1、题目:基于单片机的秒表设计姓 名： 学 号： 专业班级： 指导老师： 所在学院： 年 月 日- 2 -摘要本设计是一个利用单片机控制的多功能秒表系统,它是基于 51 系列的单片机进行的系统设计。它采用 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，使得系统能够实现四位 LED 显示，最大显示时间为 9 分 59.9 秒，每毫秒自动加 1，一个开始暂停按键、一个复位按键。其突出的优点:体积小、场外作业、功耗最低、宜用电池作为电源、硬件结构紧凑、简单和软件设计灵活.当今时代，是一个新
2、技术层出不穷的时代。在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。单片机的出现是现代科技发展的一个重要的里程碑。由于单片机的集成度高、功能强，通用性好，特别是它具有体积下、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。- 3 -目录1 概述41.1 设计任务41.2 设计要求42 系统总体方案及硬件设计52.1 系统总体方案5 2.2 硬件电路设计6
3、3 软件设计103.1 软件设计概述103.2 程序流程图103.3 子程序模块设计124 Proteus 软件真134.1 软件功能简介134.2 Proteus 运行流程145 课程设计会16参考文献16附 1：源程序代码17附 2：系统原理图20- 4 -1 概述1.1 设计任务设计一个单片机控制的秒表系统。利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。1.2 设计要求1）利用单片机内部定时器设计一个秒表，显示最大值为 9 分 59.9 秒。2）使用 4 位七段
4、显示器来显示现在的时间。显示格式为“分、秒、毫秒” 。3）要求能实现秒表的启动、停止和复位。- 5 -2 系统总体方案及硬件设计2.1 系统总体方案本系统采用 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，晶振电路，复位电路，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。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，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。系统电路原理图外围电路电源电路单片机 显示电路键盘电路- 6 -2.2 硬件电路设计本系统中，
5、硬件电路主要有电源电路，晶振电路，复位电路，显示电路，以及一些按键电路等，电路图如下（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
6、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- 7 -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。（3）晶体振荡电路MCS-51 单片机内部的振荡电路 是一个高增益反相放大器，引线 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向振荡放大 器的输入及内部时钟工作电路的输 入和来自反向振荡器的输出，该反 向放大器可以配置为片内振荡器。这里，我们选用 51 单片机 12MHZ 的内部振荡方式，电容器 C1，C2 起稳定振荡频率，快速起振的作用，C1 和 C2 可在 20-100PF 之间取,这里取 30P，接线时要使晶体振
7、荡器 X1 尽可能接近单片机。（4）复位电路采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使 RST 持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST 持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。这不仅能使单片机复位，而且还能使单片机的外围芯片也同时复位。当程序出现错误时，可以随时使电路复位。- 8 -（5）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 4 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
8、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。电路图如下所示：- 9 -（6）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P1 口做开
9、关，P1.0 启动，P1.1 清零，电路图如下所示- 10 -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，有利于程序的优化和分工，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。应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序组成。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：加计数、暂停、清零，显示等，在具体需要时调用相应的模块即可。功能描述：用 4 位 LED 数码显示“秒表“，显示时间为 009 分 59.9 秒,每秒自动加 1；一个“开始“键,一个“复位“键,一个“清零“键。
