单片机课程设计报告
设计课题：秒表设计
专业班级：电子***班
学生姓名：***
学号：***
指教教师：***
设计时间：20##年5月30~6月19日
目录
一、 设计任务和要求………………………………………….….3
（1）设计任务…………………………..…………………...…..…3
(2)设计要求…………………..……………..………………....…3
二、 设计方案与论证………………………………………….....3
三、 单元电路设计与参数计算………………………………….4
（1）时钟电路…………………………………………………….4
（2）按钮电路…………………………………………………….4
（3）显示电路…………………………………………………….5
（4）单片机……………………………………………………….5
四、 原理图及器件清单………………………………………….6
( 1 )总原理图…………………………………………………..…..6
（2）PCB图………………………………………………….…….7
（3）Proteus仿真图…………………………………………….……7
（4）元器件清单………………………………………..……….….8
五、 安装与调试……………………………………………..…..8
（1）安装………………………………………………………...8
（2）调试………………………………………………………...8
六、 性能测试和分析…………………………………………….9
七、 结论和心得………………………………………………….9
八、 参考文献……………………………………………….…...9
秒表设计
一、 设计任务和要求错误！未找到目录项。
（1）设计任务
用AT89C51设计一个3位的LED数码作为“秒表”。
（2）设计要求
显示时间为0.0-99.9秒，每0.1秒自动加1，另外设计一个“开始”键、一个“复位”键和一个“停止”键。秒表可单独分别计时，且最多可计5次。
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。其模块电路如图2-1所示。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。另外，因为单片机的4个并行I/O口的输出电流一般是1mA,短路电流为4mA左右，而数码管的最少驱动电流也需要10mA，因而不管在使用共阴数码管时，单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流，才能驱动数码管。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。
本小组尝试了各种方案，在此报告中以静态显示方式为例说明。（动态显示方式省略）
图2-1
三、单元电路设计与参数计算
注：//单元电路设计中的网络标号的数字即为单片机的管脚//
（1）时钟电路
图3-1
时钟电路如图3-1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C1、C2选择为30pF左右。该电容的的大少会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。
（2）按钮电路
图3-2a 图3-2b
A、复位按钮
根据计算容抗的公式
以及并联电阻变小的性质，可以知道，当S13断开时，C3的容抗大，管脚9处的电位U9为电阻R3上的压降，因而U9为低电平，复位键无效。当S13按下时，R2与C3的并联阻抗变小，R3上的压降增大，U9为高电平，复位键有效，实现复位功能。本设计中C3取值22uF，电阻R2取值100欧姆，R3取值1K欧姆。具体电路如图3-2a所示。
B、开始，停止、翻页按钮
电路如图3-2b所示
（3）显示电路
P1口控制显示的是十位，p0口控制显示的是个位，P2口控制显示的是十分位。
不同的数码管显示方式，对应的最适合的共阴或者共阳级的数码管也不同。静态显示的适宜选共阳的数码管，动态显示的适宜选共阴的数码管。如果动态显示方式下选择共阳的数码管，位选端直接用单片机驱动则数码管的亮度不够，因而应该在位选端使用上拉电阻以提高数码管的驱动电流，但因为显示那个的数据段选的数目不同，故而需要用电阻对各段进行限流，以保证显示的每个数据亮度相同。相同情况下，静态显示的数码管的亮度要比动态的亮。
（4）单片机
单片机的程序可用汇编语言也可用C语言，为了提高使用汇编语言的能力，本设计特用了汇编语言了编写程序主程序流程图如下所示，具体程序见电子档。主程序流程图：
四、总原理图及元器件清单
(1)总原理图
（2）PCB图
（3）Proteus仿真图
（4）元器件清单
1) AT89C51的引脚图和数码管5101BS的引脚图
图4-3a AT89C51引脚图 图4-3b 5101引脚图
2）元器件总清单
连接器con2
五、安装与调试
（1）安装
制板的顺序依次是：画原理图、做封装、在原理图中添加元器件对应的封装、布PCB板、改焊盘大少、打印PCB图、用快速制板机将PCB图烤制到铜板上、腐蚀铜板、钻孔、放置元器件、烙铁焊好器件。一块电路板就安装完毕了。
（2）调试
将外部电源接至电路板上，检验电路板是否完全实现设计要求。本设计中，发现按钮功能完全符合设计要求，但是数码管的显示中有些段码不亮，从而显示的数据乱码，用万用表检测对应的管脚是否有电压，发现焊盘有虚焊，引脚与引脚之间有短路，排查后电路板实现设计要求。
六、性能测试与分析
所制电路板虽然能实现设计中要求的功能，但是在实际使用中还是存在着许多缺陷。这块电路板不能随意查看记录的数据，而是必须在计完五次数据后才能依次的翻页查看，复位后所计数据便会丢失，不能翻看历史，所计数据组数不能满足现实需要。
七、结论与心得
在这三周的课程设计中，不管是在软件方面还是硬件方面我都有了更深入的学习。
………
八、参考文献
（1）单片机原理及接口技术 张毅刚 彭喜元著 人民邮电出版社
（2）单片机课程设计实例指导 李光飞等编著 北京航空航天大学出版社
（3）51系列单片机原理、开发与应用实例 孙进平等编著
（4）单片机程序设计实例 先锋工作室编著 清华大学出版社
（5）电子工程师之家 、豆丁网 、百度、搜狗、电子工程专辑 等等
附程序如下：
D EQU 60H
E EQU 61H
F EQU 62H
G EQU 63H
H EQU 64H
I EQU 65H
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 000BH ;定时器T0的入口地址
LJMP DINGSHI
ORG 0013H ;外部中断1的入口地址
LJMP STOP1
ORG 0030H ;主程序入口地址
MAIN: MOV P0,#0C0H ;置初值
MOV P2,#0C0H
MOV P1,#0C0H
MOV DPTR,#TABLE ;数据指针指向表头地址
SETB EA ;开中断
SETB EX0
SETB EX1
SETB ET0
SETB PX0 ;设中断优先级
SETB PX1
MOV TMOD,#01H ;工作方式为方式1
;********************************************
;开始及计数程序
;********************************************
START: MOV R0,#40H
MOV R1,#50H
MOV R2,#00H
CLR P1.0
MOV TH0,#0D8H ;置计数初始值
MOV TL0,#0F0H
MOV R3,#00H
MOV R4,#00H
MOV R7,#00H
MOV B,#10
MOV SP,#30H
MOV D,#60H
MOV E,#61H
MOV F,#62H
MOV G,#63H
MOV I,#65H
MOV R5,#05
XUNHUAN: JB P1.7,START1 ;p1.7=0是开始
LCALL DELAY10 ;按键消抖
JB P1.7,XUNHUAN
JNB P1.7,$
LJMP GN1
LJMP XUNHUAN
START1: JB P3.0,XUNHUAN
LCALL DELAY10
JB P3.0,XUNHUAN
JNB P3.0,$
LCALL FANYE
LJMP XUNHUAN
;********************************************
;翻页模块
;********************************************
FANYE: MOV A,@R0
MOV R3,A
MOV A,@R1
MOV R4,A
DEC R5
CJNE R5,#04,LOP1
MOV A,D
MOV R7,A
LJMP L1
LOP1: CJNE R5,#03,LOP2
MOV A,E
MOV R7,A
LJMP L1
LOP2: CJNE R5,#02,LOP3
MOV A,F
MOV R7,A
LJMP L1
LOP3: CJNE R5,#01,LOP4
MOV A,G
MOV R7,A
LJMP L1
LOP4: CJNE R5,#00,FANYE
MOV A,I
MOV R7,A
LJMP L1
L1: INC R0
INC R1
INC R2
CJNE R2,#5,LOOP2
MOV R0,#40H
MOV R1,#50H
MOV R2,#00H
LOOP2:LCALL XIANSHI
RET
;********************************************
;数码管记录程序
;********************************************
GN1: SETB TR0
LOOP: CJNE R2,#05H,LOOP
MOV R0,#40H
MOV R1,#50H
MOV R2,#00H
CLR EA
AJMP XUNHUAN
;********************************************
;1毫秒延时子程序
;********************************************
DELAY1: MOV R6,#2
DL1: MOV H,#248
DJNZ H,$
DJNZ R6,DL1
RET
;********************************************
;10毫秒延时子程序
;********************************************
DELAY10: MOV R6,#20
DL2: MOV H,#248
DJNZ H,$
DJNZ R6,DL2
RET
;********************************************
;外部中断1中断程序，停止模块
;********************************************
STOP1 : PUSH ACC
PUSH PSW
LCALL DELAY10 ;延时10毫秒消抖
JB P3.3, FAN1
JNB P3.3,$
MOV A, R3
MOV @R0 , A
MOV A, R4
MOV @R1, A
DEC R5
CJNE R5, #04, LOP5
MOV A, R7
MOV D, A
LJMP L4
LOP5: CJNE R5, #03, LOP6
MOV A, R7
MOV E, A
LJMP L4
LOP6: CJNE R5, #02, LOP7
MOV A, R7
MOV F, A
LJMP L4
LOP7: CJNE R5, #01, LOP8
MOV A, R7
MOV G, A
LJMP L4
LOP8: CJNE R5, #00, STOP1
MOV A, R7
MOV I,A
LJMP L4
L4: INC R0
INC R1
INC R2
FAN1: POP PSW
POP ACC
RETI
;********************************************
;显示子程序
;********************************************
XIANSHI:
MOV A ,R3 ;扫描十分位上的数字
MOV DPTR ,#TABLE
MOVC A ,@A+DPTR
MOV P2 ,A
MOV A ,R4 ;扫描个位上的数字
MOV DPTR ,#TABLE
MOVC A ,@A+DPTR
MOV P0 ,A
MOV A ,R7 ;扫描十位上的数字
MOV DPTR ,#TABLE
MOVC A ,@A+DPTR
MOV P1 ,A
RET
;********************************************
;定时器T0中断程序
;********************************************
DINGSHI:PUSH ACC
PUSH PSW
DJNZ B,DH1
MOV B,#10
AJMP COUNT
COUNT: INC R3
CJNE R3,#0AH,DH2
MOV R3,#00H
INC R4
CJNE R4,#0AH,DH2
MOV R4,#00H
INC R7
CJNE R7,#0AH,DH2
MOV R7,#00H
DH1: MOV TH0,#0D8H
MOV TL0,#0F0H
SETB TR0
DH2: POP PSW
POP ACC
LCALL XIANSHI
RETI
TABLE: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
END
第二篇：89C51单片机课程设计之秒表设计实验报告
这里可以加学校LOGAL
单片机课程设计报告
院系： xxxxxxxxxx
班别：xxxxxxxxxx
课程名称： 秒表设计
姓名：xxx
学号：xxxxxxx
指导老师： xxxxxxx
2011.12.23
目录
1课程设计的目的和任务
1.1 单片机秒表课程设计的概述
1.2课程设计思路及描述
1.3 课程设计任务和要求
2硬件与软件的设计流程
2.1系统硬件方案设计
2.2软件方案设计
3 程序编写流程及课程设计效果
3.1源程序及注释
3.2原理图分析
3.3课程设计效果
4 心得体会
5 相关查阅资料
1. 课程设计的目的和任务
1.1单片机秒表课程设计的概述
一、课程设计题目
秒表系统设计——用STC89C52RC设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为00.00~99.99秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。
二、增加功能
增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。
三、课程设计的难点
单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。
四、课程设计内容提要
本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有两个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键(同时也用作暂停键)，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”.
五、课程设计的意义
1) 通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。
2) 掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。
3) 通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。
4) 该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义
六、课程设计仪器
a) 集成电路芯片8051，七段数码管，89C51单片机开发板
b) MCS-51系列单片机微机仿真课程系统中的软件（Keil uvision2）。
1.2课程设计思路及描述
该课程设计要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用MCS-51系列单片机的芯片AT89C52的P3.2,P3.5作为按键的入口；定时器T1作为每0.01秒加一的定时器。其中“开始”按键当开关由上向下拨时开始计时，此时若再拨“开始”按键则数码管暂停；“清零”按键当开关由上向下拨时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。
方框图如下图1：
图1数字秒表设计导向
1.3 课程设计任务和要求
1.3.1设计指标。
了解8051芯片的的工作原理和工作方式 ，使用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、99秒、清零等功能，精确到0.01秒。
要求选用定时器的工作方式，画出使用单片机控制LED数码管显示的电路图，并实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最后调试秒表起动、停止、清零等功能。
1.3.2设计要求
① 画出电路原理图（或仿真电路图）；
② 软件编程与调试；
③ 电路仿真与调试；
2．软件与硬件设计
2.1系统硬件方案设计
单片机应用系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统是指单片机以及扩展的存储器、I\O接口、外围扩展的功能芯片以及接口电路。软件系统包括监控程序和各种应用程序。
在单片机应用系统中，单片机是整个系统的核心，对整个系统的信息输入、处理、信息输出进行控制。与单片机配套的有相应的复位电路、时钟电路以及扩展的存储器和I\O接口，使单片机应用系统能够运行。
在一个单片机应用系统中，往往都会输入信息和显示信息，这就涉及键盘和显示器。在单片机应用系统中，一般都根据系统的要求配置相应的键盘和显示器。配置键盘和显示器一般都没有统一的规定，有的系统功能复杂，需输入的信息和显示的信息量大，配置的键盘和显示器功能相对强大，而有些系统输入/输出的信息少，这时可能用几个按键和几个LED指示灯就可以进行处理了。在单片机应用系统在中配置的键盘可以是独立键盘，也可能是矩阵键盘。
图2系统硬件结构框
2.2软件方案设计
此次选用C51来编程，首先要有初始化程序，通过初始化程序，将对主程序所用到的变量、常量以及各个参数和所调用的子函数定义。其次还有显示程序、按键扫描及处理程序、时钟程序和倒计时程序，系统软件流程图图如图 3所示：
3 程序编写的流程及课程设计效果
3.1 源程序及注释
/*-----------------------------------------------
名称：数码管显示，按键控制秒表
论坛：www.doflye.net
编写：shifang
日期：2009.5
修改：无
内容：中断按键控制，数码管显示,中断0控制计时和停止，中断1清零
------------------------------------------------*/
#include<reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
unsigned int msecond,second;//定义全局变量
bit GoFlag;//定义停止，计时标志
#define DataPort P0 //定义数据端口 程序中遇到DataPort 则用P0 替换
sbit LATCH1=P2^2;//定义锁存使能端口 段锁存
sbit LATCH2=P2^3;// 位锁存
sbit KEY=P3^2;
unsigned char code dofly_DuanMa[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 显示段码值0~9
unsigned char code dofly_WeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//分别对应相应的数码管点亮,即位码
unsigned char TempData[8]; //存储显示值的全局变量
void DelayUs2x(unsigned char t);//函数声明
void DelayMs(unsigned char t);
void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num);
void Init_Timer0(void);
void CLR(void);
/*------------------------------------------------
主函数
------------------------------------------------*/
void main (void)
{
unsigned char num=0;
EX0=1; //外部中断0开
IT0=1; //IT1=0表示边沿触发
EX1=1; //外部中断1开
IT1=1; //IT1=1表示边沿触发
Init_Timer0();
while (1) //主循环
{
TempData[0]=dofly_DuanMa[second/10];//分解显示信息，如要显示68，则68/10=6 68%10=8
TempData[1]=dofly_DuanMa[second%10];
TempData[2]=0x40;// "-"
TempData[3]=dofly_DuanMa[msecond/10];//分解显示信息，如要显示68，则68/10=6 68%10=8
TempData[4]=dofly_DuanMa[msecond%10];
//主循环中添加其他需要一直工作的程序
}
}
/*------------------------------------------------
显示函数，用于动态扫描数码管
输入参数 FirstBit 表示需要显示的第一位，如赋值2表示从第三个数码管开始显示
如输入0表示从第一个显示。
Num表示需要显示的位数，如需要显示99两位数值则该值输入2
------------------------------------------------*/
void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num)
{
static unsigned char i=0;
DataPort=0; //清空数据，防止有交替重影
LATCH1=1; //段锁存
LATCH1=0;
DataPort=dofly_WeiMa[i+FirstBit]; //取位码
LATCH2=1; //位锁存
LATCH2=0;
DataPort=TempData[i]; //取显示数据，段码
LATCH1=1; //段锁存
LATCH1=0;
i++;
if(i==Num)
i=0;
}
/*------------------------------------------------
定时器初始化子程序
------------------------------------------------*/
void Init_Timer0(void)
{
TMOD |= 0x01; //使用模式1，16位定时器，使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响
//TH0=0x00; //给定初值
//TL0=0x00;
EA=1; //总中断打开 （总中断控制开关）
ET0=1; //定时器中断打开 （允许中断0的发生）
TR0=1; //定时器开关打开 （定时器T0开始工作）
}
/*------------------------------------------------
定时器中断子程序
------------------------------------------------*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1
{
static unsigned char num;
TH0=(65536-2000)/256; //重新赋值 2ms
TL0=(65536-2000)%256;
Display(0,8);
if(GoFlag)
{
num++;
if(num==5)
{
num=0;
msecond++;
if (msecond==100)//100进1
{
msecond=0;
second++;//秒加1
if(second==100)
second=0;
}
}
}
}
/*------------------------------------------------
外部中断0程序
------------------------------------------------*/
void ISR_INT0(void) interrupt 0
{
if(!KEY) //如果检测到低电平，说明按键按下
{
DelayMs(20); //延时去抖，一般10-20ms
if(!KEY) //再次确认按键是否按下，没有按下则退出
{
GoFlag=!GoFlag; //利用外部中断打开和关闭定时标志 用于开始和停止计时
}
}
//主循环中添加其他需要一直工作的程序
}
/*------------------------------------------------
外部中断1程序
------------------------------------------------*/
void ISR_INT1(void) interrupt 2
{
if(GoFlag==0)//停止时才可以清零
CLR();
}/*------------------------------------------------
数值清零
------------------------------------------------*/
void CLR(void)
{
second=0; //利用外部中断清零
msecond=0;
}
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
void DelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
//大致延时1mS
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
3.2原理图分析
图4按键原理图
图5显示电路
图6电源电路原理图
3.3课程设计效果
通过最后软件对程序的编译，组建，执行，还有最终生成.hex文件，把.hex下载到TX-1C开发板的STC89C52RC单片机上的最终效果图如下：
下图: 开始运行,执行自动加1
下图:下图为复位后的显示
下图:“开始自加”运行,一直加到99秒
4 心得体会
以下是我在设计这个秒表过程中所总结的心得,整个过程主要是:设计程序----修正程序 ----扩展功能----完善程序,经过自己的独立思考与查阅相关知识,最终完成这个作品.
5 相关资料查阅
【1】孙育才编著.MCS-51系列单片微型计算机及其应用.东南大学出版社.2009.12
【2】郭天祥编著.51单片机C语言教程-入门、提高、开发、拓展全攻略.电子工业出版社.2010.05
【3】刘刚编著.Protel DXP 20## SP2原理图与PCB设计.电子工业出版社.2009.07
【4】丁峻岭主编.C语言程序设计.中国铁道出版社.2009.12