单片机原理与应用课程设计说明书

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单片机原理与应用课程设计说明书

题目：基于51单片机的秒表设计

系部：信息与控制工程系

专业：测控技术与仪器

班级：11级1班

学生姓名: xxx 学号: xxxxxxxxxx

指导教师: xx

2013年12月12日

目录

1 设计任务与要求 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 设计要求 (1)

2 设计方案 (1)

2.1 设计思路 (1)

2.2 使用器件、芯片 (1)

2.2.1 微控制器stc89c52 (1)

2.2.2 移位寄存器74ls164 (2)

2.2.3 共阳极数码管 (3)

2.2.4 看门狗芯片MAX813 (3)

2.2.5 串口下载芯片MAX232 (4)

3 硬件电路设计 (5)

3.1 显示电路 (5)

3.2 复位电路 (5)

3.3 串口下载电路 (6)

4 主要参数计算与分析 (6)

4.1 定时初值计算 (6)

4.2 段码对照 (7)

5 软件设计 (7)

6 调试过程 (8)

6.1 软件仿真 (8)

6.2 硬件调试 (8)

7 结论 (8)

8 附录 (9)

9参考文献 (14)

1 设计任务与要求

1.1 设计任务

利用51单片机的定时计数器设计一个秒表，其中设有一个按键，定时器工作在方式1。当第一次按下按键时，定时器开始计时。第二次按下按键时，停止计时并计算两次按键的时间间隔，送显示器显示。第三次按下按键时定时器清零，等待下一次按键。

1.2 设计要求

设计三位数码管最长显示59.9s，设置一个按键式开关能够实现上述三次按键功能。

2 设计方案

2.1 设计思路

根据设计要求，实验电路可由89c52单片机内部定时器/计数器定时和记数的功能来实现计时，并由74ls164作为串入并出的数据输出驱动3位LED数码管段选端。

对52单片机进行程序烧录时还需使用max232作为串行接口通信的电平转换芯片。

根据设计内容，需要单片机时钟频率转换到秒的单位，以及对按键输入产生对应的反应和3位数码管输出位的显示及位选显示的延迟。因此程序应由按键读取和输出段码转换及延迟程序组成。

2.2 使用器件、芯片

2.2.1 微控制器stc89c52

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞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。

图2-1 stc89c52管脚图

2.2.2 移位寄存器74ls164

74ls64是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0 是两个数据输入端（DSA和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。

图2-2 74ls164管脚图

表2-1 74ls164管脚说明

2.2.3 共阳极数码管

3位八段共阳极数码管作为显示，其中只需第二位显示小数点，其余两位所有计时段小数点不显示。

图2-3 数码管LED-SP41056内部结构图

2.2.4 看门狗芯片MAX813

看门狗电路的应用，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平（或低电平），这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片

机发生复位。即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。

（1）工作电源端（VCC）：接+5V电源。

（2）电源接地端（GND）：接0 V参考电平。

（3）复位信号输出端（RST）

上电时，自动产生200 ms的复位脉冲；手动复位端输入低电平时，该端也产生复位信号输出。

图2-4 max813管脚图

2.2.5 串口下载芯片MAX232

ＭＡＸ２３２芯片的作用是将单片机输出的ＴＴＬ电平转换成ＰＣ机能接收的２３２电平，将ＰＣ机输出的２３２电平转换成单片机能接收的ＴＴＬ电平，实现计算机与单片机之间的串行通信。

图2-5 MAX232管脚图3 硬件电路设计

3.1 显示电路

图3-1 显示电路3.2 复位电路

图3-2 复位电路

3.3 串口下载电路

图3-3 串口下载电路

4 主要参数计算与分析

4.1 定时初值计算

晶振频率采用fosc=12MHZ，Tcy=1÷（12×）×12=1us。选定定时器T0。

数码管为三位，前两位设为秒计时，最低一位计时满100ms变化一次数，数字从0-9循环显示。当计时满1s时，第二位开始显示，数字依然是从0-9循环显示。第二位满10时，最高位开始从0-5显示，满6时，最多显示60s。此处选择工作方式1。

方式1的定时时间为65.536ms，选择定时器T0，方式1，设定T0的定时时间为10ms,每隔10ms中断一次，中断10次即为0.1s。