 摘 要 当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域，尤其是自动化智能控 制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单 片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优 点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。单片机的出现是现代科技发 展的一个重要的里程碑。由于单片机的集成度高、功能强
2、，通用性好，特别是它具 有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前 已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。 本设计是一个利用单片机控制的多功能秒表系统，它是基于51系列的单片机进 行的系统设计。它采用AT89C51 单片机为中心器件，利用其定时器/ 计数器定时和记 数的原理，结合显示电路、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将 软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现四位LED显示，最大显示时间为59.9 秒，每毫秒自动加1，一个开始按键、一个暂停按键、一个复位按键，其突出的优 点是: 体积小、场外作业、功耗最低、宜用电池作为电源、
3、硬件结构紧凑、简单和软 件设计灵活。最后通过仿真调试，在proteus环境下建立了仿真模型，仿真结果表 明本设计是正确的。 关键词：单片机；秒表；时钟电路；系统设计 Abstract II / 33 In the present era, is a new technology emerge in an endless stream time. In the field of electronics, especially the intelligent automatic control field, the traditional discrete components or digita
4、l logic circuit of the control system is at an unprecedented pace was replaced by intelligent control system. SCM has the advantages of small volume, strong function, low cost, wide application range and other advantages, can say, intelligent control and automation is the core of scm. SCM is the eme
5、rgence of modern science and technology development of an important milepost. As the single-chip high integration, strong function, good versatility, especially it has the advantages of small volume, light weight, low energy consumption, low price, the single chip microcomputer rapidly spreading, ha
6、s now become the measurement control in the application system of optimization models and the new electronic product key parts. This design is the use of a single chip computer controlled multi-function stopwatch system, which is based on the51 series single-chip system design. It uses AT89C51 micro
7、controller as the center device, use the timer / counter timing and counting principles, combined with display circuit, power supply circuit, LED digital tube and a keyboard circuit to design the timer. The soft, hardware combination, so that the system can achieve four LED display, maximum display
8、time is 59.9 seconds, each MS add 1, a start button, a pause button, a reset button, the utility model has the advantages of small volume, off-site operations:, lowest power consumption, to use the battery as a power, compact hardware structure, simple and flexible software design. Finally through t
9、he simulation debugging, in the Proteus environment to establish the simulation model, the simulation results show that the design is correct. Key words: single chip microcomputer。 stopwatch clock circuit。 system design III / 33 目录 1 绪论 1 1.1 设计意义及主要思路1 1.2 单片机在中国的发展2 1.3 单片机秒表系统设计目的2 2 系统总体方案及硬件设计4
10、 2.1 系统总体方案 4 2.2 设计思路 4 2.3 设计要求 5 2.4 AT89C51单片机简介 5 2.4.1 主要性能 6 2.4.2 引脚功能说明 6 2.5 硬件电路设计 7 2.5.1 时钟电路与复位电路7 2.5.2 硬件电路设计 8 2.5.3 显示电路 9 2.5.4 键盘电路 10 3 软件设计 11 3.1 程序设计 11 3.1.1 程序流程图 11 3.1.2 定时中断 12 3.2 程序 12 3.3 子程序模块设计 12 4 系统调试与仿真14 4.1 仿真软件简介 14 4.1.1 Proteus简介 14 4.1.2 keil简介 15 IV / 33
11、4.2 仿真调试 16 5 总结 20 参考文献 21 致谢 22 1 / 33 1 绪论 1.1 设计意义及主要思路 当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域，尤其是自动化智能控 制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单 片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优 点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。单片机的出现是现代科技发 展的一个重要的里程碑。由于单片机的集成度高、功能强，通用性好，特别是它具 有体积下、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前 已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子
12、产品的关键部件。 随着科学技术的发展和现代生产力的提高，各种竞技体育都在追求更高，更 快，更强，而唯有精确的时钟才能反应出竞技体育的准度与精度。 数字化给人们的生产和生活带来了极大的方便，它几乎取代了传统的机械时 钟，使得其准确度更高、实用性更强。 单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它完整 地包含了计算机内部的CPU、数据存储器 各种模拟器件和集成电 路。 该软件的特点是： 命令，在 Pick Devices 左侧窗口中选择所需元件的关键字，然后 放置元件并调整方向和位置以及参数设置，最后进行连线。 1） 经过对程序的运行，并用keil软件编译后，用proteus仿
13、真软件进行 17 / 33 仿真，按下“开始”按钮之前，可以看到数码管上数字子显示为零如图4-4 所 示。 图 4-4 开始状态图 由图 4-4 可以清楚的看到，秒表的初始状态，三位数码管都显示为零。进 行位选的端口也都处于低电位，喇叭也未工作。单片机复位端为低电平。 2） 当按下“开始”时秒表开始计时，秒表开始计时，其状态如图4-4 所 示。 18 / 33 图 4-5 开始计时图 由图 4-5 可以看到，开始计时后，数码管数字在变化，图中为十分之一秒 位的数码管显示情况。 3） 当按下“停止”时秒表停止计时，数码管显示的数字不再变化，如图 4-6所示。 图 4-6 停止状态图 19 / 3
14、3 由图 4-6 可以看到按下“停止”按钮后各个数码管的数字不再变化喇叭也 停止工作。 4） 当按下“清零”时秒表无论是在计时还是在停止状态都一律清零各数 码管全为零，回到初始状态。 20 / 33 5 总结 本设计主要从硬件和软件两个方面结合说明设计的总体思路和实现过程， 预期的设计目的是：能够实现计时的基本功能，正常显示计时。在设计过程 中，曾经遇到很多的障碍，设计图经过许多次的修改最后才定下来，但在调试 的过程中又出现了问题需要修改原理图；在编程那里花费的时间是最多的，编 程的过程是要考虑到程序的可行性和是否与硬件兼容。而能否接好线是本实验 的一大难题。在设计中有好多问题都是因为理论知识
15、不扎实，在有些管脚的置 零置一上，概念的模糊，还有就是对单片机的指令不够熟悉。最近几年，科学 发展很快，单片机应用在工农业生产的许多领域。单片机的研究开发使用也必 将更为热门而经久不衰。 通过毕业设计我有了更深的认识和感触，设计制作的过程中不断的学习才 能有更新的进步。我感觉到到对知识真正的掌握在于应用，这次设计用到了数 字电路基础的知识，微机原理知识，电路基础等，当这些知识深深地结合在一 起的时候，我感觉到了基础知识是如此的重要，把这些零散的知识组合在一起 居然能够实现如此现代化的需求，设计出如此有价值的数字秒表。所以不论在 什么地方，什么岗位我们都要不断学习，学以致用，才能把以后的工作做的
16、更 好。 21 / 33 参考文献 1 吴叶兰等 . 微机原理及接口技术M. 机械工业出版社,2009. 2 张毅刚等 . 单片机原理及应用M. 高等教育出版社,2018. 3 潘新民等 . 微型计算机控制技术M. 电子工业科技大学出版社,2003. 4 陈伟 .MCS-51 系列单片机实用子程序集锦M. 清华大学出版社,2008. 5 谢剑英 . 微型计算机控制技术M. 国防工业出版社,2007. 6 赵负图 . 数据采集与控制系统M. 北京科学技术出版社,2003. 7 王若鲸 . 数据通信系统入门M. 人民邮电出版社,2004. 8 肖忠祥主编 . 数据采集原理 M. 西北工业大学出版社
17、,2003. 9 何立民 . 单片机实用文集M. 北京航空航天大学出版社,2006. 10 张毅刚 .MCS-51 单片机应用设计J.高等教育出版社,2000. 11 楼然苗 . 单片机课程设计指导M. 北京 : 航空航天大学出版社,2007. 12 冯育长 . 等单片机系统设计与实例分析M. 西安 : 西安电子科技大学出版社,2007. 13 牛昱光 . 李晓林 . 单片机原理与接口技术M. 电子工业出版社,2007. 14 李华 .MCS-51 系列单片机实用接口技术J.北京航空航天大学出版社,2018 15 张毅坤等 . 单片微型计算机原理及应用M. 西安电子科技大学出版社,2006.
18、16 戴佳 .51 单片机 C语言应用程序设计实例精讲M. 电子工业出版社,2008. 17 谭浩强 .C 语言程序设计 J.高等教育出版社,2003. 18 何立民 . 单片机应用技术选编M. 北京 : 北京航空航天大学出版社,2007. 19 夏继强等 . 单片机实验与实践程序M. 北京 : 北京航空航天大学出版社,2009. 20 王文伟等 .C 语言程序选编 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社,2009. 21 彭虎 . 微机原理与接口技术M. 北京 : 电子工业出版社,2018. 22 / 33 致谢 23 / 33 附录 1 设计源程序 : HAOMIAO EQU 34H MI
19、AO EQU 35H SHIMIAOEQU 36H ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: CLR C SETB P1.6 SETB P1.5 SETB P1.4 MOV HAOMIAO,#0 MOV MIAO,#0 MOV SHIMIAO,#0 MOV DPTR,#TABLE MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR CLR P1.6 MOV P2,A MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR CLR P1.4 MOV P2,A MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR CLR P1.5 MOV P
20、2,A LCALL KAISHI 24 / 33 LCALL MAIN SHIWEI:SETB P1.5 MOV DPTR,#TABLE 。十秒位显示 MOV MIAO,#0 。使秒位从零位重新循环 INC SHIMIAO MOV A,SHIMIAO CLR C SUBB A,#6 JZ START AJMP MAIN RET TINGZHI: MOV A,#00H 。判断是否有清零指令 MOV A,P3 ANL A,#04H JZ START MOV A,#00H 。判断是否有停止指令 MOV A,P3 CLR C ANL A,#02H LCALL YANSHI JZ MAIN LJMP T
21、INGZHI START1:LJMP START SHIWEI1:LJMP SHIWEI MAIN: SETB P1.5 SETB P1.4 SETB P1.6 MOV A,#00H 。 判断是否有清零指令 MOV A,P3 ANL A,#04H JZ START1 25 / 33 MOV A,#00H 。 判断是否有停止指令 MOV A,P3 CLR C ANL A,#02H JZ TINGZHI MOV DPTR,#TABLE 。 0.1 位秒显示 I NC HAOMIAO 。加一，可查下一位数据 MOV A, HAOMIAO 。 判断是否进位 CLR C SUBB A,#10 JZ MI
22、AOZHEN LCALL YANSHI 。延时 0.1 秒 AJMP MAIN RET 。继续计时 MIAOZHEN: SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1 。秒位显示 MOV HAOMIAO,#0 。使 0.1 秒从零重新循环 INC MIAO 。加一，可查下一位数据 MOV A,MIAO 。判断是否进位 CLR C SUBB A,#10 JZ SHIWEI1 LCALL SND AJMP MAIN 。返回 0.1 秒计 YANSHI:MOV R6,#30 DL2: MOV A,#00H 。判断是否有清零指令 MOV A,P3 ANL A,#04H JZ START1 MOV
23、 DPTR,#TABLE 26 / 33 MOV A,SHIMIAO MOVC A,A+DPTR CLR P1.6 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.6 MOV A,HAOMIAO MOVC A,A+DPTR CLR P1.4 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.4 MOV DPTR,#TABLE1 MOV A,MIAO MOVC A,A+DPTR CLR P1.5 MOV P2,A ACALL YIHAOMIAO SETB P1.5 DJNZ R6,DL2 RET YIHAOMIAO: MOV R7,#250 CV:NOP NOP
24、 DJNZ R7,CV RET KAISHI: MOV A,#0 MOV A,P3 ANL A,#01H JNZ KAISHI 27 / 33 RET SND:SETB P1.0 MOV R1,#1EH DL:MOV R0,#0F9H DL1:DJNZ R0,DL1 DJNZ R1,DL CLR P1.0 RET TABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH, 6FH。0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 TABLE1:DB0BFH,086H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,087H,0FFH,0EFH END 28 / 33 附录 2: 系统原理图 :