基于单片机的秒表系统设计论文

目录

0 前言 (1)

1 总体方案设计 (1)

2 系统硬件设计 (2)

3 软件设计 (4)

3.1软件设计概述 (4)

3.2程序框图 (4)

3.3子程序模块设计 (6)

4 系统调试及结果分析 (9)

4.1软件调试 (9)

4.2硬件调试 (10)

5 结论及进一步设想 (11)

参考文献 (12)

课程设计体会 (13)

附录1 元件清单 (14)

附录2 系统电路图 (14)

附录3 源程序 (15)

基于单片机的秒表系统设计

班雷沈阳航空航天大学自动化学院

摘要：本设计的多功能秒表系统采用AT89C51单片机为中心器件，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、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位LED显示，显示时间为00～99秒，每秒自动加1，能正确地进行加1计时。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断程序，延时程序等，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

关键字：单片机；计时秒表；LED数码管

0前言

近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。秒表的出现，解决了传统的由于人为因素造成的误差和不公平性，本文就是利用AT89C51单片机与数码管设计一个简单的秒表系统。

1总体方案设计

本系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件电路如电源电路，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序，中断程序，延时程序，按键消抖程序等，并在Keil中调试运行，硬件系统利用proteus强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

图1 系统电路原理

2 系统硬件设计

本系统中，硬件电路主要有电源电路，显示电路，以及一些按键电路等

（1）单片机简介

本系统设计采用AT89C51单片机。

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。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（由于在微机原理中学过C-51的具体知识，这里不再详细说明）。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是一种高效的微控制器。

（2）电源电路

电源电路是系统最基本的部分，任何电路都离不开电源部分，由于三端集成稳压器件所组成的稳压电源线路简单，性能稳定，工作可靠，调整方便，已逐渐取代分立元件，在生产中被广泛采用，由于是小系统，我们采用7809电源提供+5V稳压电压。

图2 电源电路

（3）显示电路

显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用2个共阳极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。

在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。

在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口驱动显示。由于P0口的输出级是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。

电路图如图所示：

图3 显示电路

（4）键盘电路

在按键电路中，我们可以在I/O口上直接接按键，或者通过I/O口设计一个键盘，然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等。键盘扫描电路节省I/O口，但编程有些复杂，在这里，由于我们所用的按键较少，且系统是一个小系统，有足够的I/O口可以使用，为了使程序简化，我们采用按键电路，用部分P3口做开关，P3.6停止，P3.5开始，P3.4 暂停记录，用外中断INT0开始，另外用软件延时法消除抖动。电路图如图所示：

图4 键盘电路

3 软件设计

3.1软件设计概述

在软件设计中，一般采用模块化的程序设计方法，它具有明显的优点。把一个多功能的复杂的程序划分为若干个简单的、功能单一的程序模块，有利于程序的设计和调试，提高了程序的阅读性和可靠性，使程序的结构层次一目了然。

各程序模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，如：计数、延时和显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。

功能描述：用2位LED数码显示"秒表"，显示时间为00~99秒,每秒自动加1，具有开始、暂停和停止按键，可记录独立的时间。

3.2程序框图

（1）主程序：

采用分支结构，通过对按键的扫描，判断要实现什么功能，然后通过调用子程序来实现所需要的功能。

图5 主程序结构框图（2）加1程序

图6 加1程序流程图

（3）定时器1程序

用定时器0实现定时1秒，定时器1实现定时10毫秒，定时初值分别是TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

这里只写定时1秒的流程图，如图所示：

图7 定时1秒流程图

3.3子程序模块设计

（1）停止子程序

按键后，使秒表停止，即关闭定时器0，1，程序如下：

STOP:

unsigned char led[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

unsigned char temp;

TMOD=0x01;

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

EA=1;

ET0=1;

P3=0xff;