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基于单片机的数字秒表设计.rar

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    编号:20181030002153118    类型:共享资源    大小:1.13MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 单片机 数字 秒表 设计
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    贵州大学本科毕业论文(设计) 第 I 页贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计) ,是在导师的指导下独立进行研究所完成。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。特此声明。论文(设计)作者签名: 日 期: 贵州大学本科毕业论文( 设计 ) 第 II 页目录摘 要 ..............................................................................................IV绪 论 ................................................................................................11 硬件设计 ......................................................................................31.1 总体方案的设计 ........................................................................31.2 单片机的选择 ............................................................................41.3 显示电路的选择与设计 ............................................................71.4 按键电路的选择与设计 ............................................................91.5 时钟电路的选择与设计 ..........................................................111.6 复位电路的选择与设计 ..........................................................121.7 系统总电路的设计 ..................................................................152 软件设计 ....................................................................................162.1 程序设计思想 ..........................................................................162.2 系统资源的分配 ......................................................................162.3 主程序设计 ..............................................................................172.4 中断程序设计 ..........................................................................183 数字电子秒表的安装与调试 ....................................................23贵州大学本科毕业论文(设计) 第 III 页3.1 软件的仿真与调试 ..................................................................233.2 硬件的安装与调试 ..................................................................233.3 系统程序的烧录 ......................................................................243.4 数字电子秒表的精度调试 ......................................................25结 论 ..............................................................................................27参考文献 ..........................................................................................28附录 A 程序 ...................................................................................29附录 B 电路原理图 .......................................................................33贵州大学本科毕业论文 (设计) 第 IV 页基于单片机的数字秒表设计摘 要近年来随着计算机在社会领域飞速发展,单片机的应用正在不断的走向深入。时间是日常生活、化工、石油、工业、医学、环境保护等领域最常遇到的一个物理量。测量时间的基本方法是使用秒表直接测量。其中秒表的精度是人们最关心的,这就要求它的计时最小单位足够小,显示模块的灵敏度足够高。本论文是设计一个基于单片机的数字电子秒表。为解决传统的由于计时精度不够造成的误差和不公平性设计,计时精设计为 10ms,是各种体育竞赛的必备设备之一。本设计的数字电子秒表系统采用为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED 八段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,使得系统能够实现六位 LED 显示,显示时间为0~99.99 秒,计时精度为 10ms 秒,能正确地进行计时,同时能记录一次时间,并在下一次计时后对上一次计时时间进行查询。其中软件系统采用汇编语言编写程序,包括定时中断服务,显示程序,延时程序,外部中断服务程序等。[关键词]:秒表;单片机;LED 八段数码管贵州大学本科毕业论文(设计 ) 第 V 页Based on SCM digital stopwatch designabstractIn recent years, with the computer in the social sector is developing rapidly, and the application of SCM ongoing towards deeper. Time is the daily life, chemical, petroleum, industrial, medical and environmental protection etc most frequently encountered a physical quantities. The basic methods of measuring time is to use a stopwatch measured directly. Among them the people most accuracy is exhibiting about, this requires its timing minimum unit is small enough, display module sensitivity is high enough. This paper is based on single chip is to design a digital electronic stopwatch. To solve the traditional because timing precision insufficient errors and unfairness design, timing 10ms, is pure design for the necessary equipment of one of sports contest. The designed digital electronic stopwatch system USES as the center device, using its timer/counter timing and count theory, combined with display circuit, LED erection of digital tube, and external interruption circuit to design timer. The soft and hardware organically, and makes the system can realize six LED display, display time is 0 ~ 99.99 seconds, timing 10ms seconds, can for precision correctly to the time, at the same time to record a time clock, and in the next to last time after time undertakes inquiring. Among them software system USES assembly language program, including timing interrupt service, show program, delay program, external interrupt service routine, etc. [key words] : a stopwatch; SST89E516RD microcontroller; 贵州大学本科毕业论文(设计) 第 1 页绪 论秒表计时器是电器制造,工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器,它广泛应用于各种继电器、电磁开关,控制器、延时器、定时器等的时间测试。2004 年 8 月 28 日 15 点 15 分,中国选手孟关良/杨文军在雅典奥运会男子500 米划艇决赛中,以 1 分 40 秒 278 的成绩获得中国在雅典奥运会的第 28 金。这是中国皮划艇项目的第一枚奥运金牌,也是中国水上项目在历届奥运会上所获得的第一枚金牌。孟关良/杨文军的成绩比获得银牌的古巴选手只快了 0.072秒,以至于两人在夺冠之后还不敢相信。在现在的体育竞技比赛中,随着运动员的水平不断提高,差距也在不断缩小。有些运动对时间精度的要求也越来越高,有时比赛冠亚军之间的差距只有几毫秒,因此就需要高精度的秒表来记录成绩。本设计利用 8051 单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,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,P2.0-P2.4口作列扫描输出,P1.1 、 P3.2、P3.3、P2.5 分别接四个按钮开关,分别实现开始、暂停、清零和查看上次时间的功能。显示电路由五位共阴极数码管组成。初始状态下计时器显示 00.00,当按下开始键时,外部中断 INT1 向 CPU 发出中断请求,CPU 转去执行外部中断 1 服务程序,即开启定时器 T0。计时采用定时器 T0 中断完成,定时溢出中断周期为 1ms,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 10 次就对十毫秒位进行加一,依次类推,直到 99.99 秒重新复位。在计时过程中,只要按下暂停键,外部中断 INT0 向 CPU 发出中断请求,CPU 转去执行外部中断 0服务程序,即关闭定时器 T0,调用显示程序,实现暂停功能,同时将此次计时时间存入寄存区。然后对 P1.1 进行扫描。当 P1.1 按下时就跳转回主程序。等待下一次计时开始。在按下暂停键时,将此时的计时时间存入中间缓存区,当再次按下开始键时,则讲中间缓存区的数据转入最终缓存区。秒表停止后对查看键 P2.5 进行扫描,P2.5 按下为低电平时,调用最终缓存区的数据进行显示,即显示上一次计贵州大学本科毕业论文(设计) 第 2 页时成绩。当 P2.5 位高电平时,调用显示缓存区的数据进行显示,即显示当此计时的成绩。根据以上设计思路从而实现数字电子秒表的计时和查看上一次计时时间的功能。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 3 页1 硬件设计1.1 总体方案的设计数字电子秒表具有显示直观、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和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器,计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。主控制器采用单片机 8051,显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间。本设计利用 8051 单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,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,P2.0-P2.4口作列扫描输出,P1.1 、 P3.2、P3.3、P2.5 口接四个按钮开关,分别实现开始、暂停、清零和查看上次计时时间功能。电路原理图设计最基本的要求是正确性,其次是布局合理,最后在正确性和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 数字秒表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是计时和显示。本设计中,数码管显示的数据存放在内存单元 79H-7DH 中。其中 79H 存放毫秒位数据,7AH 存放十毫秒位数据,7BH 存放百毫秒位数据,7CH 存放秒位数据,7DH 存放十秒位数据,每一地址单元内均为十进制 BCD 码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能,显示用十进制 BCD 码数据的对应段码存放在 ROM 表中。显示时,先取出 79H-7dH 某一地址中的数据,然后查得对应的显示用段码,并从 P0 口输出,P2 口将对应的数码管选中供电,就能显示该地址单元的数据值。最终缓存区则设置为 59H-5DH,数据存放规则和 79H-7DH 一样。分别对贵州大学本科毕业论文(设计) 第 4 页应存放毫秒位至十秒位数据。与 79H-7DH 存储区不一样的是: 59H-5DH 存储的内容为数字秒表上一次计时显示的时间。而 79H-7DH 为当前计时时间存储区。计时采用定时器 T0 中断完成,定时溢出中断周期为 1ms,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 10 次就对十毫秒位进行加一,依次类推,直到 99.99 秒重新复位。 再看按键的处理。这四个键可以采用中断的方法,也可以采用扫描的方法来识别。复位键和查看主要功能在于数值复位和查询上次计时时间,对于时间的要求不是很严格。而开始和停止键则是用于对时间的锁定,需要比较准确的控制。因此可以对复位和查看按键采取扫描的方式。而对开始和停止键采用外部中断的方式。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器,显示电路和回零、启动、查看、停表电路等。主控制器采用单片机 8051,显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间,四个按键均采用触点式按键。1.2 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 Intel 公司的 8051。单片机的外部结构8051 单片机采用 40 引脚的双列直插封装方式。图 1.2 为引脚排列图, 40条引脚说明如下:主电源引脚 Vss 和 Vcc① Vss 接地② Vcc 正常操作时为+5 伏电源外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2① XTAL1 内部振荡电路反相放大器的输入端,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。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。贵州大学本科毕业论文(设计) 第 5 页图 1.2 8051 单片机引脚图控制或与其它电源复用引脚 RST/VPD,ALE / , 和 /VppPROGSENA① RST/VPD 当振荡器运行时,在此引脚上出现两个机器周期的高电平(由低到高跳变) ,将使单片机复位在 Vcc 掉电期间,此引脚可接上备用电源,由 VPD 向内部提供备用电源,以保持内部 RAM 中的数据。② ALE/ 正常操作时为 ALE 功能(允许地址锁存)提供把地址的PROG低字节锁存到外部锁存器,ALE 引脚以不变的频率(振荡器频率的 1/6)周期性地发出正脉冲信号。因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。对于 EPROM 型单片机,在 EPROM 编程期间,此引脚接收编程脉冲( 功PROG能)③ 外部程序存储器读选通信号输出端,在从外部程序存储取指令PSEN(或数据)期间, 在每个机器周期内两次有效。 同样可以驱动八SENLSTTL 输入。④ /Vpp、 /Vpp 为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当A/Vpp 为高电平时,访问内部程序存储器,当 /Vpp 为低电平时,则访问E A外部程序存储器。对于 EPROM 型单片机,在 EPROM 编程期间,此引脚上加
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