基于C单片机的秒表专业课程设计.doc

课程设计任务书

学生姓名： 池孙煌 专业班级： 电信1204
指导老师： 陈德军 工作单位： 信息工程学院

题 目：基于51单片机秒表设计
初始条件：
含有Keil编程能力和Proteus仿真能力；
熟悉定时器/计数器实现原理；
提供编程所需要计算机一台
要求完成关键任务：（包含课程设计工作量及其技术要求，和说明书撰写等具体要求）
1、用定时器/计数器设计一个简单秒表，能显示计时状态和结果。
2、进行电路试验或仿真，并使用C语言进行程序开发。
3、完成符合学校要求设计说明书
时间安排：
一周，其中3天程序设计，2天程序调试
指导老师署名： 年 月 日

系主任（或责任老师）署名： 年 月 日

摘要
单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体机电一体化高科技产品，含有功耗低，安全性高，使用方便等优点。此次设计内容为以 8051 单片机为关键秒表，它采取键盘输入，单片机技术控制。设计内容以硬件电路设计，软件设计和制作三电路板部分来设计。利用单片机定时器/计数器定时和计数原理，用集成电路芯片、LCD1602液晶和按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使它拥有正确计时、暂停、清零、所计时间存放和查看、并同时能够用液晶显示，在现实生中应用广泛。
关键词:秒表;8051;定时器

1.概述
《单片机应用实践》课程设计是学好本门课程又一关键实践性教学步骤，课程设计目标就是配合本课程教学和平时试验，以达成巩固消化课程内容，深入加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力训练，启发创新思维，使之含有独立单片机产品和科研基础技能，是以培养学生综合利用所学知识过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质关键阶段。
此次设计内容为以 8051 单片机为关键秒表，它采取键盘输入，单片机技术控制。设计内容以硬件电路设计，软件设计和制作三电路板部分来设计。利用单片机定时器/计数器定时和计数原理，用集成电路芯片、LCD1602液晶和按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使它拥有正确计时、暂停、清零、所计时间存放和查看、并同时能够用液晶显示。

2．理论分析
2.1 设计内容
开始时，显示“00:000”，按下按钮1后开始从0计时，显示精度为0.001s；共有5个功效按键，第1个按键开始计时，第2个按键暂停，第3个按键复位，第4个按键统计时间，第五个按键查看时间。
依据8051芯片工作原理和工作方法，对LCD1602液晶进行显示控制，并能用按钮实现秒表起动、停止、复位、所计时间存放和查看、清零功效，正确到0.001秒。
要求选择定时器工作方法，画出使用单片机控制LCD1602液晶显示电路图，并实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最终调试秒表起动、停止、清零等功效。
2.2 具体步骤
单片机电子秒表需要处理三个关键问题：
一是相关单片机定时器使用；
二是怎样实现LCD1602液晶显示；
三是怎样对键盘输入进行编程。
定时器：51有4种工作方法，本方案采取工作方法1，即为16位定时器。在高八位和低八位分别置数。因为定时器做是加法计数，则应该将要定时数以补码形式，存放在定时器中。
LCD1602液晶：液晶用RS、RW、EA三个控制端口进行显示等控制。D0-D7口分别接单片机P0并行口，进行数据传输。液晶具体显示方法及其时序图在其资料中进行查阅并应用。
键盘：键盘函数能够作为一个子程序，在main函数中循环查找调用，依据按键功效，我们在按键中写入对应程序，在按键1中开中止，而且对定时器进行设初值。即可实现开始计时。在按键2中关中止，则可实现计时暂停。按键3即为复位键，则可复位为初始值00:000。按键4即为统计键，对时间进行统计。按键5即为查看键，对所统计时间进行查看。

3 程序设计
3.1设计思绪
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和扩展存放器、I\O 接口、外围扩展功效电路。软件系统包含监控程序和多种应用程序。
在单片机应用系统中，单片机是整个系统关键，对整个系统信息输入、处理、信息输出进行控制。和单片机配套有对应时钟电路图3.1所表示和扩展存放器和 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，往往全部会输入信息和显示信息，这就包含键盘和显示器。在单片机应用系统中，通常全部依据系统要求配置对应键盘和显示器。配置键盘和显示器通常全部没有统一要求，有系统功效复杂，需输入信息和显示信息量大，配置键盘和显示器功效相对强大，而有些系统输入/输出信息少，这时可能用多个按键和多个 LED 指示灯就能够进行处理了。在单片机应用系统在中配置键盘能够是独立键盘，也可能是矩阵键盘。
3.2设计过程
3.2.1 系统设计思绪及描述
本设计在LCD1602液晶上显示时间，则可利用MCS-51系列单片机芯片AT89C52P3.0,P3.1 ,P3.2,P3.3作为按键入口；定时器 T0 作为每 0.001 秒加一定时器；其中“开始”按键按下时开始计时，按下按键2则暂停；按下按键3对时间进行统计，按下按键4对所统计时间进行查看。“清零”按键即为复位按键，复位清零，此时若再按下按键1则又可重新开始计时。

3.3 程序步骤及试验效果
3.3.1 程序步骤图开始

液晶初始化

Y开始计时
计 时

N
计时器暂停
暂 停
Y

N
存放时间
记 录
Y

N
调用统计
查 看
Y

N
液晶显示

图3.1 主程序步骤图

3.3.2 源程序及说明
#include "reg51.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

void Initialize_LCD();
void ShowString(uchar x,uchar y,uchar *str);
sbit K1 = P3^2; //K1表示开始计时
sbit K2 = P3^3; //暂停
sbit K3 = P3^4; //统计
sbit K4 = P3^5; //查看
uchar code prompt[]="PRESS K1 START " ;
uchar a[]="00:000";
int k3=0;
int numb;

void Delayxms(uint ms)
{
uchar i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<120;i++);
}
}
void keyscan()
{
if(K1==0) //计时开始
{
Delayxms(1);
if(K1==0)
{
TMOD=0x11;
TH0=(65536-1000)/256; //赋计数初值
TL0=(65536-1000)%256;
EA=1; //开总断
ET0=1;//开启定时器中止
TR0=1;//开启定时器
while(!K1);//等候按键释放
}
}
if(K2==0) //暂停
{
EA=0;
ET0=0;
TR0=0;
}
if(K3==0) //时间统计
{
int k;
Delayxms(50);
for(k=0;k<6;k++)
{
b[k3][k]=a[k];
}
k3++;
while(!K3);

}
if(K4==0) //查看所统计时间
{
uchar c[6];
int num;
Delayxms(50);
if(K4==0) {
while(1) {
for(num=0;num<6;num++) {
c[num]=b[0][num];
}
ShowString(1,1,c);
Delayxms(50);
if(K4==0) {
Delayxms(50);
if(K4==0) {
while(1){
for(num=0;num<6;num++) {
c[num]=b[1][num];
}
ShowString(1,1,c);}
}

}
}
}
}
}

void main()
{
Initialize_LCD();
while(1)
{
keyscan();
ShowString(1,0,prompt);
ShowString(1,1,a);
}

}

void time() interrupt 1
{
TH0=(65536-1000)/256;
TL0=(65536-1000)%256;
a[5]++;//初值为0
if(a[5]==0X3A)
{
a[5]=0X30;
a[4]++;
}

if(a[4]==0X3A)
{
a[4]=0X30;
a[3]++;
}
if(a[3]==0X3A)
{
a[3]=0X30;
a[1]++;
}
if(a[1]==0X3A)
{
a[1]=0X30;
a[0]++;
}
if(a[0]==0X3A)
{
a[]="00:000";
}
}
//************1602***********//
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#include <string.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit RS = P0^7;
sbit RW = P0^6;
sbit EN = P0^5;

void Delayms(uint ms)
{
uchar i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<120;i++);
}
}

uchar Busy_Check()
{
uchar LCD_Status;
RS = 0;
RW = 1;
EN = 1;
Delayms(1);
LCD_Status = P0;
EN = 0;
return LCD_Status;
}

void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //读写操作使能位检测

RS = 0;
RW = 0;
EN = 0;
P0 = cmd;
EN = 1;
Delayms(1);
EN = 0;
}

void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80);
RS = 1;
RW = 0;
EN = 0;
P0 = dat;
EN = 1;
Delayms(1);
EN = 0;
}

void Initialize_LCD()
{
Write_LCD_Command(0x38); //功效选择
Delayms(1);
Write_LCD_Command(0x01); //清屏
Delayms(1);
Write_LCD_Command(0x06); //增量显示，整体不移屏
Delayms(1);
Write_LCD_Command(0x0c); //开显示，关消影，关闪烁
Delayms(1);
}
void ShowString(uchar x,uchar y,uchar *str)
{
uchar i = 0;
uint a=0;
a = strlen(str);
if(y == 0)
Write_LCD_Command(0x80 | x);
if(y == 1)
Write_LCD_Command(0xc0 | x);
for(i=0;i<a;i++)
{
Write_LCD_Data(str[i]);
}
}
4.仿真效果
经过最终软件对程序编译，组建，实施，还有最终生成.hex 文件，把.hex下载到TX-1C开发板 STC89C52RC 单片机上最终效果图以下：
（1）开始从“00:000”

图4.1 复位从“00:000”计时
（2）开始计时

图4.2 开始计时

（3）暂停功效：

图4.3 暂停功效
（4）立即归零：

图4.4 复位归零
5.心得体会
经过对此次课程课程设计，使自己深刻认识到自己很多不足之处，在实际动手操作能力不足，在进行程序编程时，自己需要，认真审题，看懂题目标要求！对于软件编程不益太简单或太难。做到既能把课题完成又能锻炼 自己能力！依据课题要求，复习相关知识，查询相关资料。依据课程条件，找到适合方案，找到需要元器件及工具，准备课程。依据课程设计要求和自己所要增加功效写好程序步骤图，在程序步骤图基础上，依据芯片功效写出对应程序和增加额外功效程序。然后再进行 程序调试和对应修改，以达成能够实现所要求功效目标。还要依据课程实际情况，添加些额外程序来使系统愈加稳定，如开关去抖（采取延迟）。程序要尽可能做到由各个子程序组成，在有些程序后面最好加注释，这么在程序犯错检验过程中能够更轻易查找到，也更简练，更明白易懂。该课程设计程序能够参考 MCS-51 系列单片机，也可自己依据自己熟悉方 法来编程如单片机 C 语言。在设计控制开关时，注意两个中止打开和关闭前后次序，不然就会犯错。这次单片机课程设计关键是理论和实际相结合。该设计从头到尾全部要自己参与，熟悉了对整个设计过程，更系统锻炼了自己。
参考文件
[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..12
[2] 郭天祥编著.51 单片机C语言教程-入门、提升、开发全攻略.电子工业出版社.. 05
[3] 刘刚编著.Protel DXP SP2 原理图和 PCB 设计.电子工业出版社..07
[4] 丁峻岭主编.C 语言程序设计.中国铁道出版社..12