单片机秒表课程设计报告

单片机课程设计

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一、设计概述 ............................................................................. 错误！未定义书签。

1.1系统名称........................................................................ 错误！未定义书签。 1.2实现功能........................................................................ 错误！未定义书签。 1.3设计分析........................................................................ 错误！未定义书签。 二、系统硬件功能及参数简介 ................................................................................... 3

2.1系统硬件综述.................................................................................................. 3 2.2 C51单片机概述.......................................................................................... 3 2.3 62芯片概述................................................................................................ 5 2.4 27芯片概述................................................................................................ 6 2.5 74LS373地址锁存器概述.............................................................................. 7 三、系统硬件设计 ....................................................................................................... 8

3.1 Proteus仿真接线图...................................................................................... 8 3.2 分块硬件电路设计......................................................................................... 8

3.2.1 控制按键K1......................................................................................... 8 3.2.2 ROM扩展............................................................................................... 9 3.2.3SRAM扩展............................................................................................... 9 3.2.4段码数码管......................................................................................... 10 3.2.5 LED灯................................................................................................. 11

四、程序设计 ............................................................................................................. 12

4.1 程序设计简述............................................................. 错误！未定义书签。2 4.2 程序流程图设计......................................................... 错误！未定义书签。3 4.3 系统程序汇编语言设计............................................. 错误！未定义书签。4 五、系统调试过程 ..................................................................... 错误！未定义书签。

5.1 程序性问题及解决....................................................................................... 17 5.2 调试过程出现问题及解决........................................................................... 18 六、设计心得 ............................................................................................................. 18

七、人体感应的热释红外探测器的基本原理 ......................................................... 19

八、单片机展望与发展 ............................................................. 错误！未定义书签。

九、参考文献 ............................................................................. 错误！未定义书签。

十、谢辞 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

团队成员介绍

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一、 设计概述

1.1系统名称 电子秒表 1.2实现功能

按一下启动按键K1，秒表归零计时，同时LED灯点亮，显示开始工作，再按一下按键K1，秒表停止计时，LED熄灭。计时显示使用一个段式数码管，显示0-9。用62和27扩展8K的ROM和SRAM。 1.3设计分析

本系统的CPU选用的是C51单片机，通过单片机对整个系统进行控制。单片机的P3口用于按键控制，当按下按键，端口接地，产生低电位，不按下时是高电位。

二、 系统硬件功能及参数简介

2.1系统硬件综述

C51单片机×1、地址锁存器、62芯片×1、27芯片×1、LED×1、段式数码管×1、电容、电阻若干。

2.2 C51单片机概述 ·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器 ·全静态工作：0Hz-24MHz

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·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路

引脚功能： VCC：供电电压。

GND：接地。

图1 C51单片机示意图

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

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RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间为外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器读取外部ROM数据。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。

2.3 62芯片概述

Intel 62的特性及引脚信号: Intel 62的容量为8KB，是28引脚双列直插式芯片，采用CMOS工艺制造

A12～A0（address inputs）：地址线，可寻址8KB的存储空间。 D7～D0（data bus）：数据线，双向，三态。

OE（output enable）：读出允许信号，输入，低电平有效。 WE（write enable）：写允许信号，

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输入，低电平有效。

CE1（chip enable）：片选信号1，输入，在读/写方式时为低电平。 CE2（chip enable）：片选信号2，输入，在读/写方式时为高电平。 VCC：+5V工作电压。 GND

：

信

号

地

。

CE为输入信号，低电平有效。（有称作片选信号）

OE为输出允许信号，低电平有效 PGM为编程脉冲输入端，当对芯片编程时，由此端加入编程脉冲信号；读取数据时PMG的值为1 Vcc和Vpp都是接电源的，正常工作时是+5V

2.4 27芯片概述

一种存储芯片，用作存储数据。A0到A12为13条地址信号输入线，说明芯片容量为2的13次方，即8K。

D0到D7为数据线，表示芯片的每个存储单元存放一个字节（8位二进制数）。对芯片读数时，作为输出线，对芯片编程时，作为输入线。

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2.5 74LS373地址锁存器概述

引出端：D0～D7 数据输入端、OE 三态允许控制端（低电平有效） LE 锁存允许端、Q0～Q7 输出端 774LS373芯片：

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三、 系统硬件设计

3.1 Proteus仿真接线图

3.2分块硬件电路设计

3.2.1 控制按键K1

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K1闭合可以发出低电平信号。按键K1用于控制秒表的开始、停止与清零。

3.2.2 ROM扩展

对ROM的扩展采用的是27芯片，ROM扩展时OE引脚要接到CPU的PSEN引脚，芯片的CS引脚要接高电平。

3.2.3 SRAM扩展

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62芯片为SRAM扩展芯片，CS引脚接高电平，CPU的WR和RD引脚依次跟该芯片的WE和OE引脚相连接，以扩展SRAM空间。

3.2.4 段式数码管

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该数码管由中断服务控制工作，当执行中断时，持续闪动。

3.2.5 LED灯

P0.7端口控制LED灯的显示，上拉电源，端口低电位亮，高电位灭。

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四、 程序设计

4.1 程序设计简述

首先对主程序初始化，将P3.7端口置1，让LED灯熄灭，并且让数码管显示0，并且将SECOND、TCOUNT、KCOUNT置0，SECOND代表一秒，TCOUNT代表0.1秒计数几次,KCOUNT代表按键次数。计时器工作在方式1，装初值，然后动态等待按键，加入延时防抖。当按下按键时，判断次数，如果是第一次，启动计时器，并且开放中断。假如是第二次按键，关闭计时器，中断屏蔽。如果是第三次，清零数据，返回。

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4.2 程序流程图设计

主程序

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中断服务

4.3 系统程序汇编语言设计 SECOND EQU 30H TCOUNT EQU 31H

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KCOUNT EQU 32H KEY BIT P3.7 ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0

START: MOV DPTR,#TABLE

MOV P0,#3FH ;开始,数码管显示\"0\" MOV SECOND,#00H MOV TCOUNT,#00H MOV KCOUNT,#00H

MOV TMOD,#01H ;定时器0工作在方式1 SETB P0.7

MOV TL0,#60H;(65536-50000)/256 MOV TH0,#176H;(65536-50000)%256 K1: JB KEY,$ ;等待按键 LCALL DELAY JB KEY,$ MOV A,KCOUNT

CJNE A,#00H,K2 ;判断按键次数

SETB TR0 ;第1次按键,启动定时器 CLR P0.7

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MOV IE,#82H JNB KEY,$

INC KCOUNT ;按键抬起,按键次数值加1 LJMP K1

K2: CJNE A,#01H,K3

CLR TR0 ;第2次按键,关闭定时器 SETB P0.7 MOV IE,#00H JNB KEY,$

INC KCOUNT ;按键抬起,按键次数值加1 LJMP K1

K3: CJNE A,#02H,K1 ;第3次按键,返回初始状态 JNB KEY,$ LJMP START

INT_T0: MOV TH0,60H;#(65536-50000)/256 MOV TL0,#176H;(65536-50000)%256 INC TCOUNT MOV A,TCOUNT

CJNE A,#2,I2 ;是否计够0.1秒 MOV TCOUNT,#00H INC SECOND MOV A,SECOND

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CJNE A,#100,I1 ;是否计够10秒 MOV SECOND,#00H I1: MOV A,SECOND MOV B,#10 DIV AB

I4: MOVC A,@A+DPTR ;显示时间 MOV P0,A MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A I2: RETI TABLE: DB

3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH

DELAY: MOV R6,#20 D1: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RET END

五、 系统调试过程

5.1 程序性问题及解决

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在写程序的时候出现了不少的问题，首先就是对汇编语言的不熟悉，有时候写某一条指令，需要到书上去寻找，还有在proteus上面模拟连线时，不熟悉软件的使用，使得进展非常缓慢。后来经过查阅纸质资料及视频资料，顺利的完成了接线，编写了程序。

5.2 调试过程出现问题及解决

在模拟过程中，曾经出现数码管不能显示的问题，在检查了接线及软件问题之后，最终确定了问题根源在于上拉电源的默认电阻值过大，导致通过数码管的电流过小，最终导致数码管不能显示的问题。

六、 人体感应的热释红外探测器的基本原理

在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。

被动式热释电红外探头的工作原理及特性：

人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm 左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

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(1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10μm 左右的红外辐射必须非常敏感。

(2)为了仅仅对红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 (3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

(4)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。

(5)菲涅尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。

七、 设计心得

这次的课程设计让我们理解到单单在课本上学习单片机是远远不够的，需要亲自在软件上实践操作才能感受到这门课的魅力以及在调试成功后的喜悦。书本上的内容看似枯燥无味，但是在软件上模拟时，一条指令就能让单片按照自己的想法亮起来或者闪烁，那种乐趣是让人难忘的。除此之外，做了这次课程设计让我理解到细节的重要性。当时编写程序时，一条指令写错了一个字母，让我花费了很长时间来寻找问题所在。所以，一个小错误都能导致一个大问题，只有注重细节才能成功。

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八、 单片机展望与发展

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。

九、 参考文献

《单片机原理、接口及应用》 清华大学出版社 肖看 李群芳编著

十、 谢辞

这次课程设计让我们收获颇丰，使我们对于单片机的认识不仅仅局限在书本上，而是真真切切的感受到了单片机到底是什么样子的，是如何工作的。感谢秦老师教给我们单片机的基本知识，并且在课上耐心的给我们举例子，给我们解答问题。没有秦老师平时耐心的教导就不可能顺利的完成这次课程设计。在这里，我们由衷的感谢秦老师的教导，让我们在单片机的道路上少了很多坎坷。

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