单片机课程设计

秒表的设计

1设计要求

1.1 设计任务

（1）实现计时范围00.00－99.99秒表

（2）实现秒表精确到0.01秒

（3）实现秒表的三个控制键；开启计时键，暂停键和复位键

1.2 设计要求

用单片机设计一个计时范围在00.00致99.99的秒表，秒表精确在0.01秒

秒表有三个控制键分别是；秒表计时开启键，计时暂停键和秒表复位键。

1.3 方案论证

方案一：用AT89C51作为主要芯片，采用排阻，并用汇编语言写程序，采用硬件消抖

方案二：采用三极管驱动数码管，C语言编写程序，在编写程序时进行软件消抖

相比之后方案二更简便，因为软件消抖更容易，C语言程序更容易懂，易修改，硬件电路更简单。

2 设计思想

2.1 硬件设计思想

数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表，力求结构简单、精度高为目标。

设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器，计时与显示电路和回零、启动等。主控制器采用单片机AT89C52，显示电路采用四位共阳极LED数码管显示计时时间。由于本实验有四位数码管，如果采用静态显示要占用全部的I/O端口，所以本次试验采用静态显示，

建立最小单片机系统，在AT89C51单片机的P2端通过三极管接上4位七段共阴极数码管，P2.0脚接第一位数码管片选端，P2.1脚接第二位数码管片选端，P2.2脚接第三位数码片选端，P2.3脚接第四位数码管片选端，这四位分别显示秒时间的十位，个位，小数点后一位，小数点后两位显示的片选控制端。P2.4脚接小数点控制端。

秒表控制键盘。用P3.0接键盘开启计时键，P3.1接键盘计时暂停键，P3.2

接键盘计时复位键。

2.2 软件设计思想

采用C语言编写程序，程序共有四部分；

第一部分是主程序，用于对程序的中断控制、数据等的初始化，并且对秒表控制键盘的扫描。

第二部分时间产生程序，用定时/计数器0中断程序用时产生时间，利用每10m进入本中断程序一次

第三部分4位七段共阴极数码管动态显示程序，用定时/计数1中断程序每50ms对数码管各扫描一次，是利用人眼视觉暂留实现数码管的显示。

第四部分动态扫描延时程序，用于在对数码管动态扫描时，每扫描一个数码管后的延时程序。以实现四位数码时间同时显示的效果。

3 电路原理与电路图

3.1 电路原理

AT89C51单片机做为控制电路，用P1口做为数据输出端，P2口做为4位七段共阴极数码管的片选控制输出口，P3.0，P3.1，P3.2做为键盘接口。时间显示器，由4位七段共阴极数码管构成。

3.2 电路原理图

3.3 AT89C52单片机及其引脚说明

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），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位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个

全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可

以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其

将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，

特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低

开发成本。

主要功能特性：

•兼容MCS51指令系统

• 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个外部中断源

•共6个中断源

• 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

3.4数码管显示系统电路

3.41 数码管的介绍

微机化测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器(简称LED

或数码管)和液晶显示器(简称LCD)。这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用2个LED显示。LED数码管的外形结构如图2-4，外部有10个引脚，其中3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字((0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。LED有共阴极和共阳极两种。如图2-4所示。

二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。

共阴极共阳极

图 3.5 LED数码管结构原理图

图3.6 LED数码管引脚图

数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过P1口实现：而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。在本系统中，字位线的选通与否是通过PNP 三极管的导通与截止来控制，即三极管处于“开头”状态。

使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。TX实验板用共阴LED显示器，根据电路连接图显示16进制数的编码已列在下表。

表3.1 LED字形显示代码表

字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段

0 C0H 3FH 9 90H 6FH

1 F9H 06H A 88H 77H

2 A4H 5BH B 83H 7CH

3 B0H 4FH C C6H 39H

4 99H 66H D A1H 5EH

5 92H 6DH E 86H 79H

6 82H 7DH F 84H 71H

7 F8H 07H 空白FFH 00H

8 80H 7FH P 8CH 73H