0.01S分辨力高精度秒表设计.doc

单片机原理与应用课程设计说明书 题 目： 0.01S分辨力高精度秒表设计 系 部： 信息与控制工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 学生姓名: 学 号: 指导教师: 目 录 １　设计任务与要求 - 2 - １.１　设计任务 - 2 - １.２　设计要求 - 2 - １.３　设计结果 - 2 - ２　设计方案 - 3 - ２.１　设计思路 - 3 - ２.２　方案选择 - 3 - ２.２.１　按键方式选择 - 3 - ２.２.２　计时分辨力选择 - 3 - ２.３　主要器件及芯片 - 4 - ２.３.１　本设计主要器件清单 - 4 - ２.３.２　单片机STC89C51RD - 4 - ２.３.３　74HC164芯片 - 5 - ２.３.４　ＭＡＸ８１８ - 6 - ２.３.５　ＭＡＸ２３２ - 6 - ２.３.６　数码管LED-SP41056 - 7 - ３　硬件电路设计 - 9 - ３.１　硬件电路图设计说明 - 9 - ４　软件设计 - 10 - ４.１　程序流程图 - 10 - ４.２　主要参数计算与分析 - 10 - ４.２.１　定时初值计算 - 10 - ４.２.２　按键初值分析 - 10 - ４.２.３　段码计算 - 10 - ４.３　定时器及按键初始化程序 - 11 - ４.４　PROTEUS仿真结果 - 11 - ５　调试过程 - 12 - ６　结论 - 12 - 附录： - 13 - １　实物图 - 13 - ２　器件清单 - 14 - 参考文献： - 15 - １　设计任务与要求 秒表计时器常常用于体育竞赛及各种其他要求有较精确时间的各领域中。 单片机具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制，可以实现分机各分布式控制等优点。本秒表/时钟设计采用目前市场上性能价格比较高的STC52单片机设计而成的系统。 １.１　设计任务 设计一个秒表计时器，能够实现以秒计时，并设置复位和启/停开关，复位开关用来使计时器清0，并作好清0准备。启/停开关的使用方法与传统的机械计时器相同，即按一下启/停开关，启动计时器开始计时，再按一下启/停开关计时暂时。清零开关可以在任何情况下使用，在计时过程中，只要按一下清零开关，计时器清零。 １.２　设计要求 1.了解秒表计时器的工作原理；? 2.掌握STC-51系列单片机的基本结构和特性； 3.手动开关，具有起停与清零控制作用； 4．分辨力0.1S；? 5.计时范围00.0—99.9S； １.３　设计结果 1. 双按键控制开始/暂停、清零； 2. 分辨力：0.01S； 3. 计时最大范围：0.00秒——~； ２　设计方案 ２.１　设计思路 本设计可利用单片机的内部定时器/计数器定时和记数的功能来实现计时，为了让时间显示更加醒目，可采用LED数码管显示，为了节省端口的使用，段码的输出可以串行输出，通过接一个串入并出移位寄存器74HC164来并行输出到LED数码管段选端。按键为满足设计要求可采用单按键方式或双按键方式任一种。对于秒表的分辨率与量程，在满足要求的前提下可以尝试提高一下分辨力，加大量程。在设计时首先采用PROTEUS仿真来模拟实现，最后进行焊接调试。 ２.２　方案选择 ２.２.１　按键方式选择 根据设计要求，可选择单按键或双按键两种方式来控制启动停止和清零功能，按键的使用方法与传统的机械计时器相同。 方式一：一个按键控制，即按一下按键，启动秒表计时器开始计,再按一下按键，秒表计时器停止计时，并显示计时时间。如果再按一下按键，秒表计时器显示屏复位并重新开始计数。 本方式的优点是可以仅用一个按键来实现所有功能，节省费用与端口。 本方式的缺点是不能进行累计计时，只能进行一次性计时。 方式二： 本方案有两个按键，按键一的功能为清零。按键二的功能为启动\暂停：按下按键二后，秒表计时器开始工作，若再按一下按键二，秒表计时器停止计数并记录下计数时间，如果再按一下按键二，秒表计数器继续计数，具有累计计数功能。 本方式的优点是可以累加计时。 本方式的缺点是占有端口多。 考虑到计时时有可能在暂停后继续计时，为使秒表功能达到最优，决定采用双按键设计。 ２.２.２　计时分辨力选择 根据设计要求，分辨力要求达到0.1S,在本设计中可以有以下两种分辨力选择： 0.1S分辨力：本方案计时时间量程能达到6小时，但精度稍低。 0.01S分辨力：本方案计时精度较高，但最大计时量程1小时。但可通过外接几个发光二极管来间接加长计时时间，当满量程1