基于单片机的秒表设计

题目:基于单片机的秒表设计

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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。

目录

1 概述 (4)

1.1设计任务 (4)

1.2设计要求 (4)

2 系统总体方案及硬件设计 (5)

2.1系统总体方案 (5)

2.2硬件电路设计 (6)

3 软件设计 (10)

3.1软件设计概述 (10)

3.2程序流程图 (10)

3.3子程序模块设计 (12)

4 Proteus软件真 (13)

4.1软件功能简介 (13)

4.2 Proteus运行流程 (14)

5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)

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。

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

2.2硬件电路设计

本系统中，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。

（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。

（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：