秒表系统设置课程设计.doc
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1、课 程 设 计 说 明 书学生姓名: 学 号: 学 院: 专 业: 电子信息工程 题 目: 专业综合实践之硬件部分: 基于单片机的秒表系统设计 指导教师: 职称: 2013 年 12 月 16 日课程设计任务书 13/14 学年第 一 学期学 院: 专 业: 电子信息工程 学 生 姓 名: 学 号: 课程设计题目: 专业综合实践之硬件部分: 基于单片机的秒表系统设计 起 迄 日 期: 2013年12 月16 日2013年 12 月 29 日 课程设计地点: 无损楼201,510 指 导 教 师: 系 主 任: 下达任务书日期: 2013 年12 月 16日课 程 设 计 任 务 书1设计目的:
2、基于C51单片机和时钟芯片,设计一个秒表系统。使学生将掌握的硬件理论知识与实践结合,提高学生的科研、综合创新能力。2设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等): 任务要求:1、掌握和熟悉单片机系统的开发环境KEIL C51和相应的软件;2、掌握时钟芯片,基于单片机设计设计一个秒表;3、 设计一个2位LED数码显示“秒表”,显示时间为0099秒,每秒自动加一,并采用动态显示方式;设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。4、掌握I2C总线的工作原理;5、基于实验箱对系统进行仿真和程序调试;6、基于PROTEL99或altium deisigner 绘制系统的原理图和制版图。3设计工
3、作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等:系统的硬件原理图和制版图; 基于实验箱调试成功的系统软件程序和界面; 设计说明书 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献:(5篇以上)5设计成果形式及要求: 硬件原理图、部分程序、设计说明书6工作计划及进度:2013年12 月16 日 2013年12月 18日:查相关的资料,熟悉单片机开发环境; 12 月19 日 12 月20日:在教师指导下完成系统方案和电路设计;12月21日 12 月 27日:完成程序的调试,下载、调试,系统的优化;12月 28 日:完成课程设计说明书的纂写和修改;12月 29 日 : 答辩系主任审查意
4、见: 签字: 年 月 日摘要本设计是一个由AT89C51单片机控制,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及按键计时的多功能秒表系统。单片机目前已经无处不在,与我们生活密不可分并渗透入生活的各个方面。单片机的特点是体积小,集成度高,其内部的结构是普通的计算机系统的简化。在增加一些外围电路之后,就能成为一个完整的系统。在众多单片机中,MCS-51系列单片机具有系统结构完整,特殊功能寄存器规范化以及指令系统的控制功能强等特色,使起成为单片机中的主流机型。在这个设计中我们是以AT89C51单片机为主要器件利用它的定时器/计数器定时和记数的原理,结合7809电源提供的
5、+5V稳压电压,上电加按钮复位电路,晶体振荡电路,由P0口驱动的LED动态显示电路,键盘电路完成多功能秒表的设计。这个多功能秒表系统能够实现两位LED显示,显示的时间为0099秒,每秒自动加1,能正确地进行计时。还具有快加和复位功能,基本上实现了老师的要求。我们使用汇编语言来编写程序,采用模块化程序设计方法,主程序有多个子程序构成,这些子程序可以单独的设计,调试和管理,其中包括加1子程序、快加子程序,复位子程序和显示子程序等。将源程序代码在WAVE中进行编译和调试,硬件系统利用Proteus软件来实现,可以方便的看到运行结果。 关键词:多功能秒表、单片机、子程序模块、Proteus仿真。目录第
6、一章:设计任务11.1 设计思路及描述11.1.1 设计题目11.1.2 设计内容11.1.3 设计目的11.1.4 设计工作21.1.5 设计意义2第二章:AT89C51芯片22.1 AT89C51芯片的概述22.2 主要特性32.3 管脚说明32.4 振荡器特性52.5 芯片擦除6第三章:秒表系统程序63.1 秒表系统设计思路63.1.1 秒表系统设计题目73.1.2 秒表系统设计内容提要73.2 秒表系统原理图83.3秒表系统流程图83.4 秒表系统程序93.5在Proteus环境下的仿真图153.6仿真结果16第四章:课程设计心得体会17总 结18参 考 文 献19第一章:设计任务1.
7、1 设计思路及描述该实验要求进行计时并在数码管上显示时间,则可利用DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的芯片74LS47(芯片的功能类似于芯片AT89C51,其管脚功能也和AT89C51的管脚功能类似)中的P3.2管脚做为外部中断0的入口地址,并实现“开始”按键的功能;将P3.3做为外部中断1的入口地址,并实现“清零”按键的功能;将P3.0做为数据信号DATA输入的入口地址;将P3.1做为时钟信号CLK输入的入口地址。其中“开始”按键当开关由1拨向0(由上向下拨)时开始计时;“清零”按键当开关由1拨向0(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。1.1.1 设计题目秒
8、表系统设计用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”,显示时间为0099秒,每秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。1.1.2设计内容用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”,显示时间为0099秒,每秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。按键说明:按“开始”按键,开始计数,数码管显示从00开始每秒自动加一;按“复位”按键,系统清零,数码管显示00;按“暂停”按键,系统暂停计数,数码管显示当时的计数。1.1.3设计目的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
9、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。1.1.4 设计工作根据相关的单片机材料,利用所学的单片机知识,结合DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的软件和硬件(集成电路芯片74LS47,七段数码管,开关电路及时钟信号电路,按键等),编写能够实现该项目的软件程序,最后将软、硬件有机的结合起来,进行有效的调试,达到完成该实验课程设计的目的要求。 1.1.5设计意义该实验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。第二章:AT89C51芯片2.1 AT89C5
10、1芯片的概述AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图212.2 主要特性与MCS-51 兼容 、4K字节可编程闪烁存储器、寿命:1000写/擦循环,数据保留时间:10年
11、、全静态工作:0Hz-24Hz、三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源, 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2.3 管脚说明VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器
12、能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出
13、其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 /WR(
14、外部数据存储器写选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是
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