單片機(jī)秒表課程設(shè)計(jì)

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1、單片機(jī)秒表課程設(shè)計(jì)前言本設(shè)計(jì)主要是對(duì)51單片機(jī)的一個(gè)方面的擴(kuò)展，是能實(shí)現(xiàn)一般定時(shí)功能的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件，在其基礎(chǔ)上外圍擴(kuò)展芯片和外圍電路，附加時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，鍵盤接口及LED顯示器，鍵盤采用獨(dú)立連接式。外圍設(shè)備有LED顯示驅(qū)動(dòng)器及相應(yīng)的顯示數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)與制作可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn),也可以采用單片機(jī)來(lái)完成。若用數(shù)字電路完成,所設(shè)計(jì)的電路相當(dāng)復(fù)雜,大概需要十幾片數(shù)字集成塊,其功能也主要依賴于數(shù)字電路的各功能模塊的組合來(lái)實(shí)現(xiàn),焊接的過(guò)程比較復(fù)雜,成本也非常高。若用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)制作完成,由于其功能的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)軟件編程來(lái)完成,那么就降低了硬

2、件電路的復(fù)雜性,而且其成本也有所降低,所以在該設(shè)計(jì)與制作中采用單片機(jī)AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有4KB的Flash存儲(chǔ)器,且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外,AT89C51的指令系統(tǒng)和引腳與8051完全兼容,片內(nèi)有128B的RAM、32條I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、一個(gè)全雙工串行口等。按鍵電路設(shè)有兩個(gè)按鍵：從上往下為k1和k2鍵。按下k1鍵用于啟動(dòng)和暫停秒表；k2鍵用于復(fù)位。另外還有一個(gè)單片機(jī)的復(fù)位按鍵，此按鍵用于總復(fù)位，使單片機(jī)和LED數(shù)碼管同時(shí)復(fù)位。目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求3（一）系統(tǒng)功能任務(wù)3（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要

3、求3二、方案設(shè)計(jì)與論證3三、硬件設(shè)計(jì)4（1）時(shí)鐘電路4（2）按鈕電路5（3）顯示電路6（4）動(dòng)態(tài)顯示原理7（5）80C51中斷的控制7（6）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制7（7）單片機(jī)8（8）MAX72199四、總原理圖及元器件清單9（1）總原理圖10（2）元器件清單11五、源程序...............................................................................................................................11六、結(jié)論與心得15七、參考文獻(xiàn)16秒表設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)

4、任務(wù)和要求（一）系統(tǒng)功能任務(wù)1）2路秒表時(shí)間記時(shí)功能2）具有時(shí)間啟動(dòng)、暫停、復(fù)位功能3）采用LED數(shù)碼管顯示（二）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1）可以自增系統(tǒng)功能2）允許采用MCS-51系列或其他類型單片機(jī)3）系統(tǒng)程序采用匯編或C語(yǔ)言編制　二、方案設(shè)計(jì)與論證本設(shè)計(jì)分為時(shí)鐘電路、按鈕電路、顯示電路和單片機(jī)四大部分，這些模塊中單片機(jī)占主控地位。時(shí)鐘電路常用的有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式，但因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中只需要一片單片機(jī)，所以采用內(nèi)部時(shí)鐘方式比較簡(jiǎn)單。按鈕電路中的“復(fù)位”按鈕是按鍵手動(dòng)復(fù)位，它有電平和脈沖兩種方式，比較電路的復(fù)雜程度，本設(shè)計(jì)選擇了按鈕電平復(fù)位電路，其他幾個(gè)按鈕則是通過(guò)單片機(jī)判斷高

5、低電平的不同來(lái)控制按鈕。顯示電路所用的數(shù)碼管有共陰和共陽(yáng)之分，不管使用何種數(shù)碼管，P0口作為I/O使用時(shí)都是需要上拉電阻才能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。本課程設(shè)計(jì)不是直接用單片機(jī)的I/O口直接來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器，而是用芯片MAX7219來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器，故不需要上拉電阻。為了使電路簡(jiǎn)單化，本設(shè)計(jì)選用共陽(yáng)數(shù)碼管。但根據(jù)顯示方式的不同選擇，我們可以有幾種方案：方案一：使用靜態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示方式下的數(shù)碼管的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的斷碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的斷碼為止。因而此設(shè)計(jì)中使用的顯示位數(shù)使用了三個(gè)8位并行I/0口。如果另外想擴(kuò)展單片機(jī)功能，則能使用的輸出管腳很

6、是有限。方案二：使用動(dòng)態(tài)顯示方式。這個(gè)顯示方式是將所有顯示位的段碼線的相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而各位的共陰或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時(shí)選通。這種顯示方式，簡(jiǎn)化了硬件電路，特別在多位數(shù)碼管顯示時(shí)尤為突出，在本次設(shè)計(jì)中我采用的是動(dòng)態(tài)顯示。三、硬件設(shè)計(jì)其模塊電路如圖3-1所示。單片機(jī)AT89C51顯示電路按鈕電路時(shí)鐘電路圖3-1（1）時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種:內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本系統(tǒng)中AT89S51單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHz～12MHz之間

7、。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在20pF～100pF之間取值。AT98S51單片機(jī)的時(shí)鐘電路如圖3-2所示，時(shí)鐘電路的晶振頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。晶振頻率根據(jù)設(shè)計(jì)需要設(shè)為12MHz，又根據(jù)諧振性質(zhì)，電路中的電容C1、C2選擇為30pF左右。該電容的的大少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。圖3-2時(shí)鐘電路（2）按鈕電路鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編