【正文】 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱 電子秒表 設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣 1101 班 學(xué) 號(hào) 202101010124 姓 名 劉精菁 指導(dǎo)教師 尋大勇 2021 年 6 月 19 日 2 湖南工程學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 電子秒表 設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 劉精菁 學(xué) 號(hào) 202101010124 指導(dǎo)老師 尋大勇 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2021 年 6 月 9 日 任務(wù)完成日期 2021 年 6 月 19 日 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 本課題以單片機(jī)為核心，利用其定時(shí)器和 6 段數(shù)碼管，設(shè)計(jì)一個(gè)電子秒表 。 有以下功能： 開機(jī)時(shí)，顯示時(shí)鐘 ； 按下菜單鍵與選擇鍵時(shí)進(jìn)行時(shí)鐘 /秒表切換選擇； 能夠?qū)崿F(xiàn) 30 個(gè)秒表成績的記錄。 有復(fù)位電路。 設(shè)計(jì)要求： 1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)； 3）完成必要的參數(shù)計(jì)算與元器件選擇 ； 4）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)； 5）進(jìn)行單元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試； 6）寫出使用說明書。 4 主 要 設(shè) 計(jì) 條 件 MCS51 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái) 1 臺(tái)； PC 機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件； 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板 1 套； 制作工具 1 套； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。 說 明 書 格 式 1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2. 目錄 3. 說明書內(nèi)容 1）課題的設(shè)計(jì)要求、目的、意義 2）系統(tǒng)總體方案選擇與說明 3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理 4）各單元硬件設(shè)計(jì)說明及計(jì)算方法 5）軟件設(shè)計(jì)與說明（包括流程圖） 6）調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試 說明 7）使用說明 8）程序清單 9）總結(jié) 10）參考文獻(xiàn) 附錄 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 附錄 B 程序清單 評(píng)分表 5 進(jìn) 度 安 排 設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周 第一周 星期一、上午：布置課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論 星期二、確定總體設(shè)計(jì)方案 星期三、硬件模塊方案設(shè)計(jì) 星期四、軟件模塊方案設(shè)計(jì) 星期五、各硬件模塊設(shè)計(jì) 第二周 星期一、各硬件模塊設(shè)計(jì) 星期二、各軟件模塊設(shè)計(jì) 星期三、各軟件模塊設(shè)計(jì) 星期四、寫說明書 星期五、上午：寫說明書，整理資料 下午：交設(shè)計(jì)資 料，答辯 參 考 文 獻(xiàn) [1]王迎旭 .《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2021年 7 月 [2]胡漢才 .《單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 .清華大學(xué)出版社 .2021年 1 月 [3]潘永雄 .《新編單片機(jī)原理與應(yīng)用》 .西安電子科技大學(xué)出版社 .2021 年 2 月 [4]張迎新 .《單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)》 .國防工業(yè)出版社 目 錄 6 第一章 概述 ......................................................................................... 7 1． 1 課題的設(shè)計(jì)要求 .................................................................. 7 1． 2 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 ...................................................... 7 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................................ 8 2． 1 課題設(shè)計(jì)說明 ...................................................................... 8 2． 2 總體設(shè)計(jì)思路 ...................................................................... 8 第三章 結(jié)構(gòu)框圖及工作原理 ............................................................ 9 3． 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖 .................................................................. 9 3． 2 電路組成及工作原理 .......................................................... 9 3． 2． 1 總體設(shè)計(jì)原理 ......................................................... 9 3． 2． 2 單機(jī)片的最小系統(tǒng)硬件電路原理圖 ................... 10 第 4 章 各單元硬件設(shè)計(jì)及計(jì)算方法 .............................................. 12 4． 1 硬件設(shè)計(jì) ............................................................................ 12 4． 1． 1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................... 12 4． 1． 2 數(shù)字鐘外圍電路設(shè)計(jì) ........................................... 16 4． 2 計(jì)算方法 ............................................................................ 18 第五章 軟件設(shè)計(jì)及說明 .................................................................. 20 1 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................ 20 5． 2 流程圖 ................................................................................ 21 第六章 調(diào)試結(jié)果與調(diào)試說明 .......................................................... 22 6． 1 調(diào)試步驟 ............................................................................ 22 6． 2 調(diào)試結(jié)果 ............................................................................ 22 總 結(jié) ................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ............................................................................................. 24 附 錄 ............................................................................................... 25 程序原理圖 ............................................................................ 26 程序清單 ................................................................................ 26 7 第一章 概述 1． 1 課題的設(shè)計(jì)要求 本課題以單片機(jī)為核心，利用其定時(shí)器和 6 段 數(shù)碼管，設(shè)計(jì)一個(gè)電子時(shí)鐘。要求有以下功能： 開機(jī)時(shí)，顯示 時(shí)鐘 ； 按下菜單鍵與選擇鍵能進(jìn)行時(shí)鐘與秒表的切換 。 能夠?qū)崿F(xiàn) 30個(gè)秒表成績的記錄 。 具有復(fù)位功能。 1． 2 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 目的：通過課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的有關(guān)知識(shí)，加深了 解單片機(jī)的工作原理。在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用工程的方法，通過一個(gè)較簡單 課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使我們通過綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，熟悉設(shè)計(jì)過程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，掌握必須提交的各項(xiàng)工程文件。初步掌握簡單單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試的方法。提高動(dòng)手實(shí)踐能力、提高科學(xué)的思維能力。 意義：在日常生活和工作中，我們常常用到定時(shí)控制，如擴(kuò)印過程中的曝光定時(shí)等。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的， 其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想，現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程 控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能。 它功能強(qiáng)大，體積小，質(zhì)量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 8 第二章 總體設(shè)計(jì)方案 2． 1 課題設(shè)計(jì)說明 利用 MSC51單片機(jī) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 、 韋福匯編軟件以及 Protues 仿真軟件 編程實(shí)現(xiàn)一個(gè)可控?cái)?shù)字時(shí)鐘 ，可以 實(shí)現(xiàn)秒表、時(shí)鐘 以及復(fù)位等 基本 功能 。 2． 2 總體設(shè)計(jì)思路 主要設(shè)計(jì)思想是： 整個(gè) 系統(tǒng)用單片機(jī)為中央控制器，由單片機(jī)執(zhí)行采集時(shí)鐘芯片的時(shí)間信號(hào)并通過顯示模塊來輸出信號(hào)及相關(guān)的控制功能。時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)， 利用單片機(jī)的 I/O 口傳給單片機(jī)；并通過 I/O口 實(shí)現(xiàn) LED的顯示。系統(tǒng)設(shè)有 6個(gè)按鍵可以對秒表的開始 ，計(jì)數(shù)、停止、查看成績以及秒表與時(shí)鐘的切換 還可以復(fù)位時(shí)鐘。 為了實(shí)現(xiàn) LED 顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口復(fù)雜一些?？紤]時(shí)鐘顯示只有 4 位，且系統(tǒng)沒有其他復(fù)雜的處理任務(wù)，所以決定采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) LED 的顯示。單片機(jī)采用 AT89S51 系列 ，這種 單片機(jī)可具有足夠的空余硬件資源實(shí)現(xiàn)其它的擴(kuò)充功能。 9 第三章 結(jié)構(gòu)框圖及工作原理 3． 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖 3． 2 電路組成及工作原理 3． 2． 1 總體設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)了 時(shí)鐘、秒表、倒計(jì)時(shí)、時(shí)間調(diào)整四大功能 。主控器為一塊 AT80C51 單片機(jī)，分別用 ~ 六個(gè)功能按鍵， P20~P24在秒表中為開始、計(jì)數(shù)、停止、查看成績的功能；在倒計(jì)時(shí)