电子跑表设计

单片机课程设计说明书

电子跑表设计

系、部：电气与信息工程系

学生姓名：成高强

指导教师：廖代文职称教师专业：电气自动化技术

班级：电气0901班

完成时间：2011-11-24

目录

一、系统总体方案选择与说明 (3)

1.设计要求 (3)

2.设计思路 (3)

二、系统结构框图与工作原理 (4)

1.硬件电路的设计方案 (4)

2.软件设计方案 (4)

3.工作原理说明 (5)

三、各单元硬件设计说明及计算方法 (5)

四、软件设计与说明（包括流程图） (9)

五、使用说明 (19)

1.系统说明 (19)

2.使用说明 (20)

六、学习体会 (20)

七、参考文献 (20)

八、附录：程序清单 (21)

一、系统总体方案选择与说明

1．设计要求：

要求以MCS-51系列单片机为核心设计一个多功电子表，具有电时钟和跑表功能。做时钟时在4位LED 显示器上显示分、秒，做跑表时显示范围000.0秒~999.9秒并具有跑表启动和跑表复位功能键。电子时钟的计时范围00分00秒59分-59秒，并在4位LED 显示器上显示；做跑表时显示范围000.0秒-999.9秒，当按下启动按钮跑表开始计时，按下停止按停止计时，当按下复位按钮跑表回零。

2．设计思路

1）计时单元由单片机内部的定时器/记数器来实现。

2）时间显示功能通过LED数码管动态扫描来实现。利用专用键盘/显示器接口芯片8279可实现对键盘/显示器的动态扫描,由于数码管要显示时钟，还要显示跑表，因此，我分别用31H、32 H计时钟，用R5、R6计跑表，当要显示哪一个的时候，就把哪一个地址送到显示地址35 H、36 H 中，达到跑表显示与时钟显示互不影响。

3）表的启动/复位/清零功能由软件来实现。P1.0接启动键，P1.1接停止键，P1.2接清零键。

4）由于跑表和时钟的中断服务程序有冲突，我们就把跑表的中断服务程序写成另外的子程序了，这样就必须要引入标志位了，我们在此用42H 标志位，用标志位来给跑表计数。

二、 系统结构框图与工作原理

1.硬件电路的设计方案

根据设计要求和设计思路，硬件电路有两部分组成，即单片机按键电路，LED 显示器电路。图1 为硬件电路设计框图。

图1 硬件电路设计框图

2.软件设计方案

根据设计要求和设计思路，进行模块设计。8279的初始化

程序模块，时钟记时程序模块，数制转换模块，显示模块，跑表工作模块。图2为软件设计框图。

图2 电子跑表软件设计的模块

MC51 8279 LED 显示电路

按键电路 主程序模块

8279初始化模块 时钟记时模块 数制转换模块

显示模块

跑表工作模块

3.工作原理说明

利用T0定时器定时100ms，即0.1s，用R5 R6作为跑表的计算器，用R7作为时钟计数器。判断SRART键是否按下，若按下，则建立标志F0=1，同时将R5 R6单元清零；否则F0=0。

在T0中断服务中，判断F0，若F0=0，则用软件计数器R7计数；

若F0=1，则在R7计数同时，还要用软件R5 R6计数。

中断返回后，判断F0，若F0=0，即作为时钟使用时，则R7=10为一秒，60秒则清零。若F0=1，即作为跑表使用时，将R5 R6的值进行十进制调整，即为跑表显示值，到9999则R5 R6清零，重新开始计数。若STOP键按下，则R5 R6停止计数。在跑表停止状态下，则返回显示当前时间。

三、各单元硬件设计说明及计算方法

1．在单片机中，定时功能既可以由硬件（定时/记数器）实现，也可通过软件定时实现。硬件定时是利用单片机内定时器定时，启动以后定时器可与CPU并行工作，不占用CPU时间，CPU有较高的工作效率。采用硬件定时和软件定时并用的方式，即用T0出中断功能实现50ms定时，通过软件延时程序实现1s定时。.定时器的有关的寄存器有工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。TMOD用于设置定时器/计数器的工作方式0～3，并确定用于定时还是用于计数。TCON主要功能是为定时器在溢出时设定标志位，并控制定时器的运行或停止等。

2．8279是通用的可编程键盘/显示器接口芯片，可实现对键盘/显示器的自动扫描，不仅可以大大节省CPU对键盘/显示器的操作时间，从而减轻CPU的负担，而且显示稳定，程序简单，不会出现误动作。

8279具有8个先进先出的的键输入缓冲RAM单元，并提供16字节的缓冲RAM。8279将段码写入显示缓冲RAM，8279自动对显示器扫描，将其内部显示缓冲RAM中的数据在显示上显示出来。

CUP通过对8279编程（将命令字写入8279）来选择其工作方式，简述如下：

1）键盘/显示器方式设置命令字

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 0 0 D D K K K

高三位D7D6D5位为特征位000，D4D3两位用来设定显示方式，其定义如下：

D4 D3 显示器方式

0 0 8个字符显示—左边输入

0 1 16个字符显示—左边输入

1 0 8个字符显示—右边输入

1 1 16个字符显示—右边输入

8279最多可用来控制16位LED显示器，当显示位数超过8位时，均需设定为16为字符显示。显示器的每一位对应一个8位的显示缓冲RAM 单元CPU将显示数据写入缓冲器时有左边输入和右边输入。左边输入是较简单的方式，地址为1-15的显示缓冲RAM单元分别对应显示器的1（左）位-15（右）位。CPU依次从0地址或某一个地址开始将段数据写入显示缓冲RAM。

D2D1D0为键盘工作方式选择位，如下表：

D2 D1 D0 键盘工作方式

0 0 0 编码扫描键盘，双键锁定

0 0 1 译码扫描键盘，双键锁定

0 1 0 编码扫描键盘，N键依次读出

0 1 1 译码扫描键盘，N键依次读出

1 0 0 编码扫描传感器矩阵

1 0 1 译码扫描传感器矩阵

1 1 0 选通输入，编码扫描显示器方式

1 1 1 选通输入，译码扫描显示器方式