《单片机原理及接口技术》课程设计报告——多通道秒表定时器(DOC)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“电子秒表课程设计报告”。
《单片机原理及接口技术》
课程设计报告
课程设计名称：多通道秒表定时计数器设计
院 系：自动控制与机械工程学院
专业：电气工程及其自动化
班级：2012级电气二班
姓名：黄瑞
学号：201204170209
时间：2014年6月
目录
一、课程设计目的和要求.....................................................................................................31、设计的目的.................................................................................................................32、设计的要求.................................................................................................................3
（1）总体要求.........................................................................................................3（2）具体要求.........................................................................................................4（3）设计提示.........................................................................................................4
二、设计的步骤和思路.........................................................................................................51、设计的步骤.................................................................................................................52、设计的思路.................................................................................................................5
三、硬件的设计.......................................................................................................................61、信号输入电路.............................................................................................................72、数码管的驱动模块的电路.........................................................................................73、LED灯的驱动模块电路............................................................................................8
四、软件设计...........................................................................................................................81、单片机选择.................................................................................................................82、系统软件设计分析.....................................................................................................93、主要功能实现的程序...............................................................................................10（1）通道号的设置...............................................................................................10（2）定时值的设置...............................................................................................11
五、调试说明.........................................................................................................................121、未启动仿真时，初始状态：...................................................................................132、开始启动仿真后：...................................................................................................133、通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置：............................144、定时时间到后对应通道号LED灯点亮：.............................................................15 六
心得体会.........................................................................................................................16
七、致谢.................................................................................................................................17 八、参考文献.......................................................................................................................17
九、附录.................................................................................................................................18
一、课程设计目的和要求
1、设计的目的单片机课程作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完〈〈单片机原理与接口技术〉〉课程后，并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合联系。
单片机课程设计过程中，我们通过查阅资料，接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个基于MCS-51系列单片机，涉及多种资源应用，并具有综合应用功能的小应用课程设计，不但使我们能熟练掌握课堂上所学知识，而且还能使我们在设备和软件方面得到较全面的提高和锻炼，也提高了我们运用综合知识解决实际的能力。
课程设计以学生认知为主体，充分调动学生的积极性，重视学生自学能力的培养，根据具体课题安排时间确定课题的设计、编程和调试内容，分团队开展课程设计活动，按时完成每部分工作。坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。
要求学生自己查阅资料和充分利用所学知识，根据所要设计系统所要达到的功能，划分软硬件功能、选择器件、编写相关程序，用Proteus 在计算机上绘图并用Keil进行程序边编写进行防真，再对整个系统做调试运行，培养学生在遇到问题时能进行独立、系统、认真的思考，并进一步培养学生在团队中的合作精神，不断调试修改，直至达到设计的要求和取得满意的效果，最后编写系统说明书，其内容包括系统的功能介绍，使用范围，主要性能指标，使用方法，注意事项等。
2、设计的要求
（1）总体要求
本次课程设计主要以软件仿真为主，在为期两周的工程实践中，将占据主要时间，要求完成的任务主要包括以下几点：
(1)独立完成设计任务；
(2)绘制系统硬件总框图；(3)绘制系统原理电路图；
(4)制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释；(5)制定编写调试方案，编写课程设计任务书；(6)写出设计工作小结。（2）具体要求
该课程设计要求基于AT89C51设计一个4位的LED数码管作为“4通道的秒表定时器”。
1设计使显示时间为0～99秒；
2当各通道定时时间到时，点亮对应的LED灯； 3设计一个具有4个按键的键盘：
K1：“设置”/“定时启动”； K2：“通道”/“定时设置”； K3：“加一”； K4：“减一”；
4设计每到一秒钟有声音或LED提示提醒功能，可通过按钮打开及关闭该提醒功能。（3）设计提示
(1）用6为7段LED数码管作为显示设备，最高为显示通道号，低2位显示时间。
(2）可采用定时器，定时时间100ms。(3）参考Protuse仿真效果图
图1-1 Protuse仿真效果图
二、设计的步骤和思路
1、设计的步骤
（1）制定相应的设计方案；
（2）硬件的初步设计；
（3）选择设计所用元器件和参数；（4）在Proteus 7.5中设计和连接电路图；（5）软件的初步设计；（6）编写程序实现其功能；（7）在keil_v4中进行调试运行；（8）硬件和软件联合调试。
2、设计的思路
为使数码管同时显示通道号和定时值（0～99秒），选用4位7段LED数码管，当定时时间到时点亮对应的LED灯，课程中我们选用LED-BLUE灯，并设计有四位按键的键盘，分别为K1、K2、K3、K4来控制定时启动/停止、通道号和定时时间的切换设置、通道号/定时时间加
一、通道号/定时时间减一。通过这四个按键来控制整个电路的运行、LED灯的点亮和数码管的显示。具体控制如下：（1）通道号为1～4，对应LED灯为LED1～LED4，执行程序前可任意选择通道号；定时值可在0～99S内任意设置；
（2）当程序运行初始化化后，如果K2按下，则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当选择好通道号后如果按下K2则切换至定时值的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当定时值设置好之后按下K1则程序执行所选通道的秒表定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（3）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4
来增加或减小定时值；当设置好之后按下K1后直接执行一通道的秒表定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（4）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当设置好之后按下K2则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当设置好后按下K1则执行对应通道的定时；当定时时间到时，对应通道的LED灯点亮；
（5）当程序运行初始化后直接按下K3、K4进行定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值；当设置好之后按下K2则切换至通道号的设置，通过K3、K4来增加或减小通道号；当设置好后按下按下K2则又切换至定时时间的设置，通过K3、K4来增加或减小定时值;依次可不断循环通道号和定时时间的切换设置，直至达到自己所想要的定时时间,此时按下K1则执行对应通道的秒表定时，当定时时间到时点亮对应的LED灯。
三、硬件的设计
硬件电路设计框图如下图所示，主要由：4个按键的键盘、AT89C51单片机、数码管、4个LED灯。
根据硬件系统电路设计框图，对各部分模块的原理进行分析，编写个子模块程序，最终将其组合。
图3-1硬件电路设计框图
1、信号输入电路
独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键按下了。独立式按键电路配置灵活，软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
图3-2键控电路
消除键抖动。一般按键在按下的时候有抖动的问题，即键的簧片在按下时会有轻微的弹跳，需经过一个短暂的时间才会可靠地接触。若在簧片抖动时进行扫描就可能得出不正确的结果。因此，在程序中要考虑防抖动的问题。最简单的办法是在检测到有键按下时，等待（延迟）一段时间再进行“行扫描”，延迟时间为10～20ms。这可通过调用子程序来解决，当系统中有显示子程序时，调用几次显示子程序也能同时达到消除抖动的目的。
2、数码管的驱动模块的电路
图3-3数码管驱动模块电路
3、LED灯的驱动模块电路
图
3-4LED灯的驱动电路
四、软件设计
1、单片机选择
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。
功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。此设计中就采用AT89C51。单片机小系统的电路图如图所示：
图4-1信号输入电路
单片机AT89C51的主要特征：
①与 MCS－51 兼容，4K 字节可编程闪烁存储 ②灵活的在线系统编程，掉电标识和快速编程特性； ③寿命为 1000 次写/擦周期，数据保留时间可 10 年以上； ④全静态工作模式：0HZ33HZ； ⑤三级程序存储器锁定；
⑥128×8 位内部 RAM，32 位可编 I/O 线；
⑦两个 16 位定时器/计数器，5 个中断源，4 个 8 位并行的 I/O 接口，个全双工 I/O 接口。
2、系统软件设计分析
模块的划分：
（1）键盘的设置、启动、停止、加
一、减一；（2）数码管显示通道号和定时时间；
（3）定时时间到后对应通道号的LED灯点亮。程序流程图如下：
开始 初始化 Y扫描K2键按N Y扫描K2键按下？ 通道号设定下？ N 通道号加一 Y扫描K3键按扫描K3键按Y下？下？ 定时时间加一 N N 通道号减一 Y扫描K4键按扫描K4键按Y下？下？ 定时时间减一 N N扫描K1键按N下？ Y数码管计时 定时时间N到？ Y通道号对应的LED灯点亮 结束
图4-1程序流程图
3、主要功能实现的程序
1）通道号的设置
uchar set_thax()
//设置通道函数
{
key_set();
if(set_2==2)
{
delay(10);
if(k3==0)
//K3加1
{
delay(30);
if(k3==0)
（{
delay(300);
sec++;
if(sec==5)
{sec=1;}
}
}
if(k4==0)
//K4减1
{
delay(30);
if(k4==0)
{
delay(300);
sec--;
if(sec==0)
{sec=4;}
}
}
}
a=sec;
return a;}
2）定时值的设置
void set_time()//设置时间函数
{ key_set();if(set_2==1){
delay(10);
if(k3==0)
//K3加1
{
delay(30);
if(k3==0)
{
delay(300);
minu++;
if(minu==100)
{minu=1;}
}
}
（11
if(k4==0)
//K4减1
{
delay(30);
if(k4==0)
{
delay(300);
minu--;
if(minu==-1)
{
}
}
}
} }
五、调试说明
仿真结果和分析：
minu=99;121、未启动仿真时，初始状态：
图5-1未启动仿真时，初始状态
2、开始启动仿真后：
图5-2开始启动仿真后
3、通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置：
图5-3通过按下K2切换至一、二、三、四通道和定时值的设置
4、定时时间到后对应通道号LED灯点亮：
图5-4定时时间到后对应通道号LED灯点亮
六
心得体会
作为一名电气工程及其自动化专业的大二学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。
在两个周的学习工作中，通过查阅相关资料了解了直流调速系统，加深了对直流电机调速控制系统的认识，熟悉了单片机在控制系统中的运用。并且在所学知识的基础上，利用已有的直流调速系统设计，尝试了自己的一些研究。并且使我将以前所学的知识系统化，理论化，实用化。对如何使用已有知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。
根据课题要求，利用所学的相关知识，查询相关的资料。根据课程条件，找到适合的方案，找到需要的元器件。
根据课程设计的要求和自己所要增加的功能写好程序流程图，在程序流程图的基础上，根据芯片的功能写出相应的程序。然后再进行程序调试和相应的修改，以达到能够实现所要求的功能的目的。
除编写实现设计要求外的程序，还要根据课程设计的实际情况，添加些额外程序来使系统更加的稳定，如开关的去抖（采用延迟）。
该课程设计的程序可以参考MCS-51系列单片机，也可自己根据自己熟悉的方法来编程如单片机C语言或汇编语言。
在设计控制开关时，注意2个中断的打开和关闭的先后顺序，否则就会出错。这次的单片机课程设计重点是理论与实际的相结合。该设计从头到尾都要自己参与，熟悉了整个设计的过程，更充分的锻炼了自己。
在此要感谢我的指导老师，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个设计还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次设计的最大收获和财富，使我终身受益。
七、致谢
为期两个周的课程设计也接近了尾声。此次课程设计的完成离不开老师和同学对我的帮助，使我对单片机的工作原理和使用更近了一步。
首先要感谢我敬爱的指导教师。他们在学术上的精心指导和严格要求，在系统研究和调试过程中给予的及时帮助。这些使我组的课程设计得以顺利完成，并激励着我们在今后的人生道路上不断开拓进取，勇往直前。在此，我们再一次对诸位老师的培养和关怀表示诚挚的谢意！
同时我们也非常感谢所有教导过我的老师们，他们不但在课程设计中指导我们学习和生活，而且在完成论文期间给我许多帮助和建议，他们兢兢业业、对工作认真负责的态度为我们做出了好的表率，时刻鞭策着我们向他们学习。
非常感谢我的同学们，在与他们共同的学习、工作、生活过程中，他们给予了我及时的帮助和建议，开拓了我的思路。这使我在学习和生活中受益匪浅。
最后，向所有帮助过我的老师和同学致以最诚挚的谢意。
八、参考文献
[1] 陈伯石.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2003.[2] 钟富昭.8051单片机典型模块设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2007 [3] 张靖武.单片机系统的PROTEUS设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2007 [4] 杨恢先.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2006 [5] 孟庆涛.图解电子控制电路[M].北京：人民邮电出版社，2006 [6] 谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006 [7] 周润景.基于PROTEUS 的电路及单片机系统设计与仿真[M].北京：北京航空航天出版社，2006 [8] 李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空航天出版社，2004 [9] 杜坤梅.电机控制技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002 [10] 李广第.单片机基础（修订版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001 [11] 吴亦峰.单片机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社
九、附录
#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char
sbit QB1=P2^0;sbit QB2=P2^1;sbit QB3=P2^2;sbit QB4=P2^3;sbit k1=P1^0;//k1按键, sbit k2=P1^1;//k2按键, sbit k3=P1^2;//k3按键,加1 sbit k4=P1^3;//k4按键,减1 sbit led4=P3^0;//LED灯 sbit led3=P3^1;sbit led2=P3^2;sbit led1=P3^3;sbit what=P0;uchar sec=1,minu,mstcnt;// 定义初始量 uchar set_2=1,set_1=1;uchar mis,mig，sg;uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};//共阴显示
uchar code tabl[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66};int a;
void delay(uint);//延时函数 void key_change();// 扫描K1 void key_set();//
扫描K2 void disp(uchar,uchar,uchar,uchar);//显示函数 void set_time();//设置时间函数 uchar set_thax();//设置通道函数 void timer0();void haap();
void main()//主函数 { EA=1;//系统允许有开放的中断 ET0=1;//允许T0中断
TR0=1;//开启中断，启动定时器 TMOD=0x01;TH0=0x00;//选择数码管
TL0=0x01;
while(1){
sg=sec%10;//通道个位 mis=minu/10;//显示时间十位 mig=minu%10;key_set();//扫描K2 key_change();//扫描K1 if(set_1==1)//设置显示条件 {haap();} if(k1==1&&k2==1)//正常显示 { delay(10);if(k1==1&&k2==1){ sg=sec;disp(sg,mis,mig,);} } key_change();
if(set_1 ==2)//启动条件
{
timer0();
} key_change();if(set_1==3){minu=0;} } }
void haap()
//设置显示函数{ if(set_1==1){ delay(10);key_set();if(set_2==1){ delay(10);
set_time();}
key_set();if(set_2==2){
delay(10);
set_thax();
} } }
void timer0()interrupt 1 using 0 //启动函数{
TH0=0x01;TMOD = 0x01;
if(set_1==2)
{ delay(10);mstcnt++;
if(mstcnt==20){
mstcnt=0;
if(minu==0)
{
minu=0;
set_thax();
if(a==1)
{
led1=0;
led2=1;
led3=1;
led4=1;
}
else
{
if(a==2)
{
led1=1;
led2=0;
led3=1;
led4=1;
}
else { if(a==3)
}
}
}
else
{
minu--;
} } if(minu==0){ minu=0;
} } }
void key_change()//k1按键扫描 { if(k1==0){ delay(20);
{ led1=1;led2=1;led3=0;led4=1;
} else
if(a==4)
{
led1=1;
led2=1;
led3=1;
led4=0;
}
if(k1==0){ set_1++;while(k1!=1);if(set_1==4){set_1=1;} } } }
void key_set()//k2按键扫描 { if(k2==0){ delay(20);if(k2==0){ set_2++;while(k2!=1);if(set_2==3){set_2=1;} } } } void disp(uchar sg,uchar mis,uchar mig,uchar)//显示函数{ QB1=0;QB2=1;QB3=1;QB4=1;P0=table[sg];//第1个数码管显示通道 delay(10);//延时一小会
QB1=1;QB2=1;QB3=0;QB4=1;P0=table[mis];//第3个数码管显示十位 delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=0;P0=table[mig];//第4个数码管显示个位
delay(10);QB1=1;QB2=1;QB3=1;QB4=1;P0=table[];//第2个数码管不显示 delay(10);}
void set_time()//设置时间函数 { key_set();if(set_2==1){
delay(10);if(k3==0)//K3加1 { delay(30);if(k3==0){ delay(300);minu++;if(minu==100){minu=1;} } } if(k4==0)//K4减1 { delay(30);if(k4==0){ delay(300);minu--;if(minu==-1){
minu=99;
}
} } } }
uchar set_thax()
//设置通道函数
{ key_set();if(set_2==2){
delay(10);if(k3==0)//K3加1 { delay(30);if(k3==0){
delay(300);sec++;
if(sec==5){sec=1;} } } if(k4==0)//K4减1 { delay(30);if(k4==0){ delay(300);sec--;if(sec==0){sec=4;} } } } a=sec;return a;}
void delay(uint k)//延时函数 { uint i,j;for(i=k;i>0;i--)for(j=80;j>0;j--);}
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