电子秒表电路

安阳师范学院本科学生毕业论文

电子秒表电路

作者

系（院）物理与电气工程学院

专业电气工程及其自动化

年级

学号

指导教师

日期 2015年3月06日

学生诚信承诺书

本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

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论文使用授权说明

本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。

作者签名：导师签名：日期：

电子秒表电路

（安阳师范学院物理与电气工程学院, 河南安阳 455000）

摘要：本设计的数字式电子秒表系统采用的是AT89C52单片机为中心器件，利用它的定时器/计数器定时以及记数的原理，结合显示电路、LED数码管和外部中断电路来进行设计的计时器。将软、硬件灵活地结合起来，使得整个系统能够实现6位LED显示，显示的时间为0～59分59秒99，计时的精度为0.01秒。

关键词：单片机; LED数码管显示器;AT89C52

1 引言

电子秒表在电器制造，工业自动化控制、国防、实验室以及科研单位上来说是一种较为理想的计时仪表，它普遍应用于各类继电器、电磁开关，控制器、延时器、定时器上的时间测试。这几百年中从我国水运仪像台的发明一直到现在各个国都在研发的原子钟的钟表演变过程中，我们可以发现，各个不同时期的科学家和钟表工匠通过他们的智慧和不断的实践铸成了一座时间的隧道，与此同时也为我们勾勒了一条钟表文化和科技发展的轨迹。

本篇论文是运用单片机的定时装置和控制装置进行的研究与论述，以AT89C52为主控制芯片，利用LED显示器进行设计的电子秒表。

2 系统硬件设计

2.1 单片机的选择

在微型单片机选择上，我们需要考虑存储器容量，时钟频率，I/O口线等一些基本参数。对本设计来说，因为电子秒表系统在数据的处理和存储方面要求不高，所以选取片内带RAM和ROM的单片机即可，考虑到成本和操作的方便性，我本次设计采用的是AT89C52单片机。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。

AT89C52的定时器0和定时器1 的工作方式与AT89C51 相同

2.2 系统功能概述

数字式电子秒表具有显示直观、读取便利、精度高等优点，在平常生活的计时中普遍使用。本次设计是用单片机构成数字式电子秒表，以构造简单、精度高为目标。

本次设当计中包含硬件电路的设计和系统程序的设计。在硬件电路中主要有主控制器，计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。我的设计中主控制器运用的单片机是AT89C52，显示电路利用的是共阳极LED数码管显示器

在设计总体方案中我是以AT89C52单片机作为控制的核心，设计了一个具有计时功能

的电子秒表。对于一个完整的电子秒表电路来说它就相当于一个单片机的最小系统，主要由键盘输入电路、单片机、晶振、复位电路和LED显示电路组成。我本次设计的电子秒表所涉及的内容如下：

（1）开关的使用：控制电子秒表的启动、停止和复位，七段数码管的高2位显示秒表的秒值，低2位显示秒表的百分秒值。

（2）定时器的使用：通过秒表的计时过程直观的说明定时器的使用方法。

（3）键盘的使用：通过秒表的启动、停止、复位的选择，直观地体现出独立式键盘的设计方法与技术。

（4）LED的使用：介绍了LED的原理和方法，并对其编程方法做了大体上的总结。

外部指令对单片机的输入一般是通过按键、键盘等输入器件来实现的，本次毕业设计是运用键盘来实现电子秒表的启停及其复位：

（1）按键K1。按键K1有两个功能，第一个是在计时状态下控制秒表的启动；第二个是在计时状态下控制秒表的停止。

（2）按键RESET。起程序复位作用

2.3 系统电路设计

系统总体框图如图1：

图1 系统框图

如图2所示为单片机电子秒表的电路原理图，接下来对其中一些部分做出分析。

图2 电子秒表原理图

2.3.1 复位电路

当AT89C52的RST引脚接高电平到时，单片机被强制复位。

RST端的高电平直接由上电瞬间产生则为上电复位，若通过按动按钮产生高电平复位称为手动复位。

对于AT89C51单片机应用系统来说通常有两种复位方式，上电复位和手动复位，在时钟电路工作的后，只要单片机的RST引脚上面出现24个振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位，而在设计的过程中，一般使高电平保持在10ms 以上。这里采用手动复位方式。当按钮按下的瞬间，电路就接通了，接通之后就会给电容充电，实现RST端的高电平，使单片机复位，当按钮释放时电容器就会放电，使高电平的产生时间较长。

其示意图如3所示。

图3 复位电路设计示意图

2.3.2 时钟电路

AT89C52内含一个高增益的反相放大器，只要通过XTAL1，XTAL2外接作为反馈元件的晶体后便成为自激振荡器，晶体会呈感性，与 C1，C2 组成并联谐振电路。一般连接如图4所示：

图4 AT89C52外部时钟电路图

2.3.3数码管显示电路

在本设计中，时间值使用数码管显示，电路图如图5：