基于AT89C51单片机的秒表设计
1．设计任务
利用单片机AT89C51设计秒表，设计计时长度为9:59:59，超过该长度，报警。创新：设置重启；暂停；清零等按钮。最后10s时播放音乐提示。
本设计是采用AT89C51单片机为中心，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、LCD1602液晶以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机的结合起来，使得系统能够实现四位LCD显示。为使设计的显示电路更加简单，此次的设计是采用定时器进行计时并且在LCD1602而非数码管上显示时间。为使设计更有规划进行，先要基本了解硬件内在结构，确定用P0并行端口进行LCD1602控制输入，使用P2.0、P2.1、P2.2控制
LCD的RE、RW、EN端口。P1.0控制蜂鸣器、P1.1控制开始/暂停、P1.2控制数据清零(复位)，P1.3使重启。并在最后10s播放音乐提示。
对于单片机设计任务，准备俩种设计方案实现。1、在一个单片机中使用两个定时器采用中断嵌套来完成最后10s播放音乐提示，2、则是使用单片机的双机串行通信来实现。
2. 设计要求
2.1系统方案论证
根据设计任务，分析设计系统的组成，给出实现设计任务的几种方案，分析比较几种设计方案的优略，本着尽量以软件代替硬件，同时力求电路简单，工作可靠的原则，确定总体设计方案。
2.2系统硬件电路设计
根据系统设计方案进行软、硬件的分配，软、硬件设计分别进行。硬件设计包括单片机最小系统和扩展接口及配置，硬件结构在设计时要选择合适的元器件，硬件电路要简洁、工作可靠，需用Proteus绘制整个系统的电路仿真原理图。
2.3软件设计
根据该系统要求的功能进行软件设计，简述软件的功能，并根据每个模块的功能绘制软件流程图，根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求加以注释。
2.4 软硬件系统仿真
将编译后的程序软件加载到Proteus软件仿真的单片机ROM中，运行系统，实现软件程序对单片机系统的硬件电路的控制，并调试仿真结果，直至与设计任务相符。
#include
#include
//1602定义
//最大长度9：59：99--超过9：59：59报警
//保留 开始/暂停 复位改为清零
//添加音乐最后十秒
sbit RS = P2^0; //定义端口
sbit RW = P2^1;
sbit EN = P2^2;
#define RS_CLR RS=0 //状态量定义，方便读取代码
#define RS_SET RS=1
#define RW_CLR RW=0
#define RW_SET RW=1
#define EN_CLR EN=0
#define EN_SET EN=1
#define DataPort P0 //1602数据接口
sbit key1=P1^1; //开始/暂停
sbit key2=P1^2; //复位清零
sbit key3=P1^3; //重启（复位后开始）
sbit music=P1^5;
unsigned int CountTimeH; //记录分、秒时间
unsigned char CountTimeL; //记录毫秒时间
unsigned int buzzer=0;
code unsigned char NumTable[]="0123456789";
bit Counting = 0; //计时标志0暂停/停止,1计时状态
void LCD1602_WriteCom(unsigned char com); //1602部分
void LCD1602_WriteData(unsigned char Data);
void LCD1602_Clear(void);
void LCD1602_PutString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s);
void LCD1602_PutChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);
void LCD1602_Init(void);
void LCD1602_Delay(unsigned int t);
void delay_ms(unsigned int t);
void IniTC0(void) ; //初始化定时计数器0
void KeyWork(void); //按键扫描以及按键功能动作
void DisplayCountTime(void); //显示计时的时间
void do_music();
/*-----------------------------------------------------------------主函数------------------------------------------------------------------*/
void main(void)
{
IniTC0();//定时器初始化
LCD1602_Init();
Beep = 1;
LCD1602_PutString(4,0,"Well Come");
LCD1602_PutString(2,1," Stopwatch ");
delay_ms(1000);
LCD1602_Clear();
i = 0;
while(1)
{
DisplayCountTime();
KeyWork();
do_beep();
if(CountTimeH>=5900&&CountTimeH<5995)
{
do_music();
}
}
}
/*------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
/*------------------------------------------
| 写入命令函数
-------------------------------------------*/
void LCD1602_WriteCom(unsigned char com)
{
LCD1602_Delay(5);
RS_CLR;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort= com;
EN_CLR;
}
/*---------------------------------------
| 写入数据函数
----------------------------------------*/
void LCD1602_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD1602_Delay(5);
RS_SET;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort= Data;
EN_CLR;
}
/*------------------------------------------
| 清屏函数
-------------------------------------------*/
void LCD1602_Clear(void)
{
LCD1602_WriteCom(0x01);
LCD1602_Delay(5);
}
/*------------------------------------------
| 写入字符串函数
-------------------------------------------*/
void LCD1602_PutString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)
{
if (y == 0)
{
LCD1602_WriteCom(0x80 + x); //表示第一行
}
else
{
LCD1602_WriteCom(0xC0 + x); //表示第二行
}
while (*s)
{
LCD1602_WriteData( *s);
s ++;
}
}
/*------------------------------------------
| 写入字符函数
-------------------------------------------*/
void LCD1602_PutChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data)
{
if (y == 0)
{
LCD1602_WriteCom(0x80 + x);
}else {
LCD1602_WriteCom(0xC0 + x);
}
LCD1602_WriteData( Data);
}
/*-------------------------------------------
| 初始化函数
--------------------------------------------*/
void LCD1602_Init(void)
{
LCD1602_WriteCom(0x38); /*显示模式设置*/
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_WriteCom(0x08); /*显示关闭*/
LCD1602_WriteCom(0x01); /*显示清屏*/
LCD1602_WriteCom(0x06); /*显示光标移动设置*/
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x0C); /*显示开及光标设置*/
LCD1602_Clear();
}
/*------------------------------------------
| 1602延时函数
-------------------------------------------*/
void LCD1602_Delay(unsigned int t)
{
unsigned char c;
while(t--)
{
for(c = 50; c > 0; c--);
}
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void delay_ms(unsigned int t)
{
unsigned char c;
while(t--)
{
for(c = 50; c > 0; c--);
}
}
void KeyWork(void) //判断按键按下就动作，提高实时性
{
if(key1 == 0) //开始/停止计时
{
Counting = !Counting; //切换计时状态并进行相应地动作
if(Counting)
{
TR0 = 1; //开启定时器计数,开始计时
}else {
TR0 = 0; //关闭定时几计数,停止计时
}
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key1)
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key2 == 0)
{
if(!Counting) //只有不在计时，并且有数据时才能复位（DataRecordFlag表示记录的数据条数）
{
CountTimeH=0;
CountTimeL=0;
LCD1602_Clear(); //清屏
delay_ms(5);
while(!key2) //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
}
if(key3==0) //重启
{
Beep=1;
music = !music;
TR1 = 0;
LCD1602_PutString(4,0,"Well Come");
LCD1602_PutString(2,1," Stopwatch ");
delay_ms(5000);
TR0 = 0;
CountTimeH=0;
CountTimeL=0;
LCD1602_Clear();
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key3)
{
DisplayCountTime();
} //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key4==0)
{
if(!Counting)
{
CountTimeH+=5800;
delay_ms(2000);
}
}
}
void DisplayCountTime(void)
{
LCD1602_PutChar(4, 0, NumTable[(CountTimeH/6000)%6]); //显示计时的时间
LCD1602_PutChar(5, 0, NumTable[(CountTimeH/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 0, ':');
LCD1602_PutChar(7, 0, NumTable[(CountTimeH/100)%6]); //10s
LCD1602_PutChar(8, 0, NumTable[(CountTimeH/10)%10]); //s
LCD1602_PutChar(9, 0, ':');
LCD1602_PutChar(10, 0, NumTable[((CountTimeH%10)%10)%10]); //CountTimeH 100ms 0.1s计时 最大3599
LCD1602_PutChar(11, 0, NumTable[CountTimeL/10]); //CountTimeL 1ms计时 最大100ms /10 10ms 0.01s
}
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
unsigned char timer0H, timer0L, time;
//单片机晶振采用11.0592MHz
// 频率-半周期数据表 高八位 本软件共保存了四个八度的28个频率数据
code unsigned char FREQH[] = {
0xF2, 0xF3, 0xF5, 0xF5, 0xF6, 0xF7, 0xF8, //低音1234567
0xF9, 0xF9, 0xFA, 0xFA, 0xFB, 0xFB, 0xFC, 0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i
0xFC, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFD, 0xFE, //高音 234567
0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFE, 0xFF}; //超高音 1234567
// 频率-半周期数据表 低八位
code unsigned char FREQL[] = {
0x42, 0xC1, 0x17, 0xB6, 0xD0, 0xD1, 0xB6, //低音1234567
0x21, 0xE1, 0x8C, 0xD8, 0x68, 0xE9, 0x5B, 0x8F, //1,2,3,4,5,6,7,i
0xEE, 0x44, 0x6B, 0xB4, 0xF4, 0x2D, //高音 234567
0x47, 0x77, 0xA2, 0xB6, 0xDA, 0xFA, 0x16}; //超高音 1234567
//数据表
code unsigned char song[] = {
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 2, 3, 3, 1, 3, 1, 6, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
5, 2, 2, 6, 2, 2, 5, 2, 2, 4, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 6, 5, 1, 6,
1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 3, 2, 7, 2, 2, 6, 2, 3, 3, 2, 1, 5, 2, 12,
};
//一个音符有三个数字。前为第几个音、中为第几个八度、后为时长（以半拍为单位）。
//6, 2, 3 分别代表：６, 中音, ３个半拍;
//5, 2, 1 分别代表：５, 中音, １个半拍;
/*----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/
void sing() //演奏一个音符
{
TH1 = timer0H; //控制音调
TL1 = timer0L;
TR1 = 1; //启动T1, 由T1输出方波去发音
}
void IniTC0(void)
{
TMOD=0x11; //设置定时计数器的工作模式
TR0 = 0; //关闭定时计数器
TF0 = 0; //清空定时计数器标志位
TH0=0xFC; //定时1ms，当计时时间不准在这修改
TL0=0x18;
ET0 = 1; //开启定时计数器0中断
EA=1; //开总中断
}
void do_music()
{
ET1 = 1;
k = song[i] + 7 * song[i + 1] - 1;//第i个是音符, 第i+1个是第几个八度
timer0H = FREQH[k]; //从数据表中读出频率数值
timer0L = FREQL[k]; //实际上, 是定时的时间长度
time = song[i + 2]; //读出时间长度数值
i+= 3;
sing(); //发出一个音符
}
void do_beep()
{
if(CountTimeH>=5995)
Beep=0;
}
void timer1() interrupt 3
{
TR1 = 0; //先关闭T1
music = !music; //输出方波, 发音
TH1 = timer0H; //下次的中断时间, 这个时间, 控制音调高低
TL1 = timer0L;
TR1 = 1;
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=0xFC; //定时1ms
TL0=0x18;
if(!(CountTimeL == 99 && CountTimeH == 5995))//判断是否到达计时最大值，到达09：59：59时无动作并且退出计时状态（毫秒的进制为100）
{
CountTimeL++;
if(CountTimeL > 99) //毫秒的计数时间到达100时进1到秒 10000us=10ms=0.01s
{
CountTimeL = 0;
CountTimeH++; //0.01s 0.1
}
}
// else
// {
// Counting = 0;
// Beep =0; //蜂鸣器报警
delay_ms(600);
Beep = 1;
// }
}
完整代码点开链接私信获取。
【iBot机器人工作室的个人空间-哔哩哔哩】 https://b23.tv/ryUWVKa