电子跑表单片机课程设计.doc

目 录 第一章 课题设计内容及要求 2 1.1 内容 2 1.2 要求 2 第二章 系统方案设计 3 2.1设计方案 3 2.2 设计原理 3 第三章 系统硬件设计 4 3．1 硬件电路的设计方案及框图 4 3．2 单片机的选择 4 3．3 时钟与复位电路的设计 5 3．3．1 时钟电路 5 3．3．2 复位电路 6 3．4 LED显示电路的设计 7 3．4．1 控制方式 7 3．4．2 段驱动芯片选择 8 3．5 按键电路 8 第四章 系统软件设计 9 4．1 主程序的设计 10 4．2 时钟、跑表计时程序模块的设计 12 4．3 T1断程序流程图如下： 16 4．4 代码转换程序： 18 4．5 显示程序 19 第五章 系统的安装调试说明 21 第六章 总结与体会 22 参考文献 23 附 录 24 1．程序原理图 24 2．程序清单 24 第一章 课题设计内容及要求 1.1 内容 （1）本课题以单片机为核心，设计出电子跑表，具有以下功能： （2）具有电时钟和跑表功能； （3）做时钟时在4位LED 显示器上显示分、秒； （4）做跑表时显示范围000.0秒~999.9秒； （5）当按下启动按钮跑表开始计时，按下停止按钮停止计时，当按下复位按钮跑表回零。 1.2 要求 用伟福编译程序，用Proteus画出电路图进行仿真。 第二章 系统方案设计 2.1设计方案 电子跑表的设计有多种方法，例如，可用中小规模集成电路组成电子跑表；也可用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子跑表；还可以利用单片机来实现等等。本次单片机综合实验需要进行硬件设计与软件设计。 2.2 设计原理 （1）本系统采用AT89C51单片机、4位LDE显示、两块块74LS244芯片、4个调节按钮、共同构成我的单片机电子跑表的硬件。 （2）计时单元由单片机内部的定时器/记数器来实现。 （3）时间显示功能通过LED数码管动态扫描来实现。由于数码管要显示时钟，还要显示跑表，因此，我分别用31H、32 H计时钟，用R5、R6计跑表，当要显示哪一个的时候，就把哪一个地址送到显示地址35 H、36 H中，达到跑表显示与时钟显示互不影响。 （4）电子跑表的启动/复位/清零功能由软件来实现。P1.1接启动键，P1.3接停止键，P1.0接清零键。P1.2实现时钟和跑表的转换功能。 （5）由于跑表和时钟的中断服务程序有冲突，我们就把跑表的中断服务程序写成另外的子程序了，这样就必须要引入标志位了，我们在此用42H标志位，用标志位来给跑表计数。 第三章 系统硬件设计 3．1 硬件电路的设计方案及框图 根据设计要求和设计思路，确定该系统的设计方案，图1所示为该系统设计方案的硬件电路设计框图。 硬件电路有五部分组成，即单片机按键输入电路，单片机时钟电路，复位电路，LED显示器段码驱动电路，4位LED显示器电路。 图1 硬件电路设计框图 3．2 单片机的选择 根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有EPROM的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。本系统选用AT89C51单片机。该芯片的功能与MCS-51系列单片机完全兼容。 下图为MCS51的管脚图。共有40个管脚，P口32个输入输出管脚本次设计用了16个。 3．3 时钟与复位电路的设计 3．3．1 时钟电路 单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个管脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如下图所示。 电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，通常的取值范围（20-40）pF。石英晶体选择6MHz或12MHz都可以，起结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计数初值。 3．3．2 复位电路 单片机的RST管脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上。单片机的复位方式有上电自动复位和手工复位两种。复位电路图是下图所示。下图是51系列单片机常用的上电复位和手动复位组合电路。 3．4 LED显示电路的设计 3．4．1 控制方式 LED显示器的显示控制方式分为静态显示和动态显示两种，若选择静态显示，则LED驱动器的选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器的电流相匹配即可，而且一般只需考虑段的驱动；动态显示则不同，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，要同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。 此设计选用共阴极接法的4位时钟型LED显示器。其中管脚a,b,c,d,e,f,g为4位LED各