电子秒表时钟设计课程设计

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课程设计报告

课程名称单片机原理与应用

课题名称电子秒表设计

专业电气工程及其自动化

班级电气1101 班

学号 4

姓名刘精菁

指导教师寻大勇

2014 年 6 月19日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称单片机原理与应用

课题电子秒表设计

专业班级电气工程及其自动化

学生姓名刘精菁

学号 4

指导老师寻大勇

审批

任务书下达日期2014年6 月9 日

任务完成日期2014年6月19 日

目录

第一章概述 (7)

1．1 课题的设计要求 (7)

1．2 课题设计的目的和意义 (7)

第二章总体设计方案 (8)

2．1 课题设计说明 (8)

2．2 总体设计思路 (8)

第三章结构框图及工作原理 (9)

3．1 系统结构框架图 (9)

3．2 电路组成及工作原理 (9)

3．2．1 总体设计原理 (9)

3．2．2 单机片的最小系统硬件电路原理图 (10)

第4章各单元硬件设计及计算方法 (12)

4．1 硬件设计 (12)

4．1．1 最小系统设计 (12)

4．1．2 数字钟外围电路设计 (16)

4．2 计算方法 (18)

第五章软件设计及说明 (20)

5、1 软件设计 (20)

5．2 流程图 (21)

第六章调试结果与调试说明 (22)

6．1 调试步骤 (22)

6．2 调试结果 (22)

总结 (23)

参考文献 (24)

附录 (25)

1、程序原理图 (26)

2、程序清单 (26)

第一章概述

1．1 课题的设计要求

本课题以单片机为核心，利用其定时器和6段数码管，设计一个电子时钟。要求有以下功能：

1、开机时，显示时钟；

2、按下菜单键与选择键能进行时钟与秒表的切换。

3、能够实现30个秒表成绩的记录。

4、具有复位功能。

1．2 课题设计的目的和意义

目的：通过课程设计的教学实践，进一步学习、掌握单片机应用系统的有关知识，加深了解单片机的工作原理。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较简单课题的设计练习，可使我们通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。初步掌握简单单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。提高动手实践能力、提高科学的思维能力。

意义：在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，

配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。

第二章总体设计方案

2．1 课题设计说明

利用MSC-51单片机实验平台、韦福汇编软件以及Protues仿真软件编程实现一个可控数字时钟，可以实现秒表、时钟以及复位等基本功能。

2．2 总体设计思路

主要设计思想是：整个系统用单片机为中央控制器，由单片机执行采集时钟芯片的时间信号并通过显示模块来输出信号及相关的控制功能。时钟芯片产生时钟信号，利用单片机的I/O口传给单片机；并通过I/O口实现LED的显示。系统设有6个按键可以对秒表的开始，计数、停止、查看成绩以及秒表与时钟的切换还可以复位时钟。为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些。考虑时钟显示只有4位，且系统没有其他复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的显示。单片机采用AT89S51系列，这种单片机可具有足够的空余硬件资源实现其它的扩充功能。

第三章结构框图及工作原理

3．1 系统结构框架图

3．2 电路组成及工作原理

3．2．1 总体设计原理

本设计实现了时钟、秒表、倒计时、时间调整四大功能。主控器为一块AT80C51单片机，分别用P2.0~P2.5六个功能按键，P20~P24在秒表中为开始、计数、停止、查看成绩的功能；在倒计时钟表示为数位切换、数值加、减、倒计时开始的功能；在时间调整中为数位切换、数值加、减、确定的功能。P0接口连接一个6段数共阴码管，P1.0~P1~5连接片选端，此数码管用来显示各种时间信息；P3口连接

图3-1系统总体框架图

一个1段共阴数码管显示功能选择；另外在单片机上还连接了复位电路以应对程序跑飞问题。

本设计总共利用了单片机一个时钟（T0）资源，一个定时器0中断。软件的设计采用了结构化编程的思想尽可能做到让每个功能模块独立能够很好的配合按键进行操作；主程序中主要检测M_S这个全局变量的设置值以选择作为功能模块的入口，这样就很好的避免了模块之间的交接增强了了功能模块之间的独立性以及程序的可读性

3．2．2 单机片的最小系统硬件电路原理图

图3-2AT89S51最小系统

发光二极管导通时，产生一个正向的工作电流IF，工作电流根据发光二极管的材料、功率等不同，额定电流一般在10～40mA左右，发光二极管导通时的正向压降VF比较大，一般为1.5～3V(普通硅二极管约为0.7V)。因此在正常使用中，为了保证发光二极管在电源电压V的作用下管子的工作电流不超过额定值，必须给发光二极管串联一只限流电阻R，R的阻值可由下式算出：R＝（V-VF）/IF。其中V