秒表计时器设计报告

1、实训任务目的1.根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计电子秒表，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力，为以后的毕业设计和工作打下坚实基础；2.熟悉汇编语言或C语言的程序设计方法，熟悉51系列单片机的使用；3.掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、I/O口、串行口通讯等功能；4.掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现。

2、设计方案2.1系统总体设计方案使用STC89C52单片机作为核心控制部件，采用12M晶体振荡器及30PF微小电容构成振荡电路；用1个四位一体共阴极数码显示管作为显示部分，构成数字式秒表的主体结构，配合独立式键盘和复位电路完成此秒表的计时、清零、停止、增减初始时间等各项功能。

2.2 系统总体整体框图图2.2 系统设计框图3、电路设计3.1 硬件部分系统设计3.1.1电路原理图图3.1.秒表计时器电路图1. 时钟电路在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。

在本设计中采用的12M 的石英晶振。

和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。

当采用石英晶振时，电容可以在20 ～ 40pF 之间选择。

2.复位电路复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。

上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。

随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。

并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。

3. EA/VPP（31 脚）的功能和接法51 单片机的EA/VPP（31 脚）是内部和外部程序存储器的选择管脚。

当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；对于现今的绝大部分单片机来说，其内部的程序存储器（一般为flash）容量都很大，因此基本上不需要外接程序存储器，而是直接使用内部的存储器。

4.P0 口外接上拉电阻51 单片机的P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻。

所以在当做普通I/O 输出数据时，由于V2截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。

3.1.2 数码管显示模块设计显示部分采用动态显示。

数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的共阴极增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。

通过分时轮流控制各个数码管的位选通端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。

动态显示是利用人眼视觉暂留特性来实现显示的。

事实上，显示器上任何时刻只有一个数码管有显示。

由于各数码管轮流显示的时间间隔短、节奏快，人的眼睛反应不过来，因此看到的是连续显示的现象。

为防止闪烁延时的时间在1ms左右，不能太长，也不能太短。

3.1.3 焊接过程的问题和解决办法因为对焊接技术的不熟练，所以在焊接的过程中也出现了一些问题。

例如出现虚焊的问题。

所谓虚焊，是指焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。

焊接时，应保证每个焊点焊接牢固、接触良好，锡点应光亮、圆滑无毛刺，锡量适中。

锡和被焊物熔合牢固，不应有虚焊。

为避免虚焊，应注意以下几点：（1）保证金属表面清洁：若焊件和焊点表面带有锈渍、污垢或氧化物，应在焊接之前用刀刮或砂纸磨，直至露出光亮金属，才能给焊件或焊点表面镀上锡。

（2）掌握温度：为了使温度适当，应根据元器件大小选用功率合适的电烙铁，并注意掌握加热时间。

若用功率小的电烙铁去焊接大型元器件或在金属底板上焊接地线，易形成虚焊。

（3）上锡适量：根据所需焊点的大小来决定烙铁蘸取的锡量，使焊锡足够包裹住被焊物，形成一个大小合适且圆滑的焊点。

若一次上锡不够，可再补上，但须待前次上的锡一同被熔化后再移开电烙铁。

（4）选用合适的助焊剂：助焊剂的作用是提高焊料的流动性，防止焊接面氧化，起到助焊和保护作用。

焊接电子元器件时，应尽量避免使用焊锡膏。

比较好的助焊剂是松香酒精溶液，焊接时，在被焊处滴上一点即可。

3.2 软件部分控制系统设计由P1口作为独立摁键信号的输入端控制时钟的加1s、减1s、复位60.0s等操作。

用外部中断0作为秒表计时器的开启和暂停的操作。

且所有摁键均为低电平有效。

其中部分摁键为单刀双掷开关用于控制增计时或减计时以及限60.0s计时和60.0s外计时。

3.2.1 程序流程图图3.23.2.2 程序设计秒表程序：#include <reg52.h>//#include "I2C_AT24C02.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define N 50000sbit keyInc = P3^2; //按键+sbit keyDec = P3^3; //按键－sbit keyClear = P3^4; //按键清零sbit keyPause = P3^5; //按键自增uchar Tab1[ ]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //段码表uchar Tab2[ ]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //个位段码表uchar cntDeci; //cntDeci为中断计数值uint deciSec; //deciSec=10*秒数值,显示的数值//=======函数声明=======void delay1ms(uint);void Timer_Init();void Display(uint);void KeyScan();//=======主函数=======void main(){Timer_Init();deciSec=0;cntDeci=0;TR0=1; //开启定时器0while(1){Display(deciSec);KeyScan();}}/***************************延时1ms基准******************************************/void delay1ms(uint i){uint a,b,c;while(i--){for(c=0;c<1;c++) //1ms基准延时程序12MHZ晶振for(b=0;b<142;b++)for(a=0;a<2;a++){;}}}/******************************************************************** ******************************数码管显示程序***********************************************/void Display(uint x){P0=Tab1[x%1000/100]; //显示十位P2=0xfd; //P2.1引脚输出低电平，1111 1101delay1ms(1);P2=0xff;P0=Tab2[x%100/10]; //显示个位P2=0xfb; //P2.2引脚输出低电平，1111 1011delay1ms(1);P2=0xff;P0=Tab1[x%10]; //显示0.1位P2=0xf7; //P2.3引脚输出低电平，1111 0111delay1ms(1);P2=0xff;}//=======定时器初始化函数=======void Timer_Init(){TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1 0000 TH0=(65536-N)/256; //装初值50ms一次中断TL0=(65536-N)%256;EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TF0=0; //溢出标志位清零TR0=0; //先不开启定时器0}//=======定时器中断服务函数=======void Timer_Serv() interrupt 1{TH0=(65536-N)/256; //50ms中断一次TL0=(65536-N)%256;cntDeci++;if(cntDeci==2){cntDeci=0;deciSec=deciSec+1; //秒表加0.1sif(deciSec==599){deciSec=0;}}TF0=0;}//=======键盘扫描函数=======void KeyScan(){if(keyInc==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyInc==0){deciSec+=10;if(deciSec>599) //当到60s时重新归0deciSec=0;while(!keyInc); //等待按键释放}}if(keyDec==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyDec==0){deciSec-=10;if(deciSec<0) //当到0时重新归60sdeciSec=599;while(!keyDec);}}if(keyClear==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyClear==0){deciSec=0; //清0while(!keyClear);}}if(keyPause==0){delay1ms(1);if(keyPause==0){TR0=~TR0; //启动或停止定时器0while(!keyPause);}}}60秒倒计时#include <reg52.h>//#include "I2C_AT24C02.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define N 5000sbit keyInc = P3^2; //按键+sbit keyDec = P3^3; //按键－sbit keyClear = P3^4; //按键清零sbit keyPause = P3^5; //按键自增uchar Tab1[ ]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //段码表uchar Tab2[ ]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //个位段码表uchar cntDeci; //cntDeci为中断计数值uint deciSec; //deciSec=10*秒数值,显示的数值//=======函数声明=======void delay1ms(uint);void Timer_Init();void Display(uint);void KeyScan();//=======主函数=======void main(){Timer_Init();deciSec=6000;cntDeci=0;TR0=1; //开启定时器0while(1){Display(deciSec);KeyScan();}}/***************************延时1ms基准******************************************/void delay1ms(uint i){uint a,b,c;while(i--){for(c=0;c<1;c++) //1ms基准延时程序12MHZ晶振for(b=0;b<142;b++)for(a=0;a<2;a++){;}}}/******************************************************************** ******************************数码管显示程序***********************************************/void Display(uint x){P0=Tab1[x%10000/1000]; //显示十位P2=0xfe; //P2.1引脚输出低电平，1111 1101delay1ms(1);P2=0xff;P0=Tab2[x%1000/100]; //显示十位P2=0xfd; //P2.1引脚输出低电平，1111 1101delay1ms(1);P2=0xff;P0=Tab1[x%100/10]; //显示个位P2=0xfb; //P2.2引脚输出低电平，1111 1011delay1ms(1);P2=0xff;P0=Tab1[x%10]; //显示0.1位P2=0xf7; //P2.3引脚输出低电平，1111 0111delay1ms(1);P2=0xff;}//=======定时器初始化函数=======void Timer_Init(){TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1 0000 TH0=(65536-N)/256; //装初值50ms一次中断TL0=(65536-N)%256;EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TF0=0; //溢出标志位清零TR0=0; //先不开启定时器0}//=======定时器中断服务函数=======void Timer_Serv() interrupt 1{TH0=(65536-N)/256; //50ms中断一次TL0=(65536-N)%256;cntDeci++;if(cntDeci==2){cntDeci=0;deciSec=deciSec-1; //秒表加0.1sif(deciSec==0){deciSec=6000;}}TF0=0;}//=======键盘扫描函数=======void KeyScan(){if(keyInc==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyInc==0){deciSec+=100;if(deciSec>6000) //当到60s时重新归0 deciSec=6000;while(!keyInc); //等待按键释放}}if(keyDec==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyDec==0){deciSec-=100;if(deciSec<0) //当到0时重新归60sdeciSec=0;while(!keyDec);}}if(keyClear==0&TR0==0){delay1ms(1);if(keyClear==0){deciSec=6000; //清0while(!keyClear);}}if(keyPause==0){delay1ms(1);if(keyPause==0){TR0=~TR0; //启动或停止定时器0while(!keyPause);}}}4、制作及调试过程4.1 电路的制作(1) 分析各单元电路图，并分析其各部分的功能；(2) 用仿真软件仿真电路的功能，并检查是否有错，无误后进行下步工作；(3) 查找有关文献了解各元件的功能及引脚和有关的资料；(4) 分别焊接单片机最小系统、数码管显示电路和摁键控制电路，与此同时检查各元器件是否可用，并分辨其引脚；(5) 对照事先设计好的原理图仔细检查在实物中是否有接错的地方(主要检查集成电路的引脚与导线是否出错接错和是否出现了短路)，若发现有，就立即改正。