倒计时秒表课程设计.docx
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倒计时秒表课程设计
目录
一.设计目的……………………………………………………………1
二.设计要求……………………………………………………………1
三.总体设计……………………………………………………………1
3.1设计方案…………………………………………………………1
3.2硬件电路设计……………………………………………………1
1）CPU部分…………………………………………………………1
2）晶振电路部分……………………………………………………2
3）LCD显示……………………………………………………3
4）键盘及蜂鸣器部分…………………………………………………3
3.3软件程序设计……………………………………………………4
四.方案实施…………………………………………………………6
4.1单片机简介………………………………………………6
4.2动态LCD液晶显示器显示………………………………………………6
4．3软件调试及调试方法……………………………………………………8
五.课程设计总结………………………………………………………10
六.参考文献…………………………………………………………10
七.附件…………………………………………………………11
7.1源程序…………………………………………………………………12
7.2总体电路图………………………………………………………………22
一.设计目的
1熟悉整个项目的流程即单片机系统设计过程
2学会使用各种仿真软件
3熟练的使用汇编语言编写小的应用程序
4掌握系统的调试与安装
5提高学生的自学能力和动手能力
二.设计要求
1）可以实现正常秒表的所有功能，包括启动，暂停，复位等
2）可以自由设定倒计时时间（10s,20s,30s....），并进行倒计时（10s,20s,30s....）
3）显示方式自选
4）任选一款51单片机
5）扩展功能：
在秒表基础上增加时钟功能；倒计时完成时加入报警单元，如声音，灯光等
三.总体设计
3.1设计方案
1）方案讨论和设计：
倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几个问题：
一，LCD液晶显示器如何显示数字0—9；二，如何用单片机来控制LCD的显示；三，单片机最小模式下的设计。
处理好这些问题此设计才能完整，为此必须先了解LCD的显示原理和接线方法，再了解单片机的组成原理和控制方法。
硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。
2）主要任务：
软件的调试和烧录
3.2硬件电路设计
1）CPU部分
P2.0口是“调模式”num10,num20,num30,num50,num100
P2.1口是“开始”倒计时端口
P2.2口是“关闭”（返回）轰鸣器口，在定时可以返回到模式状态。
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
P2.4口是“暂停”口
主要有AT89C51,按键等构成
2）时钟振荡模块
时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C4、C5的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。
晶振电路模块
3）LCD显示部分
D1-D7口分别依次接单片机的P1.0-P1.7；
RS,RW,E分别接P3.0-P3.3口
LCD显示部分
4）键盘及蜂鸣器部分
键盘及轰鸣器部分
P2.0口是“调模式”num10,num20,num30,num50,num100
P2.1口是“开始”倒计时端口
P2.2口是“关闭”（返回）轰鸣器口，在定时可以返回到模式状态。
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
P2.4口是“暂停”口
3.3软件程序设计
程序流程图：
开始
定时器T0,T1初始化
YN
YN
YN
四．方案实施
4.1单片机简介
单片机是把中央处理器（CPU），存储器和输入输出接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上，因此称为单片机，主要用于测控领域。
自从1976年Intel公司推出第一代8位的MCS—48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等优点为单片机的发展打下了坚实的基础。
随后单片机发生了深刻的变革，目前市面上最常用的51系列单片机也是8位的，因为其品种全、兼容性强、软硬件资料丰富的特点，因此历经几十年仍然是最常用的单片机系列。
随着技术的进步和发展，16位单片机32位单片机相继产生，其性能也有了长足的提高，但是其基本组成仍然没有改变。
设计中应用到的STC89C51是Atmel公司生产的51系列单片机中的一个典型代表，
AT89C51引脚图
从图中可以看到AT89C51有P0、P1、P2、P3四个输出输入口，其中P2.1口接开关用来LCD数字显示的起停,其中+5V的高电平有电源电路提供。
4.2动态LCD液晶显示器显示
∙液晶是人机交互最重要的通道，液晶不光要显示文字信息，还要显示波形信息，所以，编写一套完善的函数库是必不可少的，其中应该包括显示ASCII码、字符串、整型数字、浮点数、汉字、画点、画线等一系列函数。
上层函数的建立离不开底层的驱动，最底层驱动应该是建立在液晶基本时序与指令的基础上。
如图1，是液晶模块的基本时序图。
图1DMF5001液晶模块基本时序图
根据时序图和控制指令，不难写出基本的读写函数。
这些函数就是构建上层的基础。
之后，还必须了解液晶的基本显示方式和充填方式。
如图2，是液晶模块的缓冲区与显示屏的映射关系。
T6963控制芯片内部有64KB的缓冲区，可以由程序划分为图形、文本、文本特征3类缓冲区，在不同缓冲区里写入不同数据，在液晶屏上将映射相应的信息，这也就是液晶模块显示信息的原理。
图2DMF5001液晶映射方式
因为T6963内部含有ASCII码字库，所以要想显示字符信息，只需在文本区内填入相应的信息即可。
如果要显示汉字或图形，则必须先在单片机内部的ROM区建模，然后将这些信息写入液晶的图形缓冲区，在液晶控制模块的控制下，相应的信息就会映射在显示屏上，也就是我们看到的汉字或图形信息了。
如果要实时显示AD采集的波形图以及FFT处理后的频谱图，这里将就动态波形显示用到的技术加以详细介绍。
波形的显示离不开“点”的显示，所谓“点动成线”也就这个道理，对于只有黑白两级灰度的液晶来说，画一个“点”就是将一个像素点亮。
所以我们根据时序图，先建立在LCD屏上显示“点”的底层函数。
在液晶屏上绘制“点”，有两点需要注意，一是缓冲区空间的大小，二是像素的充填方式。
在DMF5001液晶模块中，“点”的绘制需要在图形缓冲区中进行。
对于160×128像素的显示屏，图形缓冲区一共占用（160×128）/8=2560字节的空间，每一个字节对应一个地址，也就是一共有2560个地址。
考虑到DMF5001图形的充填方式是从上到下，横向填充，加上控制指令本身就支持对一个像素亮灭的控制。
所以很容易根据缓冲区的地址，控制液晶屏上某一个点的亮灭，也就是所谓的画“点”了。
4.3软件调试及调试方法
1）启动keiluVision，编写倒计时汇编语言程序，然后点击Project菜单——〉Newproject，新建一个工程，接着选择CPU类型，我们选择最常用的AT89C51。
2）在工程中加入文件。
新建一个文件倒计时.C保存，汇编语言文件建好后把文件加入到工程中。
仿真图形如下：
3）编译工程及文件，发现错误更改后再重新编译文件，直到没有错误并且产生了xxx.hex的文件。
4）用单片机仿真软件ISIS7.4Professional来仿真此次设计的单片机是否能够完成设计的要求。
仿真显示电路图如下：
五.课程设计总结
1）在单片机的课程设计中，我加深了对51系列单片机的认识，尤其是在定时计数器、中断系统、串行通信接口方面，我得到了很大的收获。
2）通过本次设计，使我认识和了解了基本的单片机设计的开发及仿真过程，我学到：
经过理论联系实际，加深了对单片机和模拟电路基础知识的理解及应用，学会了液晶显示器接法，熟识了硬件驱动LCD动态显示的基本原理和程序编写，提高了将单个电子器件组合到一起构成所需电路系统的能力；
3）在绘制电路图和仿真图的过程中，巩固了电气专业最基本软件要求，提高了对Protues单片机仿真软件及汇编程序编写软件keiluVision3的认识；
目前单片机在社会上应用很广泛，这使我相信所学的东西在以后的工作中会有用的。
在本次设计过程中得到了指导老师的大力支持，在此表示感谢！
六.参考文献
[1]李广弟单片机基础[M]北京：
航空航天大学出版社2001年1月
[2]迟荣强单片机原理及接口技术[M]北京:
高等教育出版社2004年9月
[3]张毅刚单片机原理及应用[M]北京：
高等教育出版社2008年5月
七.附件
7.1源程序：
#include
#include
#defineucharunsignedchar
sbitrs=P3^0;
sbitrw=P3^1;
sbiten=P3^2;
sbittiao=P2^0;
sbitkaishi=P2^1;
sbitfanhui=P2^2;
sbitfm=P2^3;触发蜂鸣器
sbitzanting=P3^4;
ucharnum,miao,jishu;
uchartmiao,zz=0;
//********************延时程序**************************
voidDelay1ms（ucharcount）
{
uchari,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<120;j++）;
}
//*********************写液晶命令程序****************
voidwrite_com（ucharcom）
{
rs=0;
rw=0;
en=0;
Delay1ms
（2）;
P1=com;
Delay1ms（4）;
en=1;
Delay1ms（4）;
en=0;
}
//*********************写液晶数据程序*********************
voidwrite_data（uchardt）
{
rs=1;
rw=0;
en=0;
Delay1ms
（2）;
P1=dt;
Delay1ms（4）;
en=1;
Delay1ms（4）;
en=0;
}
//**********************液晶初始化程序***********************
voidinitial_lcd（）//henyongyiwangjigaibufen
{
Delay1ms（20）;
write_com（0x38）;
Delay1ms（5）;
write_com（0x0c）;
Delay1ms（5）;
write_com（0x06）;
Delay1ms（5）;
write_com（0x01）;
}
//***********************定时器0定时1S****时钟程序************************
voidtime0（void）interrupt1using0
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
jishu++;
if（jishu==20）
{
jishu=0;
miao++;
}
}
//***********************定时器1蜂鸣器************************
voidtime1（void）interrupt3using0
{
TH1=0xff;
TL1=0x44;
fm=~fm;
}
//**********************拆分显示显示程序*************
voidchaixian（ucharxmiao）
{
ucharxmiao1,xmiao2,xmiao3;
xmiao1=xmiao/100;定时最大是一个三位数
xmiao2=xmiao%100/10;
xmiao3=xmiao%10;
write_com（0x80+0x0a）;液晶定位
if（xmiao==100）
{
write_data（0x30+xmiao1）;
write_data（0x30+xmiao2）;
write_data（0x30+xmiao3）;
}
if（xmiao<100）
{
write_com（0x80+0x0c）;
write_data（0x00）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+xmiao2）;
write_data（0x30+xmiao3）;
}
}
//******************************定时程序*******************************
voiddingshi（uchari）
{
TR0=1;
while（miao-1!
=i）
{
tmiao=i-miao;
chaixian（tmiao）;
if（zz==1）//是否暂停
{
break;
}
if（fanhui==0）
{
miao=0;
jishu=0;
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x02）;
write_data（'T'）;
write_data（'i'）;
write_data（'a'）;
write_data（'o'）;
write_data（0x00）;
write_data（'M'）;
write_data（'o'）;
write_data（0x00）;
write_data（'S'）;
write_data（'h'）;
write_data（'i'）;
break;
}
}
if（zz==0&&（miao-1）==i）
{
TR1=1;
TR0=0;
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'T'）;
write_data（'i'）;
write_data（'m'）;
write_data（'e'）;
write_com（0x80+0x09）;
write_data（'E'）;
write_data（'n'）;
write_data（'d'）;
while（fanhui==1）
{
}
TR1=0;
miao=0;
jishu=0;
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x02）;
write_data（'T'）;
write_data（'i'）;
write_data（'a'）;
write_data（'o'）;
write_data（0x00）;
write_data（'M'）;
write_data（'o'）;
write_data（0x00）;
write_data（'S'）;
write_data（'h'）;
write_data（'i'）;
}
}
//******************************键盘扫描程序***************************
voidkeyscan（）
{
ucharnum1;
if（tiao==0）
{
Delay1ms（10）;
if（tiao==0）
{
num++;
if（num==6）
{
num=0;
}
if（num==1）
{
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'n'）;
write_data（'u'）;
write_data（'m'）;
write_data（0x30+num）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+1）;
write_data（0x30+0）;
}
if（num==2）
{
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'n'）;
write_data（'u'）;
write_data（'m'）;
write_data（0x30+num）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+2）;
write_data（0x30+0）;
}
if（num==3）
{
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'n'）;
write_data（'u'）;
write_data（'m'）;
write_data（0x30+num）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+3）;
write_data（0x30+0）;
}
if（num==4）
{
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'n'）;
write_data（'u'）;
write_data（'m'）;
write_data（0x30+num）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+5）;
write_data（0x30+0）;
}
if（num==5）
{
write_com（0x01）;
write_com（0x80+0x04）;
write_data（'n'）;
write_data（'u'）;
write_data（'m'）;
write_data（0x30+num）;
write_com（0x80+0x0a）;
write_data（0x30+1）;
write_data（0x30+0）;
write_data（0x30+0）;
}
while（tiao==0）
{
}
}
}
if（kaishi==0）
{
Delay1ms（10）;
if（kaishi==0）
{
while（kaishi==0）
{
}
switch（num）
{
case1:
num1=10;break;
case2:
num1=20;break;
case3:
num1=30;break;
case4:
num1=50;break;
case5:
num1=100;break;
}
if（zz==0）
{
ucharmiao=0;
dingshi（num1）;
}
if（zz==1）
{
zz=0;
dingshi（num1）;
}
}
}
}
//*****************************暂停键*****************************
voidint1（void）interrupt2using0
{zz=1;
TR0=0;
while（zanting==0）
{
}
}
//**************************主程序********************************
voidmain（）
{TMOD=0x11;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
TH1=0xff;
TL1=0x44;
IE=0x8e;
initial_lcd（）;
while
（1）
{keyscan（）;
}
}
7.2硬件电路图
升级会员 