99秒秒表课程设计

目录第1章 99秒秒表设计背景及目的要求 (1)1.1 99秒秒表设计背景 (1)1.2 设计目的 (1)1.3硬件选择 (1)第2章设计方案及基本原理 (3)2.1 预备知识 (3)2.2 LED显示原理 (3)2.3 元器件选择 (3)2.4 系统设计 (3)2.5硬件工作原理 (4)2.6 硬件连接 (5)第3章程序设计 (6)3.1设计步骤 (6)3.2程序代码 (7)第4章调试结果及分析 (8)4.1 调试结果 (8)4.2 结果分析 (8)第5章结论与体会 (9)参考文献 (10)附录 (11)第1章 99秒秒表设计背景及目的要求1.1 99秒秒表设计背景目前，单片机正朝着高性能和对品种方向发展，趋势是进一步向着CMO化，低功耗，小体积，大存量，高性能，低价格和外国电路内装化等几个方面发展。

单片机应用的重要意义还在于他从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。

这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。

单片机模块中最常见的是秒表、数字钟等显示时间类的装置，此装置是一种用数字电路实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

此设计利用凌阳科技公司的凌阳16位单片机SPCE061A为主控芯片，充分利用61板上面的三个按键，完成一个简易的现实系统——99秒秒表。

61板是一套完整的16位单片机开发系统，可直接把程序下载到61板上进行调试和封装。

集成度高、运算速度快、体积小、运算可靠、价格低廉，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能仪器仪表、网络技术等方面得到广泛应用。

1.2 设计目的随着单片机应用的日益广泛，在校学生加强对单片机的认识和动手能力，已经是非常重要的一项锻炼。

课程设计就是为加强实践机会、培养学生动手能力的一个重要环节，将理论知识与实际联系起来的一个关键机会。

本课程设计的基本要求是：1. 掌握LED数码管原理及使用方法。

2. 掌握61板的使用方法。

3. 初步掌握SPCE061A单片机汇编语言一般编程技巧。

4. 初步掌握61板系统调试的一般步骤及方法。

1.3硬件选择装有Windows系统和μ’nSP™ IDE仿真环境的PC机一台，μ’nSP™ 十六位单片机实验箱一个。

本设计用到的实验箱硬件模块为：SPCE061A核心及周边电路模块（包含32个I/O口），LED数码管。

做此实验用51板也可以，因为51板也提供了相应的LED模组，因为实验室里面给我们提供了61板，所以我决定选用SPCE061A 单片机实验箱。

1.4 设计内容本装置将实现0-99的计数，每一秒钟，计数器将加1，在数码管上显示当前计数值，并可用键盘按制计数的起始，以及归零。

具体要求如下：1. 开机时数码管显示00。

2. 每一秒钟，计数器自动加1。

3. 按键控制计数，分别控制开始计时、停止计时和归零，功能分配如下：表1-1按键功能分配按键功能描述KEY1 开始计时KEY2 停止计时KEY3 归零第2章设计方案及基本原理2.1 预备知识1.熟悉凌阳单片机的工作原理。

（1）I/O口的使用原理和设置；（2）定时器或时基的设置、使用；（3）中断的设定。

2.了解数码管的显示原理。

3.熟悉键盘扫描原理。

4.熟悉汇编语言或C语言。

2.2 LED显示原理静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将所要显示的数据送出后就不再管，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次新数据，显示数据稳定，占用很少的CPU时间。

动态显示需要CPU时刻对显示器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用的CPU时间多。

这两种显示方式各有利弊；静态显示虽然数据稳定，占用很少的CPU时间，但每个显示单元都需要单独的显示驱动电路，使用的硬件较多；动态显示虽然有闪烁感，占用的CPU时间多，但使用的硬件少，能节省线路板空间。

基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片排列而成的，可实现0～9的显示。

LED数码管是由发光二级管显示字段组成的显示器，有8段和“米”字段之分，这种显示器有共阳级和共阴极两种。

所谓共阳方式是指笔画显示器各段发光管的阳极（即P区）是公共的，而阴极互相隔离。

所谓共阴方式是笔画显示器各段发光管的阴极（即N区）是公共的，而阳极是互相隔离的。

2.3 元器件选择61板一个，共阴极2位LED数码管一个，电路板一个，8050三极管二个，1k的电阻8个，33k电阻2个，导线若干，排针（10位）2个。

2.4 系统设计根据设计题目的要求分析，并考虑到题目的可扩展性，可将系统分成两大部分： 1. 时间的产生和显示。

2. 按键控制计数起始、归零。

根据系统的功能现选择61板作为单片机控制处理部分，利用一2位LED 作为显示部分，而按键采用61板上自带的三个按键，如图2-1所示。

图2-1 系统框图2.5硬件工作原理两位数的显示采用的是一个2位共阴极LED 数码管（LG5621AH ），连接方法是SPCE061A 的IOB0-IOB6接LED 焊接板的A-G ，小数显示部分可以省略不要；IOB8-IOB9分别接LED 的位选COM1、COM2，电路原理图如图2-4。

LED 与SPCE061A 的引脚连接如表2-1。

采用凌阳大学计划的LED 键盘模组和61板搭配可以很容易的完成这个课程设计的题目。

它的连结图如图所示，IOB 的低八位控制数码管显示段位，高八位控制点亮哪一个数码管。

表2-1 LED 引脚连接表SPCE061A LED 模块SPCE061A LED 模块 IOB8 A IOB0 COM1 IOB9 B IOB1 COM2 IOB10 C IOB11 D IOB12 E IOB13 F IOB14GIOB SPCE061A 精简开发版Key1 Key2 Key3秒2.6 硬件连接采用凌阳大学计划的LED 键盘模组和61板搭配可以很容易的完成这个课程设计的题目。

它的连结图如图所示，IOB 的低八位控制数码管显示段位，高八位控制点亮哪一个数码管。

图2-2 LED 键盘模组和61板连接图61板IOA0—7IOB8—15IOA8—15KEY1 KEY2 KEY3 KEY4 KEY5 KEY6 KEY7 KEY82*4KEYIOBO —7 1*8KEY显示器片选 显示器段选 按键状态跳线 数码管1 数码管1 数码管1 数码管1 数码管1 数码管1 发光二极管第3章 程序设计3.1设计步骤根据设计要求的功能，程序主要分为三部分，即： （1）计时显示部分； （2）秒计时部分； （3）按键控制部分。

（4）程序主流程主要完成键盘扫描、计时处理、键值分支控制的任务，流程图如图所示：图3-1 主程序流程图开始初始化数据、以及中断、键盘等扫描键盘，针对键值分支Key1 开始计时Key2 停止计时 Key3 清零计时数据处理，格式 化显示 清看门狗显示部分是在IRQ4的1KHz 中断中控制显示的，采用动态扫描的方式，1KHz 的时基中断每1ms 进一次中断，在中断中对2ms 计数器i 进行累加，当i 从0累加到2时，则刚好为2ms ，此时更新一个位的LED 显示，并对i 进行清零；当下一次累计到2ms 时，则会再更新显示下一位LED 数码管，当更新到最后一位时，返回重第一位开始更新；依此循环更新显示，而更新显示的数据保存在缓冲区当中，用户需要更新显示的数据时，只需要改变对应的缓冲区中的数据即可。

具体流程图如下。

秒计时采用IRQ5的2Hz 时基中断进行计时，流程图如图3-3所示。

键盘输入利用61板自带的三个按键，输入的端口为IOA0—IOA2。

图3-2 IRQ4 1KHz 时基中断流程 图3-3IRQ5 2Hz 时基中断流程图3.2程序代码 见附录IRQ5是否是 2HZ 中断计时器自加一 清中断标志计时器>=200计时器清零结束IRQ4 1KHZ2ms 计数器 i++ i>=2更新显示一位 LED结束第4章调试结果及分析4.1 调试结果本装置将实现0-99的计数，每一秒钟，计数器将加1，在数码管上显示当前计数值，并可用键盘按制计数的起始，以及归零。

具体要求如下：1. 开机时数码管显示00。

2. 每一秒钟，计数器自动加1。

3. 按键控制计数，分别控制开始计时、停止计时和归零，功能分配如下：按KEY1开始计时数码管显示从00开始计时到99结束再从00开始循环;按KEY2 停止计时数码管显示当前数值;按KEY3归零;按KEY4复位.4.2 结果分析本设计应该熟悉凌阳十六位单片机系统板－61板的基本构成，掌握LED数码管原理及使用方法，掌握61板的使用方法，初步掌握SPCE061A单片机汇编语言一般编程技巧，初步掌握61板系统调试的一般步骤及方法。

设计结构现实：开机时数码管显示为00，每一秒钟计数器自动加一，按KEY1键开始计时，按KEY2键停止计时并现实当前数值，按KEY3键归零。

第5章结论与体会设计结论：1.在设计中我遇到了数码管各脚个借口不知道如何连接和对单片机汇编语言不熟悉程序编写困难等问题。

2.我采用的方法是用万用表逐一测试管脚确定abcdefg脚的编号和通过光盘盒网站中相关资料进行学习。

3.此设计的优点是思路清晰、连接简单。

缺点是LED引脚确认麻烦。

4.我建议在LED引脚应先标志出来，增加单片机软件程序智能的对进制进行转换，除去繁冗的进制计算。

心得体会：课程设计终于结束了，最初的目的是想学到一些对将来就业很有实质性帮助的东西。

结果还算可以接受，虽然说与预期的有不少出入，但锻炼自己这个主要目标算是达成了。

通过这次课程设计，我对如何完成一项实际的计划有了进一步的认识，对如何加强自己的合作能力有了更进一步的思考。

通过这次课程设计，我想下学期的毕业设计会少点困难，以后在工作中也能够有更多的经验好借鉴。

在这段日子里，我实践、思考、反思、总结，所得收获都已经成为大学生涯中的宝贵财富。

或许大学生活中的片断随着岁月的流逝难免被遗忘，但是这段课程设计的日子相信仍会是记忆深刻，它作为我们走向社会的第一步，承载了即将面对现实和挑战的心情，必将难忘。

参考文献[1] 于海生.微型计算机控制技术[M].清华大学出版社，1999-6.[2] 孙涵芳.MCS-51系列单片机原理及应用[J].北京航天大学出版社，1996-4.[3] 黄正瑾.综合电子设计与实践[M].东南大学出版社，2002-3.[4] 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础[M].北京航空航天大学出版社，2005.[5] 周立功.单片机实验与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.附录#define P_INT_Clear (volatile unsigned int *)0x7011#define P_INT_Ctrl (volatile unsigned int *)0x7010#define ClearWDog (*((volatile unsigned char *) 0x7012))=1extern struct clock *clkset;extern struct clock a;#include "hardware.h"Unsigned inti=0,j=0,k=0,sensor2=0,flag,minute=0,guest=0; extern PlayFlag,iShow[4],key,iCounter;void BREAK(void) __attribute__ ((ISR));void BREAK(void){}void FIQ(void) __attribute__ ((ISR));void FIQ(void){if(*P_INT_Ctrl==0x2000){*P_INT_Clear=0x2000;}}void IRQ0(void) __attribute__ ((ISR));void IRQ0(void){}void IRQ1(void) __attribute__ ((ISR));void IRQ1(void){ }void IRQ2(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ2(void){}void IRQ3(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ3(void){}void IRQ4(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ4(void){i++;if(i>=2){F_numLED_Ctrl(j,iShow[j]);j++;if(j==2) j=0;i=0;}*P_INT_Clear=0x0040;}void IRQ5(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ5(void){if(*P_INT_Ctrl&0x0004){*P_INT_Clear=0x0004;iCounter++;if(iCounter>=200) iCounter=0;}}void IRQ6(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ6(void){}void IRQ7(void) __attribute__ ((ISR)); void IRQ7(void){}。