单片机控制的1602LCD分组独立秒表课程设计报告

宁波工程学院

设计与讨论

课程设计报告

课题题目：用1602LCD显示秒表

学院名称：电子与信息工程学院

专业：

学生姓名： 3

学生姓名：

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指导教师：

起讫时间：2013年1月2日至2013年1月11日

目录第一章技术指标

1.1整体功能要求

1.2系统结构要求

1.3设计条件

第二章整体方案设计

1. 整体方框图及原理

第三章硬件设计模块

3.1相关元器件的简介

3.2 晶振电路设计

3.3复位电路设计

3.4控制电路设计

3.5 秒表显示电路设计

3.6整体电路图

3.7整机原件清单

第四章软件设计

第五章仿真与测试

第六章设计小结

5.1 设计任务完成情况

5.2 问题及改进

5.3心得体会

参考文献

第一章技术指标

1.整体功能要求

分组独立计时秒表：设计一个单片机控制的秒表系统，利用单片机的定时器计数器定时和计数的原理，结合显示电路、LCD液晶显示器以及按键来设计计数器。用K1键控制秒表1计时的启动与暂停，用K2键控制秒表1的复位。用K3键控制秒表2的启动与暂停，用K4键控制秒表2的复位，每按一次按键蜂鸣器都会发出警报声。并且秒表1,2互不影响各自计时，同时在1602LCD上显示。

2.系统结构要求：系统结构如图2-1所示

图2-1 用1602LCD设计的秒表系统框图

3.设计条件

软件要求：uVision，protuse仿真软件

电源条件：5V。

第二章整体方案设计

图2-1原理框图

注：图2-1原理框图中K1键为秒表1的启动与暂停控制键，K3键为秒表1的复位键，K2为秒表2的启动与暂停控制键，K4为秒表2的复位键。

本系统中，硬件电路主要有电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路以及一些按键电路等，本系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用定时器计数器定时和记数的原理，结合硬件电路如电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，蜂鸣器电路以及一些按键电路等来设计计数器，将软、硬件有机地结合起来。硬件系统采用PROTEUS功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

第三章硬件设计模块

3.1.1 AT89C51性能

AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51功能性能:与MCS-51成品指令系统完全兼容；4KB可编程闪速存储器；寿命：1000次写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0-24MHz；三级程序存储器锁定；128*8B内部RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；5个中断源；可编程串行UART通道；片内震荡器和掉电模式。

3.1.2 AT89C51各引脚功能

T89C51提供以下标准功能：4KB的Flash闪速存储器，128B内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路，同时，AT89C51可降至0Hz静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止其他所有工作直到下一个硬件复位。AT89C51采用PDIP 封装形式，引脚配置如图3所示。

图3 AT89C51的引脚图

AT89C51芯片的各引脚功能为：

P0口：这组引脚共有8条，P0.0为最低位。这8个引脚有两种不同的功能，分别适用于不同的情况，第一种情况是89C51不带外存储器，P0口可以为通用I/O口使用，P0.0-P0.7用于传送CPU的输入/输出数据，这时输出数据可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性；第二种情况是89C51带片外存储器，P0.0-P0.7在CPU访问片外存储器时先传送片外存储器的低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读/写数据。P0口为开漏输出，在作为通用I/O使用时，需要在外部用电阻上拉。

P1口：这8个引脚和P0口的8个引脚类似，P1.7为最高位，P1.0为最低位，当P1口作为通用I/O口使用时，P1.0-P1.7的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入和输出数据。

P2口：这组引脚的第一功能与上述两组引脚的第一功能相同即它可以作为通用I/O口使用，它的第一功能和P0口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高8位地址，共同选中片外存储器单元，但并不是像P0口那样传送存储器的读/写数据。

P3口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，第二功能为控制功能，每个引脚并不完全相同，如下表1所示：

表1 P3口各位的第二功能

P3口各位第二功能

P3.0 RXT（串行口输入）

Vcc为+5V电源线，Vss接地。

ALE：地址锁存允许线，配合P0口的第二功能使用，在访问外部存储器时，89C51的CPU在P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读/写数据。在不访问片外存储器时，89C51自动在ALE线上输出频率为1/6震荡器频率的脉冲序列。该脉冲序列可以作为外部时钟源或定时脉冲使用。

EA:片外存储器访问选择线，可以控制89C51使用片内ROM或使用片外ROM, 若EA=1，则允许使用片内ROM, 若EA=0，则只使用片外ROM。

PSEN：片外ROM的选通线，在访问片外ROM时，89C51自动在PSEN线上产生一个负脉冲，作为片外ROM芯片的读选通信号。

RST：复位线，可以使89C51处于复位(即初始化)工作状态。通常89C51复位有自动上电复位和人工按键复位两种。

XTAL1和XTAL2：片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接89C51片内OSC(震荡器)的定时反馈回路。

3.1.3 1602LCD引脚接口说明