电子跑表课程设计.docx

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1、数字钟与电子跑数字跑表是人们日常生活中比拟常见的工具，应用也比拟广泛。本课题的主要内容是用AT89C51单片机为核心，配备7段数码显示模块等功能模块设计一款数字跑表，要求用数码管可以显示百分秒、秒、分，具有暂停启动功能和重新开始功能。本文的核心主要有硬件设计和软件编程两个大的方面。硬件电路设计主要包括中央处理单元电路、时钟电路、人机接口电路、信号处理电路、执行电路等几局部。软件编程用C语言来实现，主要包括主程序、键盘扫描子程序、时间设置子程序等软件模块。程序编译可用kei1软件实现，电路功能仿真用Proteus软件实现。关键词：数字跑表；单片机；数码显示管AbstractThedigitals

2、topwatchiscommoninthedailylife,theApplicationsalsoarebroad.ThisissuestopicisdesignsasectiondigitalstopwatchtaketheAT89C51one-chipcomputerasthenucleus,providesthesevensectionsdigitaldisplayfunctionmoduleandsoon,requestwithdigitaltubecandisplaythe100seconds,seconds,minutes,anditmusthassuspendedstartup

3、functionandrestartfunction.Thisarticlenucleusmainlyincludesthehardwaredesignandsoftwareprogramtwobigaspects.Thehardwarecircuitdesignmainlyincludescentralprocessingelementelectriccircuit,clockelectriccircuit,man-machineconnectionelectriccircuit,clockelectriccircuit,carringouttheelectriccircuitseveral

4、partsandsoon.SoftwareprogrammingrealizationwiththeClanguage.Mainlyincludesthemainprogram,keyboardscanningsubroutine,timeestablishmentsubroutinesoftwaremoduleandsoon.Theprogramcompiledkeilsoftwaretorealize,usablewithProteuscircuitfunctionsimulationsoftwarerealization.KeyWordsDigitalstopwatch;Digitald

5、isplaymodule;One-chipcomputer目录摘要IAbstractII第一章概述1第二章数字钟与电子跑表设计方案22.1 基于分立式元件的数字钟与电子跑表设计22.2 基于单片机的数字钟与电子跑表设计22.3 方案分析比拟2第三章硬件设计33.1 单片机的根本结构33.2 复位电路43.3 时钟电路43.4 按键电路及1.ED显示电路43.5 总电路原理图5第四章电路的软件设计64.1 主程序流程图64.2 中断效劳程序流程图6第五章系统调试与仿真分析85.1 硬件调试85.2 软件调试8总结10致谢H参考文献12附录A：原理图13附录B：源程序14第一章概述在信息技术急速开

6、展的今天，计算机科学日新月异。而单片机作为计算机科学的一个分支，在微机控制领域得到长足开展。在计算机网络，通讯方面是微机的天下；而在微控制领域，小到电子表，大到家用电器，到处都有单片机的用武之地。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向开展趋势将是进一步向着CMoS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面开展。下面是单片机的主要开展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大局部功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命用单片

7、机来设计数字钟，软件实现各种功能比拟方便，更为方便的是这种电子钟同时具有跑表的功能。设计的特点是通过一个键来控制电子时钟与跑表的选择。设计要求：1）利用单片机组成数字钟与电子跑表（2）利用4位1.ED显示器显示数字钟的时，分，秒用时分间的小数点闪烁指示；跑表秒为单位，格式*.*（3）数字钟与跑表通过一个“钟/表”键乒乓切换4）通过“时”键与“分”键分别校正时和分，每按一次对应加1,跑表状态下这两个键无效。（5）跑表状态下，按“开始”键计时，“停止”键停止，数字钟状态下这两键无效。第二章数字钟与电子跑表设计方案2.1 基于分立式元件的数字钟与电子跑表设计利用数电知识，设计一个数字钟与电子跑表电路

8、。时序脉冲源由555定时器构成的多谐振荡器，设置特定的参数可以产生频率为100HZ的时序脉冲，为计数器提供时序脉冲,使之计数。计数器由4个741.S90芯片十进制计数器组成，通过芯片间的连接实现计时电路。计数器输出连接译码器，译码器再连接数码管，起显示作用。逻辑门控制计数器的启动/暂停及清零。接通电源后，将启动开关打到低电平端，电路即开始计时，将开关打到高电平端，电路就暂停计时；清零开关打到高电平，计时清零。这样就实现了数字跑表的各项根本功能。2.2 基于单片机的数字钟与电子跑表设计利用所学单片机知识，组成一个数字钟与电子跑表。在设计中主要用到了定时计数器TO、Tl,键盘扫描。其中定时计数器T

9、o在电子钟局部使用，在定时中断局部完成时、分、秒的自动循环增加。计数器Tl在跑表局部使用，功能和To定时计数器相同，完成跑表个、十、百、千位的自动循环增加。键盘扫描程序在数字钟局部用到，它的主要作用是通过扫描是否有“时”、“分”按钮的按下，从而控制时、分位的人为校正。2.3 方案分析比拟通过利用单片机设计的数字钟与电子跑表，可以实现更精确的走时及调整功能，时钟信号是由单片机内部的定时器产生，通过软件的计数和软件的译码，以动态扫描方式将数值显示在数码管上面。通过按键的检测可以控制单片机的相应动作，比方案一设计更加简便易懂，因此选择方案二进行设计。第三章硬件设计3.1单片机的根本结构MCS-51单

10、片机内部结构8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,如图3.1所示。现在分别加以说明:图3.1单片机内部结构中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专J用存放器单元，它们是统一编址的，专用存放器只能用于二二存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于

11、存放用户二二数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写二二的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。二一二程序存储器(ROM)：二二8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序，一原始数据或表格。二二二定时/计数器(ROM)：二二8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时I一或计数产生中断用于控制程序转向。图32AT89C51引脚图并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位IO（POPl、P2或P3）,用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

12、AT89C51引脚小意图如3.2所TriQ3.2复位电路MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。上电复位：上电复位电路是一种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC,接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统平安

13、可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。电路图如图3.3所示。图3.3复位电路示意图自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要VCC的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。3. 3时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。电路图如图3.4所示。图3.4时钟电路示意图MCS-51单片机内部后ImJ1.M休切命hjWj增益反相放大器，该IwJ

14、增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTA1.1,输出端为引脚XTA1.2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。3.4 按键电路及1.ED显示电路按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能到达稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动持续时间的常长短与开关的机械特性有关，一般在5-1OmS之间。为了防止CPU屡次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态

15、不会产生互相影响。按键电路图如图3.5所示。图3.5按键电路示意图1.ED静态显示接口电路由笔仅13问以计命、文5枚呼得器（由软件译码的1.ED静态显示驱动电路不需要笔段译码器）等局部组成，本设计采用s855O来对1.ED显示进行控制，由于protuse元件库原因故采用2N5551来代替。具体的1.ED显示电路如下列图3.6所示。图3.61.ED显示电路示意图字型与字段关系如下表3.1所示。显示字符gfedCba字型码共阴极共阳极001111113FHCOH1000011006HF9H210110115BHA4H310011114FHBOH4110011066H99H511011016DH92H611111017DH82H7000011107HF8H811111117FH80H911011116FH90HA1110