多功能电子秒表

2016届课程论文

《单片机原理及应用》

课程设计

《多功能电子秒表》

学生姓名郭君君

学号5011212411

所属学院信息工程学院

专业计算机科学与技术班级16-4班

指导教师孟洪兵

前言

中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。

目录

摘要 (1)

一课程设计目的及意义 (1)

二课程设计题目描述和要求 (2)

三课程设计报告内容 (2)

3.1设计思路 (2)

3.2系统总体方案及硬件设计 (3)

3.2.1系统总体方案 (3)

3.2.2程序流程图 (4)

四子程序模块设计 (5)

五 keil软件仿真图 (6)

六实物图 (6)

总结 (7)

参考文献 (7)

附录 (11)

摘要

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。秒表的出现，解决了传统的由于人为因素造成的误差和不公平性。

本设计的多功能秒表系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、LED数码管以及按键电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计数，并且结合相应的显示驱动程序，使数码管能够正确地显示时间，暂停和中断。我们设计的秒表可以同时记录八个相对独立的时间，通过上翻下翻来查看这八个不同的计时值，可谓功能强大。其中软件系统采用c语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，延时程序，按键消抖程序等，硬件系统利用keil强大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

关键字：单片机；多功能秒表

一课程设计目的及意义

1.1设计目的

设计一个单片机控制的秒表系统。利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、LED数码管以及按键来设计秒表。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时具有开始/暂停，记录，上翻下翻，清零等功能。

1.2设计要求

（1）共四位LED显示，显示时间为00:00~99.99

（2）共五个按键，分别是开始/暂停，记录，上翻，下翻，清零键;

（3）能同时记录多个相对独立的时间并分别显示;

（4）翻页按钮查看多个不同的计时值;

1.3设计意义

（1）通过本次课程设计可以使我们进一步熟悉和掌握单片机内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计的基本步骤和方法。

（2）通过利用AT89C51单片机，理解单片机在自动化仪表中的作用以及掌握单片机的编程方法。

（3）通过设计一个简单的实际应用输入及显示模拟系统，掌握单片机仿真软件PROTEUS的使用方法。

（4）该实验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、功能,并能同时记录多个相对独立的时间利用翻页按钮查看多个不同的计时值,该种秒表在现实生活中应用广泛,具有现实意义。

二课程设计题目描述和要求

题目描述：基于单片机的多功能秒表设计。

要求：开始时，显示“00.00”，第一次按下按钮后开始从00.00-99.99s计时，显示精度为0.01s；对应有5个功能按键第1个按键开始/暂停按钮，第2个按键记录按钮，第3个按键及时上翻按钮，第4个按钮下翻按钮，第5个按钮清零按钮，可同时记录下八组数据。

三课程设计报告内容

了解AT89C51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，显示秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、记录、清零功能，精确到0.01秒。

要求选用定时器的工作方式，画出使用单片机控制LED数码管显示的电路图，并在实验箱实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最后调试秒表起动、停止、记录、清零功能。

3.1设计思路

该实验要求进行计时并在数码管上显示时间,用AT89C51单片机来实现，按设计要求本实验要采用六个按键，其中复位按键在电路中，不需要再用程序控制，在仿真时用不到，其他五个按键可以用I/O端口来控制，写上其对应的程序，延时一秒钟可以用中断来控制，计算好中断次数.要加上防止按键抖动程序，选择好数码管的显示方式，想减少I/O口的使用就用动态，想编程简单就是用静态。

3.2系统总体方案及硬件设计

3.2.1系统总体方案

本系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时计数的原理，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路和显示电路，以及一些按键电路等来设计计数器，将软硬件有机结合起来，其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，硬件系统利用keil强大的功能来实现，简单易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

(1)单片机的选择

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

主要特性：

与MCS-51 兼容；4K字节可编程FLASH存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24MHz；三级程序存储器锁定；128×8位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路

(2)管脚说明

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。