简易秒表的制作完结.doc

课 题 设 计 论 文 课题名称: 简易秒表的制作 班级： P14电气2班 姓名： 潘娟 康盼红 学号： 201403170131 201403170130 指导教师： 李红艳 2015年 12月 28 日 一、设计任务与设计要求 1、设计任务 用8051单片机设计4位LED数码管显示“分值”和“秒值”。 2、设计要求 用8051单片机，采用动态扫描的方式，用4位LED数码管显示秒值，晶振 采用6赫兹。具体要求如下： a.从右向左显示秒值的个位、十位，分值的各位和十位，个位能向十位进位。 b.上电后首先显示00.00，表示从00.00秒开始计时，当时间显示到59.59时， 4位显示都清零从头开始。 c.以三个独立式按键实现复位、启动、停止。 二、设计方案 本设计分为时钟电???、复位电路、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。复位电路中的“复位”按钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两，种方式，本设计选择了按键电平复位电路，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。使用动态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。 根据硬件设计，由单片机的p2口控制位码输出，p0口控制段码输出。动态显示程序中，在单片机内部RAM中设置待显示数据缓冲区，由查表程序完成显示译码，将缓冲区内待显示数据转换成相应的段码，再将段码通过8051的p0口输出：位码数据由累加器循环左移指令产生，再通过p2口输出。 整体程序主要分为3部分：主程序、显示子程序、和定时器中断程序。 主程序主要是初始化部分和不断调用动态显示子程序部分。 动态显示子程序完成4位LED的轮流位扫描，它被主程序不断调用，以保证稳定可靠的显示。显示时间的刷新由定时器中断产生，定时器每秒50ms中断一次，当中断20次后（即1s后），对时间单元（秒计数单元、分计数单元）进行更新，然后通过拆字子程序将时间单元里面的十六进制数拆开为两个BCD码，并送到显示缓冲区。返回主程序后显示缓冲区的待显示数据被刷新一次，数码管相应的显示数值也就随之发生变化。通过键盘扫描方式取得KE0、KE1、KE2的键值，用键盘的中断处理程序实现秒表的启动、停止、复位。 三、主要硬件电路设计 1、单元电路设计 （1）时钟电路 注：//单元电路设计中的网络标号的数字即为单片机的管脚// 时钟电路如图所示，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6MHz，又根据谐振性质，电路中的电容C1、C2选择为30pF左右。该电容的的大小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）复位电路 复位电路如图所示，单片机复位条件是，必须使RST\VPD或RST引脚9加上持续2个机器周期的高电平。在本次设计中时钟频率为6MHz,每个机器周期为2us，则需要4us以上时间的高电平，在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。 （a）为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。在接电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。 （b）为按键复位电路，该电路除了具有上电复位功能外，若要复位只需按图中的RESET键，此时电源VCC经电阻R1、R2分压，在RST端产生一个复位高电平。 （3）显示电路 4位LED显示的位码由单片机的P2口输出，段码由P0口输出，P2口线与LED之间接有500欧母限流电阻；LED为共阳极数码管，显示方式为动态显示方式；3个按键可以采用独