单片机秒表课程设计.doc

单片机秒表课程设计 前言 本设计主要是对51单片机的一个方面的扩展，是能实现一般定时功能的设计。系统采用单片机AT89C51作为本设计的核心元件，在其基础上外围扩展芯片和外围电路，附加时钟电路，复位电路，键盘接口及LED显示器，键盘采用独立连接式。外围设备有LED显示驱动器及相应的显示数字电子钟设计与制作可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。若用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机AT89C51,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有4KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有128B 的RAM、32条I/O口线、2个16位定时计数器、5个中断源、一个全双工串行口等。 按键电路设有两个按键：从上往下为k1和k2键。按下k1键用于启动和暂停秒表；k2键用于复位。另外还有一个单片机的复位按键，此按键用于总复位，使单片机和LED数码管同时复位。 目录 一、设计任务和要求 3 （一）系统功能任务 3 （二）系统设计要求 3 二、方案设计与论证 3 三、硬件设计 4 （1）时钟电路 4 （2）按钮电路 5 （3）显示电路 6 （4）动态显示原理 7 （5）80C51中断的控制 7 （6）定时/计数器的控制 7 （7）单片机 8 （8）MAX7219 9 四、总原理图及元器件清单 9 （1）总原理图 10 （2）元器件清单 11 五、 源程序.......................................................................................................... ........... ..........11 六、结论与心得 15 七、参考文献 16 秒表设计 一、设计任务和要求 （一）系统功能任务 1）2路秒表时间记时功能 2）具有时间启动、暂停、复位功能 3）采用LED数码管显示 （二）系统设计要求 1）可以自增系统功能 2）允许采用MCS-51系列或其他类型单片机 3）系统程序采用汇编或C语言编制　 二、方案设计与论证 本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两种方式，比较电路的复杂程度，本设计选择了按钮电平复位电路，其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，不管使用何种数码管，P0口作为I/O使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。本课程设计不是直接用单片机的I/O口直接来驱动LED显示器，而是用芯片MAX7219来驱动LED显示器，故不需要上拉电阻。为了使电路简单化，本设计选用共阳数码管。 但根据显示方式的不同选择，我们可以有几种方案： 方案一：使用静态显示方式。静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的断码输出將维持不变，直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个8位并行I/0口。如果另外想扩展单片机功能，则能使用的输出管脚很是有限。 方案二：使用动态显示方式。这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阴或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。这种显示方式，简化了硬件电路，特别在多位数码管显示时尤为突出，在本次设计中我采用的是动态显示。 三、硬件设计 其模块电路如图3-1所示。 图3-1 （1）时钟电路 单片机的时钟产生方法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中AT89S51单片机采用内部时钟方式。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz～12MHz之间。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小和振荡电路起振速度有少许影响，一般可在20pF～100pF之间取值。AT98S51单片机的时钟电路如图3-2所示，时钟电路的晶振频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。晶振频率根据设计需要设为12MHz，又根据谐振性质，电路中的电容