基于单片机的00秒-99秒的秒表设计讲解

工程技术学院

课程设计

题目：用单片机AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”专业：电气工程及其自动化

年级： 2009级

学号： 20091447 20091414 20091444 姓名：付忠林梁宗林李座

指导教师：杨彦鑫

日期： 2012年12月12日

云南农业大学工程技术学院

目录

一、设计题目和要求： (2)

二、设计目的： (3)

三、设计内容： (4)

四、课程设计心得体会 (21)

五、参考文献 (22)

六、课程设计指导教师评审标准及成绩评定 (23)

附件1：秒表原理图（实际接线图） (24)

附件2:仿真图1 (25)

附件3：仿真图2 (26)

一、设计题目和要求：

题目三：秒表

应用AT89C51的定时器设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时间为00～99s，每秒自动加1，设计一个“开始”键，按下“开始”键秒表开始计时。设计一个“复位”键，按下“复位”键后，秒表从0开始计时。

任务安排：李座负责绘制电路原理图；梁宗林负责收集资料及电子版整理；付忠林负责程序和仿真。

二、设计目的：

1.进一步掌握AT89C51单片机的结构和工作原理；

2.掌握单片机的接口技术及外围芯片的工作原理及控制方法；

3.进一步掌握单片机程序编写及程序调试过程，掌握模块化程序设计方法；

4.掌握PROTEUS仿真软件的使用方法；

5.掌握LED数码管原理及使用方法。

6.掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。

7.通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

8.该课程设计通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零、复位功能，并同时可以用数码管显示。

三、设计内容：

了解8051芯片的的工作原理和工作方式，使用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、清零功能，精确到1秒。

AT89C51单片机的主要工作特性：

·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；

·内含28字节的RAM；

·具有32根可编程I/O线；

·具有2个16位可编程定时器；

·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构；

·具有1个全双工的可编程串行通信接口；

·具有一个数据指针DPTR;

·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式；

·具有可编程的3级程序锁定定位；

AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.

AT89C51各部分的组成及功能：

1.单片机的中央处理器（CPU ）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。

（1） 运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU 、

振荡器和时钟电路

数据存储器 128字节 程序存储器 14KB CPU

两个16位定时器 计数器

中断 控制

总线扩展控制器 并行可编程 I/O 口 可编程 串行口

内部总线

外部中断 扩展控制

P0 P1 P2 P3 RXD TXD B 寄存器 AC CC 暂存器2

暂存器1 PSW ALU 片内ROM

地址寄存器 PC 增量器 程序计数

器

PC 指令寄存器 指令译码器 定时及 控制

逻振荡

器

XTAL1 XTAL2 PSEN ALE EA

RST

2.累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。

(1) ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。

暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。

累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。

B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。

（2）控制器

控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H.

(3)存储器

单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。

（4）外围接口电路

AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。

AT89C51的工作原理：

3.引脚排列及功能

AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。