项目3任务2简易秒表设计解析
秒表设计
黑龙江科技学院课程设计任务书一、设计题目：秒表设计二、设计的主要内容：获得一个精确的100Hz计时脉冲，除此之外，整个秒表还需要一个启动信号和一个归零信号，以便能够随时启动及停止。
秒表有六个输出显示，分别为百分之一秒，十分之一秒、秒、十秒、分、十分，所以共有6个计数器与之对应，6个个计数器全为BCD码输出，这样便于同时显示译码器的连接。
当计时达60分钟后，蜂鸣器鸣响10声。
指导教师：日期：教师评语：评阅成绩：评阅人：日期：摘要根据现代化人类的运动和高时间精度的生产需求，设计和开发了进行精确时间管理系统——秒表。
该系统是典型的信息管理系统，基于B/S结构，采用M i c r o s o f t V i s u a l S t u d i o2005为开发工具，核心语言是C#，采用S Q L S e r v e r2000创建数据库。
本系统主将整个计时控制芯片分成5个子模块：键输入子模块,时钟产生子模块,控制子模块,定时计数子模块和显示子模块。
通过需求分析、系统设计、开发、测试等过程，实现了对时间的高度精确的获得，使运动比赛更方便，准确。
关键词：时间管理系统，B/S结构，运动。
第1章秒表系统的概述1.1秒表的应用秒表计时器用于体育竞赛及各种要求有较精确时的各领域。
此计时器是用一块专用的芯片，用V H D L语言描述的。
它除开关、时钟和显示功能以外，它还包括1/100s计时器所有的控制和定时功能，其体积小，携带方便。
现代化的高速发展使得人们生产生活所需要的精确器件越多，所以时间上都必须精确，秒表的开发也便得重要起来。
1.2 秒表设计的目的经过一学期的v h d l语言的学习，为了加深对这门语言的了解与应用。
通过9天的课程设计，利用自己所学的知识和各种相关文献的查阅，选择了秒表的设计的课题，写出相应的代码后，利用M a x p l u sⅡ进行调试、仿真，发现并改正错误，并记录调试成功后的波形图文件。
1.3 秒表的功能（1）精度应大于1/100s（2）计时器的最长计时时间为1小时在一般的短时间计时应用中，1小时应该足够了。
简易秒表的设计
简易秒表的设计1 设计意义及要求1.1 简易秒表的设计意义简易秒表的设计是在我们学习了单片机技术之后的一次检测。
在已学内容的基础上熟练掌握，对未曾学习过的内容加以了解，从多个角度更加深刻理解和掌握单片机的理论与运用。
通过本次设计，能够提高大家对自己电工电子设计的兴趣与了解，以更好的理解本专业，从而在今后的学习中打下一个很好的基础。
1.2 简易秒表的设计要求1）利用单片机作为主控制器实现电子秒表，用4位LED数码管显示时间。
2）设置外部按键SB，当按键SB第一次按下时启动秒表开始计时；当第二次按下按键S1时秒表停止计时，当第三次按下按键S1时秒表回零；即用一个按键S1来控制秒表的启动、停止和回零功能。
2 简易秒表硬件电路设计采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机控制器，用4位共阴LED数码管显示时间，为了节省单片机的I/O资源，LED数码管采用动态显示方式，由P2口的低4位输出位选信号，P1口输出LED数码管的显示段码。
用非门来提高P2口的驱动能力，使LED管达到合适的亮度。
完成设计的仿真电路如图2-1所示。
图2-1 基于单片机控制的秒表仿真电路图3 程序设计采用主程序调用子程序的设计方法，主程序首先对定时器和有关寄存器及存储单元进行初始化，调用按键扫描子程序和显示子程序，判断计时时间是否到9分59秒。
主程序设计流程图如图3-1所示。
按12MHz1，定时时间50ms。
计数值N=定时/计数器最大值M−定时/计数器初值X则初值X=M−N机器周期为TM=12×1/ƒosc=12×1/12×106=1s采用定时器工作方式1，所以初值为X=216−50ms/1us=15536=3CB0H所以TH0=3CH，TL0=B0H3.2 初始化通过初始化设定定时器0工作方式为方式1，开放定时器0的中断及总中断，分别给存放毫秒、秒、分的计数单元3FH，40H，41H，42H清零。
关闭定时/计数器T0。
简易数字秒表(数字电路)
简易数字秒表1. 课题说明：在体育比赛、时间准确测量等场合通常要求计时精度到1%秒（即10 ms ）甚至更高的计时装置，数字秒表是一种精确的计时仪表，可以担当此任。
本课题的设计任务设计一个以数字方式显示的计时器，即数字秒表。
2. 设计内容：a) 数字秒表需求分析，信号及属性定义；b) 电路原理设计、分析、参数计算，画出电路原理图； c) 电路安装与实验测试。
3. 设计要求：a) 量程99.99 S ，计时精度1%秒，计时结果动态显示，十进制格式；b) 设置启动、清除信号，清除信号使输出结果，使电路复位到初始状态；c) 设置暂停、停止信号，暂停、停止时均保持当前结果，直到清除信号有效时止；4. 总体设计思路：数字秒表由4个部分组成：精确的时钟源、十进制计数器、译码器、七段码或液晶显示电路。
时钟源产生符合精度要求的基准时钟，本设计中取10毫秒即可。
十进制计数器需要4个，分别对应4个十进制位，输出为BCD 码。
若采用七段码显示器则译码器完成BCD 到七段码的译码，由4位显示电路动态显示结果。
综上所述，数字秒表应具有以下结构（如图所示）：图1 数字秒表总体框图5. 具体电路设计：（1）基本计时功能图2 基本计时电路由5片74ls90芯片构成分频、计数电路，第一个74ls90用来将实验箱上的1kHz基准时钟脉冲十分频得到100Hz时钟脉冲，从而达到题目要求的测量精度1%秒，后四个74ls90级联后用来计数，逢十进一，共有四位，故该秒表最大量程为99.99秒。
由于实验箱上译码驱动电路和七段码显示器已经连在一起,故只需将74ls90正确级联即可。
（2）启动、暂停功能图3 启动、暂停电路只要能控制基准时钟脉冲的加入就能实现秒表的启动和暂停，故可选用与门，将一个开关与基准时钟脉冲相与。
当开关接高电平时，脉冲加入，正常计数，秒表工作；当开关接低电平（地）时，脉冲截止，停止计数，秒表暂停。
（3）清零功能图4 清零电路由于74ls90有置零端，故实现秒表清零功能比较简单，只需将四个计数用74ls90的置零端连在一起，由一个开关统一控制即可。
简易秒表的设计与制作
B9H
B8H
串口中断优先级标志——PS，1→高优先，0→低优先
定时中断0优先级标志——PT0， 1→高优先，0→低优先
定时中断0优先级标志——PT1， 1→高优先，0→低优先
外部中断0优先级标志—— PX0， 1→高优先，0→低优先 外部中断1优先级标志—— PX1， 1→高优先，0→低优先
（四） 中断优先级控制原则和控制逻辑：
工作原理
重点掌握单片机的定时器/计数器的应用
2018/11/27
2
3.1 任务1 认识单片机的中断系统
单片机都具有实时处理能力，即能对外部或是内部发生的事 件做出及时处理，这是靠中断技术来实现的。
1. 单片机的中断的魅力
单片机对外部或是内部事件的处理方式有两种：查询方式 和中断方式。采用程序查询方式，CPU不能再做别的事，而是 在大部分时间处于等待状态，使CPU的工作效率降低。为了提 高CPU的利用效率和进行实时数据处理，CPU常采用中断方式 对外部或是内部事件进行处理。
串行口中断的撤除
在CPU响应中断后，硬件不能清除中断请求标志TI和RI，而要由软件来 清除相应的标志。
外部中断的撤除
边沿触发方式时，CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志IE0 或IEl。电平触发方式时，CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 IE0或IEl，但由于加到INT0或INT1引脚的外部中断请求信号并未撤除，中 断请求标志IE0或IEl会再次被置1，所以在CPU响应中断后应立即撤除INT0 或INT1引脚上的低电平。
(七）中断响应阻断：
1 . CPU正处在为一个同级或高级的中断服务中。即当有同级或 高级中断服务。 2．查询中断请求的机器周期不是当前指令的最后一个机器周期。 即当CPU未执行完一条指令。 3．当前执行返回指令RET/RETI或访问IE、IP的指令后，不能立即 响应中断，还应再执行一条指令，然后才能响应中断。 程序单步执行就是利用此原理，借助单片机的外部中断功 能来实现的。
《秒表的设计与制作》PPT课件
消除抖动电路
N
键是否按下？
Y
延时10ms
N
键确实按下？
Y
处理按键
LOOP: P3.2, LOOP LCALL DE10 P3.2, LOOP LCALL KEY
项目三 秒表的设计与制作
四、秒表的设计
2. 软件设计
本任务可以划分成以下几个功能程序模块： 主程序：定时器、中断、内存单元初始化、按键的查询 KEY键处理子程序：统计按键次数,并进行相应处理 DIS显示子程序：秒计数器的计数值转换成十进制数,并显示 SEG7段码转换子程序：十进制数转换成段码 DLY10延时子程序：去抖、动态扫描时间 定时中断服务程序：1S时间到,修改秒计数器
SEG7 A
;关闭位选口 ;关闭段选口 ;计数器预设为0 ;选通P1.0控制的显示器 ;将R0中数字转换为显示码 ；从P2口输出
;取反
项目三 秒表的设计与制作
三、显示方式
MOV
P2,A
MOV
A,R1
MOV
P1,A
LCALL DLY10 ;延时10MS
MOV
P1,#0FFH
INC
R0
CJNE
R0,#4H,ST3
项目三 秒表的设计与制作
二、显示程序的任务
1、设置显示缓冲区,存放待显示数据和字符. 2、显示译码：程序存储器中建立字形码常数表,查表 得出对应数据和字符的字形码. 3、输出显示：输出字形码到显示端口.
例：电路如图所示,要求数 码管依次显示0～F,每 位数字显示1S.设晶振 频率为12 MHz.
项目三 秒表的设计与制作
环
程
选中该位
序
流
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
延时
简易秒表电子任务书
《单片机应用技术》项目任务书
一、项目名称：简易秒表的设计与制作
二、项目实训目的
知识目标：
1.掌握单片机与LED数码管的接口设计；
2.掌握定时/计数器的应用；
3.掌握中断技术的应用；
4.熟悉单片机与键盘的接口技术；
技能目标：
1.熟练使用仿真软件；
2.掌握电子产品设计与制作的一般工作流程。
能够完成简单电子产品设
计、焊接、调试、故障排除到整机装配与调试整个过程；
3.能熟练使用常用设备与仪器，如万用表、电烙铁等；
4.掌握单片机电路设计与制作方法和技巧，能独立分析和解决一般性质
的问题；
三、项目要求
基本要求
设计并制作具有如下功能的简易秒表：
1.通过单片机控制2位数码管实现00~59的简易秒表；
2.利用3个独立式按键实现秒表启动、停止和复位功能；
3.数码管的显示可以采用静态显示设计也可以采用动态显示设计；
拓展要求
设计并制作具有如下功能的数字钟：
1.自动计时，由6位LED数码管显示时、分、秒；
2.具备校准功能，可以设置当前时间；
3.具备定时启闹功能，可以设置启闹时间，启闹10s后自动关闭闹铃；
四、项目进程安排
五、实训报告
根据项目内容与要求认真撰写实训报告。
六、参考文献与资料
1.教材P156~159，P243~260.
2.本项目相关知识点视频与仿真资源。
简易数字秒表的设计与实现
课程设计题目简易数字秒表的设计与实现学院信息工程学院专业通信工程班级姓名指导教师撒继铭2016 年 6 月26 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：撒继铭工作单位：信息工程学院题目: 简易数字秒表的设计与实现初始条件：本设计主要使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等来完成，用一组数码管显示时间计数值。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：1）设计一个能测量3名100米跑运动员短跑成绩的数字秒表。
要求用一组四位数码管显示时间，格式为00.00s，最大计数时间是99.99秒。
2）秒表设置3个开关输入（清零开关1个、记录开关1个、成绩开关1个）。
按下“记录”开关第一次，将记录并储存第一名运动员的成绩，以此类推。
当“记录”开关按下3次后，成绩计数结束。
3）成绩计数结束之后，连续按动“成绩”开关，可以把3个运动员的成绩循环显示在数码管上。
4）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：1、年月日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、年月日至年月日，方案选择和电路设计。
3、年月日至年月日，电路调试和设计说明书撰写。
4、年月日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录简易数字秒表的设计与实现 (1)摘要 (1)Abstract (2)1 简易数字秒表原理 (4)1.1 简易数字秒表原理总述 (4)1.2 简易数字秒表原理框图 (4)1.3 方案选择 (4)1.3.1 初始方案 (4)1.3.2 方案比较 (5)1.4 单元电路的设计和元器件的选择 (5)1.4.1 555多谐振荡器 (5)1.4.2 计数系统 (7)1.4.3 译码系统及显示系统 (9)1.4.4 记录系统 (11)1.4.5 清零系统 (12)1.5 完整电路图 (12)2 仿真结果及分析 (13)2.1 仿真结果分析 (13)4 性能测试数据及分析 (15)5 收获、建议及体会 (16)7 原件清单 (17)8 参考文献 (18)简易数字秒表的设计与实现摘要随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛，渗透到人们日常生活的方方面面，,掌握必要的数电知识已经成为当代大学生特别是理工类大学生必备的素质之一。
3.1 简易秒表显示设计
单个LED数码管的管脚结构如图所示
数码管内部由8个LED（位段）组成；
有7个条形LED和一个小圆点LED； E
当LED导通时，相应的线段或点发光；
将这些LED排成一定图形，来显示数字 0～9、字符A～F、H、L、P、R、U、 Y、符号“—”及小数点“.”等。
AT89S52
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
例如：a>b，a+b>b+c，（a=3）>=（b=5）
在 C 语言中，没有专门的逻辑型变量，如果运算 的结果是“真”，用数值“1”表示，而运算的结 果是“假”则用数值“0”表示。
例如：x1=3>2的结果是x1等于1
原因：是3>2的结果是“真”，即其结果为1，该结果 被“＝”号赋给了x1。
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
10 11 12 13 14 15 16 17
码管显示电路
U2
2 3 4 5 6 7 8 9
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
工作任务
1. 使用STC89C52单片机，P2口的P2.0～P2.6七个 引脚，依次连接到一个共阴数码管的a～h七个位 段控制引脚上，数码管的公共端接地；
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INT0 P1.0
Q
D
SD CP
1
外部中断 请求信号Fra bibliotek小练习1
【例】 基于任务一电路，用中断方法完成报警声输出。
硬件电路设计
完成秒表电路设计：2按键（用于启停控制），2位显示。
1s定时设计
【例】 基于本任务电路，增加按键，按键按下输出报警音。
秒表的控制设计
小练习2
动态扫描时间：2ms
【例】 利用定时器中断，完成4位数码管的动态显示
❖ TI：发送中断标志位 ❖ RI：接收中断标志位
3、中断允许控制寄存器IE
IE EA — ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 位地址 AFH — ADH ACH ABH AAH A9H A8H
4、中断优先级寄存器IP
IP — 位地址 —
— PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 — BDH BCH BBH BAH B9H B8H
❖ TF0/TF1：T0/T1溢出中断标志位 ❖ IE0/IE1：外部中断0/1请求标志位 ❖ IT0/IT1：外部中断0/1触发类型选择位
2、串行口控制寄存器SCON
SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
❖ 两级优先级 ❖ 自然优先级
5、中断系统结构
中断标志位 TCON
中断允许寄 中断优先级
存器IE
寄存器IP
11
外中断0
0 10 1
1
INT0 0 T0
（IE0）
EX0
PX0 0
高
定时器/ 计数器0 （TF0）
0 10 1
1
1
ET0
PT0 0
优 先 级
11
外中断1
0 10 1
1
INT1 0
（IE1）
主程序
紧急事件发生 紧急事件处理
中断请求 中断响应 中断返回
继续执行主程序
知识点2 中断源与中断函数
51单片机内有五个中断源。
中断源 INT0 定时器T0
中断程序入口地址 0003H 000BH
中断编号 0 1
INT1
0013H
2
定时器T1
001BH
3
串行口中断
0023H
4
中断函数的定义格式
❖ void 函数名(void) interrupt 中断编号 [using 工作寄存器组编号] { 可执行语句 }
项目3 时钟系统设计
任务2 简易秒表设计
任务内容
用单片机制作一个简易秒表，外接2位数码管 显示，可用两个按键分别控制秒表的启停。
知识要求
了解51单片机中断系统的结构、工作原理； 学会用中断的方法处理定时/计数溢出的情况；学 习并掌握Keil C51的断点调试技术；巩固数码管和 按键的使用方法。
知识点1 中断的相关概念
特别注意：
❖ 中断函数为无参函数，中断函数内部使用 的参数均应为全局变量。
❖ 中断函数无返回值。 ❖ 中断函数不能直接被调用 ❖ 谨慎调用其他函数（使用寄存器组问题，
递归与重入问题）
知识点3 中断的标志与控制
1、定时器控制寄存器TCON
TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
EX1
PX1 0
T1
TXD RXD
定时器/
0 10 1
1
低
计数器1 （TF1）
ET1
PT1 0
0
优 先
串 行
TI
0 10 1 ≥1
1
级
口 RI
ES EA
PS 0
知识点4 中断的响应、撤除及返回
1、中断的响应 ❖ 响应条件 ❖ 响应操作
2、中断的撤除
❖ 定时器溢出中断的自动撤除 ❖ 串行中断的软件撤除 ❖ 负边沿请求方式外部中断的自动撤除 ❖ 电平请求方式外部中断的强制撤除