电子秒表的设计与制作

电子秒表的设计与制作毕业论文院校：周口师范学院系别：物理与电子工程系班级：0 8 专升本专业：电子信息工程专业学号：2 0 0 8 0 5 0 8 0 0 2 2姓名：王克奎指导老师：吴定允目录摘要关键词1 概述1.1设计的背景1.2 现实的意义1.3 功能简介2 硬件设计2.1 总体方案的设计2.2 单片机的选择与设计2.3 显示电路2.4 按键电路2.5 时钟电路2.6 复位电路位2.7 系统总电路的设计3 软件设计3.1 程序设计思想3.2 系统资源的分配3.3 主程序设计3.4 中断程序设计4 安装与调试4.1 软件的仿真与调试4.2 硬件的安装与调试4.3 系统程序的烧录总结与展望致谢参考文献摘要：本设计的数字电子秒表系统采用AT89C52单片机为核心器件，利用其定时器/计数器定时和计数的原理，结合显示电路，LED数码管以及外部中断电路来设计计数器。

将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现五位LED显示，显示时间为0~99.999秒，计时精度为0.001秒能正确地进行计时，同时能记录一次时间，并在下一次计时后对上一次计时时间进行查询。

其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务程序，外部中断服务程序，延时程序等，并在W A VE中调试运行，硬件系统利用PROTEUS 强大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

关键词：单片机;中断；定时Abstract：The design of digital electronic stopwatch system is AT89C52microcontroller as the core device, use the timer / counter timing and counting principles, combined with display circuit, LED digital tube and the external interrupt circuit to design the counter. The software and hardware together organically, allows the system to achieve the five LED display shows the time from 0 to 99.999 seconds, 0.001 seconds precision timing can be correctly timed, while able to record a time and after time on the next time to query a time. Software system which uses assembly language programming, including the display program, timing interrupt service routine, the external interrupt service routines, delay procedures, and WAVE in the debugging and running, the hardware system used to achieve PROTEUS powerful, simple and easy to observe, In the simulation can be observed on the actual working condition.Key words: SCM; break; time引言：随着科技的飞速发展，电子技术如雨后春笋般地生长变化着，特别是单片机的应用更是无处不在。

本文正是基于单片机来设计一个数字电子秒表的文章。

同时秒表计时器是电器制造，工业自动化控制，国防，实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器，电磁开关、控制器、延时器、定时器等的时间测试。

在刚过去的加拿大的温哥华的冬奥运会上，中国女将王濛在短道速滑500米用了43秒048的成绩夺得了桂冠，而加拿大的选手玛丽安妮的以43秒707的成绩夺得了亚军，只与王濛相差了0.659秒，这种细微的差距，怎样才能计算出来呢？只能用更精确的电子秒表才能区分出来。

我就基于这种情况设计了电子秒表。

1概述1.1设计背景现在市场上的电子秒表有的利用FPGA设计的秒表，还有用逻辑电路设计的，而我采用的是单片机设计的电子秒表。

单片机设计的秒表抗干扰性强，计时精度高。

由于上述原因我设计了基于单片机的电子秒表。

1.2现实意义随着科技的飞速发展，电子技术如雨后春笋般地生长变化着，特别是单片机的应用更是无处不在。

本文正是基于单片机来设计一个数字电子秒表的文章。

本设计秒表精度达到了0.001秒，解决了传统的由于计时不够造成的误差和不公平性，是各种体育竞赛的必备设备之一。

另外硬件部分设置了查看按键，可以对上一次计时的时间进行保存，供使用者查看。

1.3 功能概述(1) 初始状态下计时器显示00.000。

(2) 在中断或停止情况下具有存储上一次时间的功能。

(3) 用按键实现开始、暂停、清零和查看上一次时间的功能。

1.1总体方案的设计本设计利用AT89C52单片机的定时器/计数器定时和记录的原理，使其能精确计时，利用中断系统使其能实现开始暂停的功能，P0口输出断码数据，P2.0～P2.4口作列扫描输出，P1.1、P3.2、P2.5 分别接四个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零、和查看上次时间的功能，显示电路由五位共阴极数码管组成。

初始状态下计时器显示00.000，当拨下开始按钮时，外部中断INT1向CPU发出中断请求，CPU转去执行外部中断1服务程序，即开启定时器T0,计时采用定时器T0中断完成。

它对定时溢出中断周期为1秒，当一处中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对就对毫秒计数单元进行加一，达到10秒就对十毫秒进行加以，依次类推，直到99.999秒重新复位。

若计时过程中，只要按下暂停键，外部中断INT0向CPU发出中断请求，CPU 转去执行外部中断0服务程序，即关闭定时器调用显示程序。

实现暂停功能，同时将此次计时时间存入寄存区。

然后对P1.1进行扫描。

当P1.1按下时就跳转回主程序。

等待下一次计时开始。

在按下暂停键时，将此时的计时时间存入中间缓存区，当再次按下开始键时，则将中间缓存区的数据转入最终缓存区。

秒表停止后对查看键P2.5进行扫描，P2.5按下为低电平时，调用最终缓存区的数据进行显示，即显示上一次计时成绩。

当P2.5为高电位时，请用显示缓存区的数据进行显示，即显示当前此计时的成绩，根据以上设计思路从而实现数字电子秒表的计时和查看上一次计时时间的功能。

硬件电路图按照图1.1进行设计。

1-1硬件电路图1.2 单片机的选择对于本设计，由于电子秒表系统在数据的处理和存储方面要求并不高，所以选取片内带RAM和ROM的单片机即可，而并不需要在片外扩展RAM和ROM.。

在本设计中，选取的是AMTEL公司的AT89C52单片机。

AT89C52单片机为ATMEL公司生产的89Cxx系列的一款单片机，自带8K片内FLASH、256字节的片内RAM、32个I/O口线、8个中断及3个定时/计数器。

AT89C52单片机属于Intel87C51单片机的增强型，与AT89C51单片机在引脚排列、工作特性、硬件组成、指令系统等方面完全兼容。

AT89C52的主要功能概述如下：〃 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM〃 32个双向I/O口〃 256x8bit内部RAM〃 3个16位可编程定时/计数器中断〃时钟频率0-24MHz〃 2个串行中断〃可编程UART串行通道〃 2个读写中断口线〃 3级加密位〃低功耗空闲和掉电模式〃软件设置睡眠和唤醒功能〃 2个外部中断源〃共6个中断源AT89C52各引脚功能及管脚电压概述：AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。

功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。

RST（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。

P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义.。

P0 口:P0口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。

P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。

对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

P3口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。

P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。

对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。

RST:复位输入。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

XTL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

当使用外部振荡器时，引脚XTAL1接收外时钟信号，其典型电路如图1-3所示XTL2:片内振荡器反相放大器的输出端。

当外部使用振荡器时，引脚XTAL2悬空。

1.3 显示电路本设计选择的是共阴极的LED数码管显示。

下面分别介绍一下LED的结构及分类以及原理。