基于单片机的多功能秒表设计

光电信息综合设计报告

多功能秒表设计

院(系)名称信息工程学院

专业名称光电信息科学与工程

姓名

学号0

指导教师

2018年5 月20日

摘要

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。本文阐述了基于单片机的多功能电子秒表设计。本设计主要特点就是具有倒计时功能,还可以按圈计时,而且误差在0、01s,就是各种体育竞赛的必备设备之一,另外硬件部分设置了查瞧按键,还具备有定时提醒功能,让您时时刻刻都掌握时间。

本设计的数字电子秒表系统采用STC89C52单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时与记数的原理,结合显示电路、数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现4位LED显示,显示时间99s内,能正确地进行计时,同时能记录10组时间,并在暂停就是对时间进行查询。其中软件系统采用C语言编写程序,包括显示程序,定时中断服务延时程序等,并在KEIL中调试运行,硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现,简单切易于观察,在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

关键字:单片机;数字电子秒表;提醒

目录

1 总体设计方案 (1)

2 硬件设计 (3)

2、1 单片机的选择 (3)

2、2 显示电路的选择与设计 (5)

2、3 按键电路的选择与设计 (6)

2、4 时钟电路的选择与设计 (6)

2、5 系统总电路的设计 (7)

3 软件设计 (9)

3、1 程序设计思想 (9)

3、2 主程序设计 (9)

3、3 中断程序设计 (10)

3、4程序模块设计: (11)

主程序................................................................................... 错误!未定义书签。

(2)停止子程序...................................................................... 错误!未定义书签。

(3)复位子程序...................................................................... 错误!未定义书签。

(4)按键消抖程序.................................................................. 错误!未定义书签。

4 多功能秒表的安装与调试 (11)

4、1 软件的仿真与调试 (15)

4、2 硬件的安装与调试 (15)

4、3 实物调试 (16)

结论 (18)

1 总体设计方案

多功能秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点,在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表,力求结构简单、精度高为目标。

设计中包括硬件电路的设计与系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器,时钟功能,倒计时,计时与显示电路与回零、启动与停表电路等。主控制器采用单片机STC89C52,显示电路采用共阳极LED数码管显示计时时间。

本设计利用STC89C52单片机的定时器/计数器定时与记数的原理,使其能精确计时。利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。P0口输出段码数据,P2口作位扫描输出,P1^0,P1^1,P1^2,P1^3,P1^4口接5个按钮开关,分别实现开始、记录、清除,方向与调整。电路原理图设计最基本的要求就是正确性,其次就是布局合理,最后在正确性与布局合理的前提下力求美观。硬件电路图按照图1-1进行设计。

图1-1 智能秒表显示硬件电路基本原理图

根据要求知道秒表设计主要实现的功能就是倒计时、计时与时钟显示。因此设置了五个按键与四位数码管显示时间,五个按键中,按键1就是开始按钮:可控制系统的开关;按键2为记录按键:在秒表模式运行时,可保存数据,在其她状态时还有复用功能;按键3为清除键:在系统计时时可以复位时间,在查瞧数据、调整时间时,还有其她功能;按键4为方向键,调节时间计时时的正反向;按键5为调整按键:调整与设置时间。利用这五个建来实现秒表的全部功能,而四个位数码管则能显示最多99秒内的计时。

计时采用定时器T0中断完成,定时溢出中断周期为10ms,当一处中断后向CPU发出溢出中断请求,每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一,达到2次就对十毫秒位进行加一,就就是进位0、01,然后按时钟的取值范围进行进位。

再瞧按键的处理。这六个键可以采用中断的方法,也可以采用扫描的方法来识别。

设计中包括硬件电路的设计与系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器,显示电路与回零、启动、查瞧、停表电路等。主控制器采用单片机STC89C52,显示电路采用共阳极LED数码管显示计时时间,五个按键均采用触点式按键。

2 硬件设计

2、1 单片机的选择

本课题在选取单片机时,充分借鉴了许多成形产品使用单片机的经验,并根据自己的实际情况,选择了STC公司的STC89C52。

STC公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作,低廉的价格、超强的加密功能,完全替代87C51/62与8751/52,低电压、低电源、低功耗,有DIP、PLCC、QFP封装,有民用型、工业级、汽车级、军品级等多种温度等级,就是当今世界上性能最好、价格最低、最受欢迎的八位单片机。

STC89C52R为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器,采用工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

单片机的外部结构

STC89C52单片机采用40引脚的双列直插封装方式。图2-1为引脚排列图, 40条引脚说明如下:

主电源引脚Vss与Vcc

① Vss接地

② Vcc正常操作时为+5伏电源

外接晶振引脚XTAL1与XTAL2

① XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,就是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。

② XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。就是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。

图2-1 单片机引脚图

控制或与其它电源复用引脚RST/VPD,ALE/PROG,PSEN与EA/Vpp