00.00-99.99秒表课题设计报告.docx

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1、宁波技师学院课程设计设计题目:按钮限制00.00-99.99动态秒表专业班级:07电气（六）2-学生姓名:斯旭萍学号2!指导老师:刘福祥职称a指导老师:刘军职称老师实习日期:2011年6.月宁波技师学院电气技术系二零一一年一月摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深化。本文阐述了基于单片机的数字电子秒表设计。本设计主要特点是计时精度达到0.01s,解决了传统的由于计时精度不够造成的误差和不公允性，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纳8051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、1.ED数码管以及外部中断电路来设计计时器。将

2、软、硬件有机她结合起来，使得系统能够实现五位1.ED显示，显示时间为099.99秒，计时精度为0.01秒，能正确她进行计时，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。其中软件系统采纳汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，并在WAVE中调试运行，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简洁切易于视察，在仿真中就可以视察到实际的工作状态。关键词：动态秒表、89S51芯片、中断、四位一体数码管、。99.99秒摘要2目录3一、单片机简介41.1 单片机的定义41.2 单片机的介绍61.3 单片机的应用91.3.1 在智能仪器仪表上的应用10

3、1.3.2 在工业限制中的应用101.3.3 在家用电器中的应用111.3.4 在计算机网络和通信领域中的应用111.3.5 单片机在医用设备领域中的应用111.3.6 在各种大型电器中的模块化应用111.4 、单片机的开发过程12二、AT89S51芯片132.1AT89S51芯片的概述132.2 AT89S51芯片主要特性1323AT89S51芯片管脚说明142.4 AT89S51芯片振荡器特性182.5 AT89S51芯片擦除19三、数码管20四、动态秒表系统程序234.1 秒表系统设计题目234.2 秒表系统设计思路234.3 秒表系统设计内容提要244.4 秒表系统设计原理图244.5

4、 秒表系统设计流程图25五、动态秒表的安装与调试285.1 软件的仿真与调试285.2 硬件的安装与调试295.2.1 晶振电路的测试295.2.2 究位电路的测试305.2.3 显示电路的测试305.3 系统程序的烧写30六、基于ProtelIS环境下的仿真图34七、程序设计心得体会与总结36八、致谢39九、参考文献40附录A总原理图41附录B汇编程序42附录C印制线路图47附录D电路实物图48、单片机简介1.1 单片机的定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所须要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前

5、大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、困难的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微限制器(MiCrOCOrItroIler),是因为它最早被用在工业限制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更简洁集成进困难的而对体积要求严格的限制设备当中。INTE1.的Z80是最早依据这种思想设计出的处理器，从今以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镶。早期的单片机都是8位或4位的。其中最胜利的是INTE1.的8031,因为简洁

6、牢靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛运用。随着工业限制领域要求的提高，起先出现了16位单片机，但因为性价比不志向并未得到很广泛的应用。90年头后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTE1.i960系列特殊是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机快速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理实力比起80年头提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90年头中期的专用处理器，而一般的型号出厂价格跌落至1美元，

7、最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和运用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以干脆运用专用的Windows和1.inux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，困难的工业限制系统上甚至可能有数百台单片

8、机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。1.2 单片机的介绍单片机又称单片微限制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发供应了便利条件。同时，学习运用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU,内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱许多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可用它来做一些限制电器一类不是很困难的工作足矣了。我们现在用的全自

9、动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为限制部分的核心部件。它是一种在线式实时限制计算机，在线式就是现场限制，须要的是有较强的抗干扰实力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PO的主要区分。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件须要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很困难的功能要是用美国50年头开发的74系列，或者60年头的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路肯定是一块大PCB板！但是假如要是用美国70年头胜利投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为

10、单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高牢靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？许多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？缘由很简洁，就是单片机没有家用计算机那样的CPU,也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必需很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量运用。一样的道理，假如把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿

11、到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。可以说，二十世纪跨越了三个电的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟识。这种计算机就是把智能赐予各种机械的单片机(亦称微限制器)。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简洁运算和限制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的肚子里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的运用领域已特别广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机

12、，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词智能型，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太困难，就是功能太简洁且极易被仿制。究其缘由，可能就卡在产品未运用单片机或其它可编程逻辑器件上。单片机诞生于20世纪70年头末，经验了SCM、MCU、SOC三大阶段。1.SCM即单片微型计算机(SingIeChipMicrocomputer)阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。创新模式获得胜利，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不行没。2 .MCU即微限制器(Micro

13、ControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是：不断扩展满意嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化限制实力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不行避开地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Irltel渐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最闻名的厂家产数PhiliPS公司。PhiIiPS公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机快速发展到微限制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要遗忘Intel和Philips的历史功绩。3 .单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重

14、要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微限制器延长到单片应用系统。1.3 单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的限制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时限制和数据处理，广泛运用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的平安保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的限制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自

15、动限制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化限制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程限制等领域，大致可分如下几个范畴：1.3.1 在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、限制功能强、扩展敏捷、微型化和运用便利等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采纳单片机限制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采纳电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。1.3.2 在工业限制中的应用用单片机可以构成形式多样的限制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化限制、各种报警系统，与计算机联网构成二级限制系统等。1.3.3 在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采纳了单片机限制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。1.3.4 在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很便利地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用供应了极好的