60s计时器的设计与实现

电子系统设计创新实验

报告

题目60s计时器的设计与实现

学生姓名高权黄盼徐传武易孟华

学生学号016321232404 07 14 15

专业名称电子信息工程

指导教师肖永军

2016年11月17 日

设计要求：

1、利用单片机定时器/计数器T0中断设计秒表。

2、实现基本的0-60秒计时。

3、以数码管作为显示器件，用单片机进行控制。

摘要

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秒表，用AT89C51系列单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合硬件晶振电路，复位电路，数码管显示电路来设计计时器，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，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：AT89C51 单片机数码管

一、系统总体设计

系统总体设计框图如图1所示，该系统共由时钟电路模块、复位电路模块、AT89C51单片机及数码管显示电路组成。其中主控制器用于系统控制，可以控制电路的开关的功能，系统中AT89C51单片机作为主控元件，计数器显示电路由数码管和驱动电路组成。

图1 系统总体设计框图

二、系统硬件设计

（1）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。

复位电路如图2所示：

图2 复位电路

该复位电路由R9，C3和开关组成，当开关断开时，C3两端电压较低，单片机RST端则为低电平，而当开关闭合时，RST端高电平，此时单片机复位。

（2）时钟电路

系统的时钟电路如图3所示，此系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。MCS-51内部的高增益反相放大器外接12MHZ的晶谐以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中构成时钟电路。电容的大小影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定和起振的快速性，为单片机提供标准时钟。

图3 时钟电路

（3）数码管显示电路

数码管显示电路如图4所示，电路中采用两段共阳极数码管，我们采用动态显示，通过控制单片机P1口的电平来点亮数码管，P2进行段选，使数码管从0-60显示，从而实现计时功能。

图4 数码管显示电路

三、系统软件设计

整个系统软件工作的流程图如图5所示：

num=0，num1=0，计时器每50ms中断一次，num加1，当num=20时，记满一秒mun1加一，num归0，display num1，当num1=60时，这时就记满一秒，num1归0，重新从0开始计时。

图5 系统程序流程图

四、系统的测试及仿真

（1）系统整体电路图

系统整体电路如图6所示，该电路为三部分，时钟电路、复位电路以及数码管电路构成。

图6 系统整体电路

（2）用Protues进行仿真所得仿真图如图7、图8、图9所示。

图7 数码管显示0S

。

图8 数码管显示59S

通过上面仿真图7、图8状态我们可以看到，在定时器及单片机的控制下，数码管可以实现0-60秒计时，然后回到0秒。

五：心得体会

通过本次实验，懂得如何安装KEIL软件以及实验板，懂得单片机的调试，初步了解并熟悉实验板上单片机Ｉ／Ｏ口和数码管的电路结构，本课程设计充分利用单片机内部硬件资源和软件功能，将大大减少硬件电路的复杂性，使电路结构更加简洁。通过这次设计，我学到了很多知识，将学习的理论知识通过实验融会贯通，让我对它的理解更加深刻。通过这次课程设计，不仅加深了我对单片机理论方面的理解，将理论更好的运用的实践方面，而且锻炼了我们各方面的能力，培养了坚强的毅力和做事的耐心和细心，同时也认识到在团队工作中需要有合作精神，我想这会为今后自己踏上工作岗位、更好地融入新的团队打下良好的基础。