数字式秒表单片机课程设计

《单片机技术》课程设计说明书

数字式秒表

学院：电气与信息工程学院

学生姓名：李迎

指导教师：贾雅琼职称副教授

专业：电子信息工程

班级：电子1402班

学号：1430340212

完成时间：2016年10月21日

湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气信息工程

目录

1 设计任务、功能说明以及总体方案介绍 (1)

1.1 课题设计任务 (1)

1.2 设计功能说明 (1)

1.3 总体方案介绍 (1)

2 硬件系统总设计 (3)

2.1 硬件系统设计 (3)

2.2 硬件电路各模块功能简介 (3)

2.2.1 AT89S52芯片 (3)

2.2.2 晶振电路 (4)

2.2.3 复位电路 (4)

2.2.4 下载口电路 (4)

2.2.5 LED数码管显示电路 (5)

2.2.6 电源电路 (5)

2.2.7 蜂鸣器电路 (6)

2.2.8 键盘电路 (6)

2.3 电路原理图以及实物图 (7)

2.4 元器件清单 (7)

3 软件系统的总设计 (8)

3.1 单片机资源使用情况 (8)

3.2 监控程序部分 (8)

3.3 定时中断程序部分 (9)

3.4 按键扫描程序部分 (9)

3.5 延时程序部分 (10)

4 实物测试与误差分析 (12)

4.1 实物测试流程及结果图 (12)

4.2 误差分析 (14)

4.3 设计体会 (14)

结束语 (15)

参考文献 (16)

致谢 (17)

附录 (18)

附录A 数字式秒表电路原理图 (18)

附录B电源电路原理图 (19)

附录C 电路单片机系统板实物图 (21)

附录D 电源电路实物图 (22)

附录E 元器件清单 (23)

附录F 程序清单 (23)

摘要

数字式秒表由于它的简单方便，而且在许多比赛中对秒表的精准度要求很高，所以设计一个简易数字式秒表很有必要。设计是应用单片机芯片AT89S52设计出的数字时钟电路，以 8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用LED 数码管以及按键来设计数字式秒表。将软、硬件有机地结合起来，使其拥有正确的计时、暂停、清零并同时可以用数码管显示。

关键词:数字式秒表；AT89S52；数码管；按键

1 设计任务、功能说明以及总体方案介绍

1.1课题设计任务

根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计一个具有特定功能的数字式秒表，具有时间显示、计时、倒计时等功能。

1.2设计功能说明

通过了解8051芯片的的工作原理和工作方式，使用芯片对 LED 数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒、毫秒，并通过对按键的控制实现秒表开始、暂停、连续、清零等功能，时间精确到0.1秒。

开始时，秒表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入计时准备状态；按下开始键（S1键），会进入计时阶段；按下暂停键（S4键）会计时清零，再一次按下暂停键（S4键）后恢复计时；按下清零键（S3键）会回到计时准备状态；按下倒计时键（S2键）会进入倒计时阶段，按下暂停键（S4键），进入暂停倒计时；再次按下暂停键（S4键）会继续倒计时；按下保存键（S5键）会保存当前的时间，连续按保存键（S5键）会连续保存对应瞬间内的时间值；按下（S6键）会停止当前的保存键值的功能；按下（S7键）会显示第一次保存键值时的时间以及显示保存先后的排名；再按下（S8键）会显示第二次保存键值时的时间，这时再次按下（S7键）会显示第一次保存键值时的时间，按下（S7键）和（S8键）表示的是保存键值排名先后，分别表示上一名和下一名。

1.3 总体方案介绍

使用AT89S52单片机作为核心部件，采用12M晶体振荡器及微小电容构成

振荡电路；用两个四位一体共阳极数码显示管作为显示部分，构成数字式秒表的主体结构，配合独立式键盘和复位电路完成此秒表的复位、计时、连续、清零、停止各项功能。

电路采用单片机的P0口作为数码显示管的段控，采用P2口作为数码管的位控。8个独立式键盘分别接在单片机的P1口上，以及其他部分构成数字式秒表的硬件电路。通过编写程序使用单片机的定时计数器，以及软件延时，中断资源来实现秒计时和相关控制，数字式秒表的硬件整体结构框图如图1所示。

图1 硬件整体结构框图

2 硬件系统总设计

2.1 硬件系统设计

数字式秒表的硬件系统由单片机芯片AT89S52，复位电路，晶振电路，电源电路，下载电路，8个按键以及LED数码管构成。

2.2硬件电路各模块功能简介

2.2.1AT89S52芯片

AT89S52简介：

(1) 与MCS-51产品相兼容；

(2) 具有8KB可改写的Flash 内部程序存储器，可写/擦1000次；

(5) 256字节内部RAM；

(6) 32根可编程I/O口；

(7) 3个16位定时器/计数器；

(8) 8个中断源；

(9) 可编程中串行口；

(10) 低功耗空闲和掉电方式。

芯片是整个电路的核心，功能强大能耗低。减少总电路复杂性，提高电路的稳定性，芯片引脚图如图2所示。

图2 芯片引脚图

2.2.2晶振电路

89C52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分别为反相振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入和来自反相振荡器的输出，反相放大器可以配置为片内振荡器。

晶振电路选用52单片机12MHZ的内部振荡方式，电路如图3所示：C3、C4可在20-100PF之间取值，这里取33PF,电容起稳定振荡频率、快速起振的作用。

图3 晶振电路图

2.2.3复位电路

复位电路是让单片机的CPU或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从以上状态开始工作。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行发生故障或操作失误导致系统处于锁死状态时，若要重新正常使用，只需按下复位键即可重新启动。电路由一个200欧电阻、一个22微法电容、一个按键组成的复位电路。复位电路图如图4所示。

图4 复位电路图

2.2.4 下载口电路

下载口主要是一个十芯的底座，用PC的USB口供电，通过下载口把程序导入单片机芯片内。下载口分别接在单片机的RST引脚以及P15、P16、P17口线上实现数据传送。这样方便软件的设计，也能让我们使用起来十分方便。下载口电路如图5所示。