单片机秒表设计..

郑州科技学院

单片机课程设计

题目

学生姓名

专业班级

学号

院（系）

指导教师

完成时间 2015年1月9日

郑州科技学院

单片机课程设计任务书

专业11电科班级 1班学号 201131006 姓名李军

一、设计题目电子秒表

二、设计任务与要求

基本功能：

1．使用A T89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使秒表其能精确计时。

2．能够稳定显示并能准确计时，计时精度达到0.01秒，最大计时59-59-99。

3．能够实现开始、暂停、清零、保存、读取的功能

三、主要参考文献

[1] 艾运阶.单片机项目教程．北京：北京理工大学出版社,2011

[2] 李泉溪.单片机原理与实例仿真．北京：北京航空航天大学出版社,2009

[3] 江世明.基于Protues的单片机应用技术．北京：电子工业出版社,2009

[4] 李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）．北京：北京航空航天大学出版社,2006

[5] 孙育才.MCS-51 系列单片微型计算机及其应用．广东：东南大学出版社,2009

四、设计时间

2014 年12 月29日至2015 年1月9 日

指导教师签名：

年月日

目录

前言 (1)

1 课程设计的目的及要求 (2)

1.1 课程设计的目的 (2)

1.2 课程设计的任务 (2)

1.3 课程设计的要求 (2)

2 设计的方案及论证 (2)

2.1 方案设计 (2)

2.2 方案选择 (3)

2.3 方案确定 (4)

3 硬件电路设计 (5)

4 软件设计 (5)

4.1 主要模块流程图 (6)

4.2 程序的主要模块 (6)

5 电路仿真 (7)

6 电路的焊接与调试 (8)

6.1 电路的焊接 (8)

6.2 电路的调试 (9)

7 总结 (11)

参考文献 (12)

附录1：总体电路原理图 (13)

附录2：元器件清单 (14)

附录3：编码程序 (15)

前言

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。

人们在日常生活中，有很多时候要精确地计算时间，但往往因为人为因素造成人们不愿意看到的误差。本设计利用AT89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其能精确计时。计时精度达到0.01s，P1口P2口接数码管显示功能，P3.4、P3.5、P3.6、P3.7分别接四个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零、保存、读取的功能。显示电路由两个四位共阴极数码管组成。

电子秒表精确度的提高，使它的运用越来越广泛，它解决了传统的由于计时精度不够造成的误差和不公平性是各种体育竞赛的必备设备之一。

1 课程设计的目的及要求

1.1 课程设计的目的

(1) 掌握51单片机的基本使用方法和相关电子器件的应用。

(2) 掌握键盘的使用，灵活运用中断。

(3) 掌握Proteus的仿真与调试。

(4) 秒表具有启动/停止、保存、读取、复位功能。

(5) 单片机为控制核心，实现方案设计、电路的设计、程序设计，并在PROTEUS电子设计平台实现仿真。

1.2 课程设计的任务

本设计是基于AT89C51数码管显示的电子秒表，利用AT89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，使其计时精度达到0.01s，P1口P2口接数码管显示功能，P3.4、P3.5、P3.6、P3.7分别接四个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零、保存、读取的功能。

1.3 课程设计的要求

(1) 设计基于单片机AT89C51数码管显示的电子秒表。

(2) 通过按键控制开始、清零、暂停和停止能够准确计时并显示。

(3) 开始显示00-00-00。

(4) 最大计时59-59-99，最大精确到0.01秒。

2 设计的方案及论证

2.1 方案设计

(1) 在性价比满足应用系统要求的基础上，选择更可靠、更熟悉的

单片机，缩短研制周期。

(2) 尽可能选择较成熟的典型应用电路，以提高系统的可靠性。

(3) 单片机内部的资源与外部扩展资源应在满足应用系统设计要求的基础上留有余地，为进一步升级和扩展其功能提供方便。

(4) 应充分结合软件方案统筹考虑硬件结构，通常硬件功能较完善，其相应的软件就简单，但硬件成本较高；而硬件功能略低，其相应的软件就复杂。实际中应尽量以软件替代硬件来降低成本。

2.2 方案选择

在方案选取的时候有两个方案可以选：方案一如图2-1所示，能够最大显示99秒，精确度为1秒，具有开始/暂停,复位功能。

图2-1方案一原理图

方案二如图2-2所示，能够最大显示59-59-99，精确度为0.01秒。具有开始/暂停、复位、保存、读取功能。

图2-2方案二原理图2.3 方案确定

总体设计案如图2-3所示:

图2-3方案总体设计

我们选用较熟悉的具有内部程序存储器的AT89C51单片机作为主控电路。选用时钟电路、复位电路和AT89C51单片机组成最小控制系统，再通过按键电路控制显示电路来组成的硬件电路。

通过分析与比对，我们选用方案二，它能够精确0.01秒，并且能够显示时间更长，具有开始/暂停，复位，保存，读取功能。

3 硬件电路设计

本次课程设计是基于单片机的秒表设计，其中硬件电路采用AT89C51单片机的定时器/计数器定时和记数的原理；时钟电路及复位电路组成的最小控制系统，复位电路采用上电复位；显示模块是采用两个共阳极数码管；按键电路包含四个按键开关及74ls08与门芯片，四个开关分别具有开始/暂停，复位清零，保存数据，读取数据的功能，与门芯片与四个开关相与，然后接入外部中断接口。

与门芯片真值表如图3-1所示:

图3-1 74ls08真值表

4 软件设计