用LED数码管显示的秒表设计

单片机课程设计说明书

用LED 数码管显示的秒表设计

专业 电气工程及其自动化

学生姓名 刘宁

班级 B 电气081

学号 0810601114

指导教师 张兰红

完成日期

2011年 6月 26 日

目录

1、概述 (2)

2、课题方案设计 (2)

2.1系统总体设计要求 (2)

2.2系统模块结构论证 (2)

3、系统硬件设计 (3)

3.1总体设计 (3)

3.2单片机运行的最小系统 (4)

3.2.1 52单片机最小系统电路介绍 (4)

3.2.2单片机的振荡电路与复位电路 (7)

3.3数码管介绍 (8)

3.4驱动电路 (9)

4、软硬件联调及调试结果 (10)

4.1软硬件调试中出现的问题及解决措施 (10)

4.2实物图 (11)

4.3调试结果 (13)

5、结束语 (13)

参考文献 (14)

附录 (14)

附录1：基于单片机的秒表设计原理图 (14)

附录2：基于单片机的秒表设计PCB图 (15)

附录3：PROTEUS仿真图 (16)

附录4：基于单片机的秒表设计C语言程序清单 (17)

附录5：基于单片机的秒表设计元器件目录表 (19)

1、概述

21世纪是一个电子技术和电子元件有更大发展的世纪。回顾百年来电子技术和电子工业发展的成就，举世瞩目。作为一个电气专业的大学生，我们不但要有扎实的基础知识、课本知识，还应该有较强的动手能力。现实也要求我们既精通电子技术理论，更要掌握电子电路设计、实验研究和调试技术。课程设计就是一个理论联系实际的机会。

本次设计主要完成具备基本功能的电子秒表的理论设计，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。

在设计中应用到数码管，数码管主要用于楼体墙面，广告招牌、高档的DISCO、酒吧、夜总会、会所的门头广告牌等。特别适合应用于广告牌背景、立交桥、河、湖护栏、建筑物轮廓等大型动感光带之中，可产生彩虹般绚丽的效果。用护栏管装饰建筑物的轮廓，可以起到突出美彩亮化建筑物的效果。事实证明，它已经成为照明产品中的一只奇葩，绽放在动感都市。

2、课题方案设计

2.1 系统总体设计要求

用AT89C52设计一个2位LED数码显示“秒表”，显示时间为00~59秒，每秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键，一个“暂停”按键。接上电源后从00开始计时，至59后再回到00，继续循环。

2.2系统模块结构论证

1.单片机模块选择

方案一：选用飞思卡尔单片机，飞思卡尔单片机功能强大，但是价格相对要高，而且对此不熟悉。

方案二：采用STC89系列单片机，其架构简单，相对熟悉，价格便宜，对设计功能已经足够。焊接也是比较容易。

因此，选择方案二。

2.电源模块选择

方案一：采用交流220V/50HZ电源转换为直流5V电源作为电源模块。该方案实施简单，电路搭建方便，可作为单片机开发常备电源使用。

方案二：采用干电池串并联到5V作为电源模块。该方案实施简单，无需搭建电路，但相对方案不够稳定，电池消耗快，带负载后电压降过高，可能无法使系统稳定持续运行。

方案三：采用USB接口电源，该方案简单方便，可以直接和电脑的USB接口相连。电脑的USB接口属于接口电源，要并联耦合电容进行缓冲。

因此，选择的是方案三。

3.显示模块选择：

方案一：采用8段LED数码管作为显示模块核心。

方案二：采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。

LED数码管节能环保，显示直观。因此选择方案一。

4.驱动模块选择：

方案一：用与非门逻辑电路作为驱动电路主要元件。

方案二：用PNP型三极管作为驱动电路主要元件。

与非门逻辑电路相对来说较为复杂，PNP三极管只有三个端口且价格也很便宜，因此选择方案二。

3、系统硬件设计

3.1总体设计

利用单片机定时器/计数器中断设计秒表，从而实现秒的计时。用两个数码管来显示秒表数据。增加一个清零按钮，计时结束后可以清零。通过采用proteus仿真软件来模拟实现。模拟利用AT89C52单片机、LED数码管以及控件来控制秒表的计数以及计数的开启/暂停/继续与复位。两位数码管用来显示数据，一位数码管显示个位1~9，满十进一后显示十位的数码管的数字加一，并且个位显示清零重新从零计数。计秒数码管采用两位的数码管，当计数超过范围是所有数码管全部清零重新计数。、

软硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下：晶振采用11.0592MZ的外部晶振频率

内存分配：

P0口与数码管个位和十位数据输入端相连，控制其段选信号，输出1~9不同

字型。

P3口的P3.1、P3.2分别与秒表个位和十位数码管位选连接，控制秒表的计数

以及计数的开启/暂停/继续与复位清零。

本设计包含有单片机最小系统模块、复位模块、放大器模块、LED数码管显示模块。

其中最小系统模块由STC89C52、电阻、电容和晶振电路等主要硬件组成。

复位模块由二极管、电阻和复位开关组成。

放大器模块由PNP三极管、电阻组成。

LED数码管显示模块由两位八段数码管组成。

3.2单片机运行的最小系统

最小系统模块由STC89C52、电阻、电容和晶振电路等主要硬件组成。

3.2.1 52单片机最小系统电路介绍

1. 52单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，52单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。

2. 52单片机最小系统晶振Y1也可以采用11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，52单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

3. 52单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好

4.P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。

设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。

设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期