单片机,电子秒表计时器

课程设计说明书

课程名称：《单片机技术》

设计题目：电子秒表计时器

院（部）：电子信息与电气工程学院

学生姓名：

学号：

专业班级：

指导教师：

2013年5月17日

课程设计任务书

电子秒表计时器

摘要：本次设计主要完成具备基本功能的电子秒表的理论和实践设计，此计时器系统使用AT89C51单片机为中心器件，由电源电路、时钟电路、复位电路、显示电路组成。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，硬件系统利用PROTEUS软件进行仿真，使得系统能够实现三个8位LED数码管显示，显示时间为0.0～99.9秒，能正确的进行计时，能同时进行五次计时，并能对所记录的时间进行查询，此系统易于仿真、制作简单且使用方便。

关键词：AT89C51、电子秒表、数码管显示、仿真

目录

1.设计背景 (1)

1.1单片机简介 (1)

1.2设计目的 (1)

2.设计方案 (1)

2.1方案一 (1)

2.2方案二 (1)

2.3综合比较 (2)

3.方案实施 (2)

3.1整体工作原理 (2)

3.2硬件系统设计 (3)

3.3软件程序设计 (5)

3.4系统仿真 (5)

3.5系统的制作过程 (6)

4.结果与结论 (7)

4.1结果 (7)

4.2结论 (7)

5.收获与致谢 (7)

6.参考文献 (7)

7.附件 (8)

1. 设计背景

1.1单片机简介

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，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

1.2设计目的

电子秒表是重要的记时工具，广泛运用于各行各业中。作为一种测量工具，电子秒表相对其它一般的记时工具具有便捷、准确、可比性高等优点。不仅可以提高精确度，而且可以大大减轻操作人员的负担，降低错误率。因此电子秒表常常用于体育竞赛及各种其他要求有较精确时间的各领域中。其中开启、停止按键的使用方法与传统的机械计时器相同，即按一下开启按键，启动计时器开始计时，按一下停止按键计时终止。而复位按键可以在任何情况下使用，即使在计时过程中，只要按一下复位按键，计时应立即终止，并对计时器清零。

2.设计方案

2.1方案一

静态显示，静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的断码输出將维持不变，直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个8位并行I/0口。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于检测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。

2.2方案二

动态显示，这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，将所有位数码管的段选线并连在一起，由段选线控制哪一位数码管有效。选用数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光的余晖和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些。

2.3综合比较

本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图2-1所示。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两种方式，比较电路的复杂程度，本设计选择了按钮电平复位电路，其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，不管使用何种数码管，P0口作为I/O 使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。因而不管在使用共阴数码管时，单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流，才能驱动数码管。为了使电路简单化，本设计选用共阳数码管。根据显示方式的不同，由以上两种方案的对比，选用静态显示方式。

图2.1

3. 方案实施

3.1整体工作原理

本系统采用89C51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数器，将软、硬件有机的结合起来。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，加1技术程序，演示程序，按键消抖程序等，硬件系统利用PROTEUS强大功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

3.2硬件系统设计

1.电源电路模块

电源电路模块原理图如图3.2所示。

图3.1 电源电路图

电源电路由桥堆、1个22uF电解电容、7805、1个100pF瓷片电容、一个电源指示灯和一个300欧姆电阻组成，通过电源电路实现整流、滤波和稳压的作用，能够输出5V 的稳定直流电压使单片机工作在稳定的5V直流激励下。

2.晶体振荡电路模块

电路图如3.3所示。

AT89C51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相器，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52单片机12MHz的内部振荡方式，电路如下：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，接线时要晶体振荡器X1极可能接近单片机。

图3.2 晶体振荡电路