單片機(jī)多功能秒表系統(tǒng)仿真+源碼設(shè)計(jì)

ID:445599 · 發(fā)表于 2018-12-14 09:30

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

目錄
第1章  緒論
1.1 設(shè)計(jì)背景與意義
第2章  課程設(shè)計(jì)目的和要求
2.1 課程設(shè)計(jì)目的
2.2 課程設(shè)計(jì)要求
第3章  多功能秒表系統(tǒng)概述
3.1 系統(tǒng)的主要功能
3.2 AT89C51的功能及簡介
第4章多功能秒表電路設(shè)計(jì)
4.1 元件清單
4.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)
4.3 振蕩電路的設(shè)計(jì)
4.4 按鍵電路的設(shè)計(jì)
4.5 顯示電路的設(shè)計(jì)
4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)
4.7 總體電路設(shè)計(jì)圖
第5章總  結(jié)
參考文獻(xiàn)
第1章  緒論

1.1 設(shè)計(jì)背景與意義
單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未見的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。課程設(shè)計(jì)是根據(jù)某一課題技術(shù)指標(biāo)或邏輯功能的要求，進(jìn)行電路的獨(dú)立設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)安裝和調(diào)試。根據(jù)這次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求，我首先進(jìn)行了整體方案的構(gòu)思，通過在圖書館和上網(wǎng)查閱資料，并分析和比較，選取了一種簡單而且可行性高的方案。此方案主要由延時(shí)電路、定時(shí)計(jì)數(shù)電路、主控電路、程序譯碼驅(qū)動(dòng)電路等組成。通過查閱有關(guān)書籍、上網(wǎng)和綜合已學(xué)機(jī)以及電子技術(shù)的知識(shí)，并考慮到電路的工作穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)成本低，電路簡單，功耗低等因素。
第4章多功能秒表電路設(shè)計(jì)4.1 元件清單

表4-1

名稱	型號(hào)	參數(shù)	數(shù)量
51單片機(jī)	AT89C51	\	1
按鍵	BUTTON	\	7
電阻	CHIPRES	100Ω	2
電容	CAP	30uF	2
電容	A700D127M004ATE018	10uF	1
晶振	CRYSTAL	\	1
數(shù)碼管	7SEG-MPX2-CA	\	1
阻排	RESPACK-8	\	1
揚(yáng)聲器	SOUNDER	\	1

4.2 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期也（就是4微秒）的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位,復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如圖4-2所示，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要按開關(guān)就能完成LED和開關(guān)的重置。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。單片機(jī)的RST管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入口。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期以上。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位完成。

圖4-1復(fù)位電路

充電充滿的時(shí)候流過的電流是0，所以接的是低電平，處于正常的狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，電容被短路，電阻被接入到電路當(dāng)中，5V電壓直接接到電阻R1上面，所以電阻R1上的壓降就是5V，所以第九腳的電壓為電源電壓5V，實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位，電容起的作用就是開機(jī)上電復(fù)位。

4.3 振蕩電路的設(shè)計(jì)

8051內(nèi)部有時(shí)鐘電路，只需外部接石英晶體和微調(diào)電容即可，通常選用的是6MHz、12MHZ、11.0592MHz。

為多功能秒表循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外部的脈沖信號(hào)是經(jīng)單片機(jī)89C51的XTAL2引腳注入的；在MCS－51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容C1、C2形成反饋電路，可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩頻率范圍通常是1.2~12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。

然而一般選用石英晶體振蕩器。石英晶振的頻率非常穩(wěn)定，非常適合用在這個(gè)地方，圖上4-1電路晶振在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào),其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容 C1,C2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振;二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。C1,C2的值為30μF。

圖中選用的是12MHz的晶振，而它的機(jī)器周期是1微秒。

圖4-2 復(fù)位電路

4.4 按鍵電路的設(shè)計(jì)

按鍵電路由六個(gè)相同按鍵組成，分別作為開始，暫停，清零，倒計(jì)時(shí)，十位加一，個(gè)位加一，電路如下圖：

圖4-3 按鍵電路

4.5顯示電路的設(shè)計(jì)

顯示電路使用了一個(gè)兩位的共陽極LED數(shù)碼管和1k歐排阻構(gòu)成。數(shù)碼管的位由p2.1和p2.0口決定。如下圖：

圖4-4 顯示電路

4.6 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

報(bào)警電路由小揚(yáng)聲器組成，計(jì)時(shí)完成后，利用顯示子程序延時(shí)約2毫秒求反，產(chǎn)生250Hz的方波，從而揚(yáng)聲器發(fā)聲，該電路如下：

圖4-5 報(bào)警電路

4.7總體電路設(shè)計(jì)圖

圖4-6 總體電路設(shè)計(jì)圖

4.7 仿真及調(diào)試

圖4-6 總體電路仿真圖

第5章總結(jié)

起初，剛拿到這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，一頭霧水，但是通過翻閱相關(guān)書籍和參考資料以及對(duì)應(yīng)的秒表設(shè)計(jì)程序，終于有了一些自己的思路。通過幾天的反反復(fù)復(fù)設(shè)計(jì)和程序編輯，幾十次的仿真和調(diào)試，終于在答辯之前的前一天完成。此次課程設(shè)計(jì)我懂得了看花容易繡花難，理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，只有自己動(dòng)手動(dòng)腦，認(rèn)真完成實(shí)踐環(huán)節(jié)，才能加深自己對(duì)理論知識(shí)的理解。同時(shí)，在課設(shè)的過程中，也加深了自己對(duì)軟件的熟練程度，查閱資料的能力。

同時(shí)，也要感謝同組同學(xué)的共同努力，通過互相發(fā)問，互相提出自己的設(shè)計(jì)方法，使得我們組同學(xué)的設(shè)計(jì)方案得到了優(yōu)化，加深互相和合作的能力。也感謝老師在課設(shè)過程中給出的指導(dǎo)和建議。

附錄一：

程序框圖