1、單片機課程綜合設(shè)計。設(shè)計主題：基于單片機的秒表設(shè)計學(xué)位：名字：楊曉博尹序鑫羅恩勇陳曉峰班級：電氣1302提交日期： 2015.12.26信息電氣工程學(xué)院目錄1概要51.1基本要求： 52整個系統(tǒng)的方案和硬件設(shè)計62.1系統(tǒng)整體方案62.2硬件電路設(shè)計7(1)單片機的介紹7(2)電源電路8(3)水晶振蕩電路8(4)復(fù)位電路8(5)顯示電路9(6)鍵盤電路103軟件設(shè)計113.1軟件設(shè)計概要113.2程序流程圖12Proteus軟件模擬144.1軟件功能概要154.2 Proteus執(zhí)行流程165課程設(shè)計體驗18課程總結(jié)19帶1源代碼的21摘要本設(shè)計是一種用單片機控制的多功能秒表系統(tǒng)，是一種基于5

2、1系列單片機的系統(tǒng)設(shè)計。 以STC12C52A60S2單片機為中心設(shè)備，利用其計時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)原理，通過組合顯示電路、電源電路、LED數(shù)字代碼管理和鍵盤電路來設(shè)計計時器。 軟件和硬件的有機組合，以允許系統(tǒng)實現(xiàn)4位的LED顯示，最大顯示時間為9分59.9秒，每毫秒自動加1，一個是暫停按鈕，一個是復(fù)位按鈕。 其突出優(yōu)點：體積小，異地工作，功耗最低，應(yīng)該用電池作為電源，硬件結(jié)構(gòu)緊湊，簡單，軟件設(shè)計靈活今天的時代是新技術(shù)不斷出現(xiàn)的時代。 在電子領(lǐng)域，特別是自動智能控制領(lǐng)域，包括以往的離散部件和數(shù)字邏輯電路的控制系統(tǒng)以從來沒有見過的速度被單片機的智能控制系統(tǒng)取代。 單片機具有體積小、功能強、成

3、本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，智能控制和自動控制的核心可以說是單片機。 單片機的出現(xiàn)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要里程碑。 由于單片機集成度高、功能強、通用性高，具有體積低、能耗低、價格便宜等優(yōu)點，使單片機迅速普及，目前測定控制應(yīng)用系統(tǒng)中的優(yōu)選機型和新電子產(chǎn)品關(guān)鍵詞：單片機，多功能秒表。一、概要1.1基本要求：設(shè)計秒表，用4位的LED代碼顯示時間，從00:00秒到59:59秒，用兩個按鈕控制。 按鈕1開始/停止，按鈕2復(fù)位為零。發(fā)揮部分：利用1，8位的LED數(shù)字代碼管，顯示年月日時分秒，要求關(guān)閉單片機電源重新啟動時，不影響時間的計時。 RTC芯片和紐扣電池組合，設(shè)計變得簡單。2 .將時間轉(zhuǎn)換為ASCII代碼

4、，以9600 bps輸出，與PC同步。二、系統(tǒng)整體方案和硬件設(shè)計2.1整個系統(tǒng)的方案該系統(tǒng)以STC12C52A60S2單片機為中心器件，利用其計時器/計數(shù)器的定時和計數(shù)原理，將硬件電路例如電源電路、水晶振動電路、復(fù)位電路、顯示電路、幾個鍵電路等結(jié)合起來設(shè)計計時器其中，軟件系統(tǒng)用匯編語言編制程序，顯示程序、計數(shù)程序、中斷、硬件系統(tǒng)利用PROTEUS的強大功能實現(xiàn)，可以簡單簡單地觀察，在模擬過程中可以觀察實際的工作狀態(tài)。外圍電路顯示電路單片機電腦電源電路鍵盤電路系統(tǒng)電路圖2.2硬件電路設(shè)計在本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路、晶體振動電路、復(fù)位電路、顯示電路、一些鍵電路等，本設(shè)計的數(shù)字電線管采用共同

5、陽極的4位數(shù)字電線管，在整體電路圖中(1)單片機的介紹本系統(tǒng)設(shè)計采用STC12C52A60S2單片機。STC12C52A60S2是一款低電壓、高性能的CMOS8位微處理器，具有4K字節(jié)閃爍、可編程只讀存儲器。 該器件采用ATMEL高密度非易失性存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51命令組和輸出引腳兼容(由于從微機原理中學(xué)到了C-51的具體知識，在此不詳細(xì)說明)。 ATMEL的STC12C52A60S2是一種高效的微控制器，因為在一個芯片中集成了多功能的8位CPU和閃存。(2)電源電路電源電路是系統(tǒng)最基本的部分，任何電路都離不開電源部分。 由三端集成穩(wěn)壓器件構(gòu)成的穩(wěn)壓電源電路簡單，性能穩(wěn)定

6、，工作可靠，調(diào)整方便，逐漸取代個別部件，在生產(chǎn)中被廣泛采用。 因為是小系統(tǒng)，所以我們用7809電源提供5V穩(wěn)定電壓。(3)水晶振蕩電路MCS-51單片機內(nèi)部的振蕩電路是高增益反轉(zhuǎn)放大器，引線XTAL1和XTAL2分別是反向振蕩放大器的輸入和內(nèi)部時鐘動作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以作為芯片內(nèi)振蕩器構(gòu)成。在此，我們采用51單片機的12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電容器C1、C2起到穩(wěn)定振蕩頻率、快速振蕩的作用，C1和C2可以在20-100PF之間取，這里取30P，布線時取水晶(4)復(fù)位電路采用通電復(fù)位電路，通電復(fù)位后，為了進行容量充電，RST持續(xù)高電平時間。 在單片機已經(jīng)在動作中的

7、情況下，如果按下復(fù)位鍵，RST將持續(xù)一定時間的高電平，實現(xiàn)上電復(fù)位的動作。 不僅要復(fù)位單片機，而且要把電腦復(fù)位。單片機的外圍芯片也同時復(fù)位. 如果程序發(fā)生錯誤，你可以隨時復(fù)位電路。(5)顯示電路顯示電路可以選擇液晶顯示器和數(shù)碼面板顯示器兩種。 我們采用數(shù)字碼管的顯示電路。 由4個共陽極LED表示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部由7個棒狀發(fā)光二極管和一個小點發(fā)光二極管構(gòu)成，根據(jù)各管的明暗組合成文字。用數(shù)字碼管顯示時，有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡單，顯示穩(wěn)定，但占有端口多，用于動態(tài)顯示的端口少，可以節(jié)省單片機的I/O端口。在設(shè)計中，采用LED動態(tài)顯示，以P0端口驅(qū)動顯示。 由于數(shù)碼軟線管使用共

8、陽極，所以我們可以使用擴展型51單片機具有的強推挽模式，以大的輸出電流滿足驅(qū)動數(shù)碼軟線管的要求。電路圖如下所示。(6)鍵盤電路在鍵電路中，可以直接按下I/O端口上的鍵，也可以根據(jù)I/O端口設(shè)計鍵盤，通過鍵盤掃描程序判斷有無按下鍵等。 鍵盤掃描電路節(jié)省了I/O端口，但編程復(fù)雜，在這里，我們使用的密鑰少，系統(tǒng)是小系統(tǒng)，有足夠的I/O端口，所以為了簡化程序，我們采用了密鑰電路，有一部分三、軟件設(shè)計3.1軟件設(shè)計概述在軟件設(shè)計中，一般采用模塊化編程方法，具有明顯的優(yōu)點。 將多功能復(fù)雜的程序分為幾個簡單的功能單個程序模塊，有利于程序的設(shè)計和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的讀書性和可靠性，一目了

9、然了程序的結(jié)構(gòu)層次。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個模塊的主程序和各種子例程構(gòu)成。 各程序模塊必須完成明確的任務(wù)，實現(xiàn)某些具體功能。 例如，在遞增計數(shù)、暫停、清除、顯示等具體需要的時候調(diào)出相應(yīng)模塊。功能說明：以4位LED數(shù)字顯示“秒表”，顯示時間為009分59.9秒，每秒自動加1的“開始”鍵、“復(fù)位”鍵、“清除”鍵。3.2程序流程圖開始。系統(tǒng)初始化數(shù)字代碼顯示按鈕判定定時開始位反轉(zhuǎn)鑰匙2計時器關(guān)閉時間為零按鍵1nyyn定時中斷開始。T0初始化程序處理(分、秒、毫秒自動增加)退出中斷四、Proteus軟件模擬4.1軟件功能的概要Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析和實物模擬

10、軟件。 在Windows操作系統(tǒng)上運行，并且可以模擬和分析各種模擬設(shè)備和集成電路。這個軟件的特征如下所示。(1)符合我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的所有標(biāo)準(zhǔn)，在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。(2)模擬電路模擬、數(shù)字電路模擬、單片機及其外圍電路系統(tǒng)模擬、RS-232動態(tài)模擬、I2 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)(3)目前支持的單片機型號為ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列及(4)支持大量的內(nèi)存和外圍芯片。也就是說，該軟件是集成了單片機和SPICE分析的模擬軟件，非常強大，能夠模擬ARM、51、AVR

11、、PIC。Proteus啟動畫面：4.2 Proteus執(zhí)行過程proteussisISIS工作界面是如圖所示的標(biāo)準(zhǔn)Windows界面。標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方向控制按鈕、模擬過程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇窗口運行Proteus程序后，進入軟件的主界面。 使用左側(cè)工具欄上的“p”(從庫中選擇組件命令)命令，在Pick Devices左側(cè)窗口中選擇所需組件的關(guān)鍵字，放置組件，調(diào)整方向、位置和參數(shù)設(shè)置，然后最后連接。執(zhí)行圖如下所示初始狀態(tài)中間狀態(tài)最終狀態(tài)經(jīng)過protues仿真，實現(xiàn)了主題要求，增加了部分單片機和電腦函授教育的任務(wù)。 然后，測試硬件的

12、動作穩(wěn)定，秒表的計時時間正確。 設(shè)計主題的所有內(nèi)容都完成了。五、課程設(shè)計體會課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用中學(xué)到的知識、分析解決實際問題、訓(xùn)練實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生對實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機已經(jīng)成為目前計算機應(yīng)用前所未有的活躍領(lǐng)域，可以說在生活中隨處可見。 因此，作為21世紀(jì)的大學(xué)，掌握單片機的開發(fā)技術(shù)很重要。回顧這次單片機的課程設(shè)計，還令人感慨萬千。 確實，從選題到定稿，從理論到實踐，近4周的日子，可以說痛苦比甜蜜多，但在能夠?qū)W到很多的同時，不僅能夠鞏固以前學(xué)過的東西，還能夠?qū)W到很多在書中沒有學(xué)過的東西。 通過這次課程設(shè)計把理論與實際結(jié)合起來很重要，不僅

13、是理論知識，還必須把所學(xué)的理論知識和實踐結(jié)合起來，從理論上得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，提高自己的實力和獨立思考能力。 在設(shè)計過程中遇到問題，可以說是困難的。 這是第一次做，遇到各種問題是不可避免的。 同時，在設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，沒有充分理解以前學(xué)過的知識，也沒有充分掌握。 比如，不知道幾個零件的使用方法，不掌握單片機的語言在這次課程中設(shè)計后，一定要重新學(xué)習(xí)以前學(xué)到的知識。在上課設(shè)計的那天得到老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，在這里衷心感謝他們。 感謝老師和同學(xué)提供了相關(guān)技術(shù)援助，你們的支持和鼓勵給了我們完成這次設(shè)計的自信和動力，在此深表感謝。上課的總結(jié)通過這兩周的設(shè)計，我對一些專業(yè)知識

14、和電子設(shè)計更加深入了理解，同時嘗試應(yīng)用自己知道的知識。 這次的電子課程設(shè)計主要是在學(xué)習(xí)的模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和單片機上的綜合應(yīng)用，同時加上電路等知識，設(shè)計了基于軟件模擬的秒表。 經(jīng)過幾天的奮斗，我感到很深我們小組4人討論了這次實驗的設(shè)計，但在設(shè)計過程中自己深切感受到培養(yǎng)手工作能力還需要很大的努力。 同時，這次我們積極通過網(wǎng)絡(luò)、書等資源，在同學(xué)的幫助下，把這門課的設(shè)計作為訓(xùn)練，在今后的生活學(xué)習(xí)中培養(yǎng)熟練動手的習(xí)慣。 單片機課程設(shè)計不僅為我們提供了應(yīng)用自己學(xué)到的知識的平臺，也是驗證自己學(xué)到的知識的評價。 我們利用各自的各方面優(yōu)勢進行中和，形成了隊伍。 憑借團隊的力量才完成了設(shè)計。 我們?nèi)齻€人

15、是不可或缺的整體，誰都可以說完成不了任務(wù)。 在設(shè)計過程中我們遇到了很多不可避免的問題。 特別是在調(diào)試過程中，由于某種原因沒有結(jié)果，三人之間意見有分歧，最后達成了協(xié)議。 通過這次的課程設(shè)計，我們也發(fā)現(xiàn)了自己做不到的知識，通過調(diào)查各方面的資料，我們也進步了很多，在上課中記住了很多沒有掌握的東西，最后調(diào)整了結(jié)果之后，我們更加興奮，感到很驕傲。 也就是說，通過這次電子課程的設(shè)計，我不僅理解自己的知識，還理解團隊精神的力量，在今后的學(xué)習(xí)和生活中對一生有所幫助。參考文獻1馀發(fā)山主編.單片機的原理和應(yīng)用技術(shù).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社. 2003.76-94，152-1572楊凌霄編著.微機原理和應(yīng)用.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004.36-52帶一個源代碼#include#include#define duan P0/段選擇#define wei1 P1/定時器位選擇，只有前四個#define wei2 P2/年月日位置選擇#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit start=P32； /開始按鈕sbit reset=P33；