机电综合实训

机电综合实训报告

基于单片机电子秒表的设计

本次设计的数字电子秒表系统采用以AT89S52单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和计数的原理，结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计秒表。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现四位LED显示，显示时间为00.00～60.00秒，计时精度为0.01秒，能正确地进行计时。其中软件系统采用C语言编写程序，包括延时程序，定时中断服务，按键扫描，显示程序等，并利用PROTEUS强大的功能来仿真，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

本设计主要特点是计时精度达到0.01s，解决了传统的由于计时精度不够造成的误差和不公平性，是各种体育竞赛的必备设备之一。

一、设计要求：

电子秒表设计，具有普通秒表的功能; 单片机是使用按键启动、停止和复位。

二、总体方案的设计：

设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器，计时与显示电路和复位、启动和停表电路等。主控制器采用单片机AT89S52，显示电路采用共阴极LED数码管显示计时时间。

本设计利用AT89S52单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，使其能精确计时。利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。P0口输出段码数据，P2.0-P2.3口作位码扫描输出，P2.4、P2.5口接两个按钮开关，分别实现开始、暂停功能，RST作为复位开关。硬件电路图按照图1进行设计。

图1 系统组成框图

按键电路的处理。这三个键可以采用中断的方法，也可以采用扫描的方法来识别。复位键主要功能在于数值复位，对于时间的要求不是很严格。而开始和停止键则是用于对时间的锁定，需要比较准确的控制。因此可以对复位按键采取扫描的方式，而对开始和停止键采用外部中断的方式。

显示电路采用7段数码管作为显示介质，数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用四位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。

时钟电路按照图2所示电路进行设计连接就能使系统可靠起振并能稳定运行。图中，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值采用大小为22pF 的电容和12MHz的晶振。

图2 内部振荡电路

复位电路在上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。如图3所示，采用的电容值为10μF的电容和电阻为1K的电阻。

通过以上设计，将各部分电路与单片机有机的结合到一起，硬件部分的设计便完成，剩下的部分就是对单片机的编程，使单片机按程序运行，实现数字电子秒表的全部功能。

三、原理电路图及功能分析：

（1）用开关控制计时模式的选择：单计时模式；（2）用开关控制秒表的启动、停止和复位。

图4、电路原理图

四、主程序设计

本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、外部中断1服务程序组成。其中主程序是整个程序的主体。可以对各个中断程序进行调用，协调各个子程序之间的联系。

系统（上电）复位后，进入主程序。首先对系统进行初始化，包括设置各入口地址、中断的开启、对各个数据缓存区清“0”、赋定时器初值，初始化完毕后，就进入数码管显示程序。数码管显示程序对显示缓存区内的数值进行调用并在数码管上进行动态显示。当复位键按下后，程序返回开始，重新对系统进行初始化。在主程序中还进行了赋寄存区的初始值、设置定时器初值以及开启外部中断等操作，当定时时间到后就转去执行定时中断程序。当外部中断有请求则去执行外部中断服务程序，并在执行完后返回主程序。

五、参考程序:

#include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit start=P2^4;//开始计

时 sbit stop=P2^5; //停止计时 sbit dian=P0^7; //停止计时

unsigned char shi,ge,dian0,dian1;//全局变量 char TT=0; char LL=0; //unit tt t1; uchar code tabledu[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0-9共阴数码管

uchar code tablewe[]={0XFE,0XFD,0XFB,0XF7}; //数码管位选

/***************************延时程序

*******************************/ void delay(uchar ms) //延时程序 {

uchar y;

for(;ms>0;ms--)

for(y=120;y>0;y--); }

/******************定时器1中断程序

********************************/ void timer0(void) interrupt 1 {

TH0=(65536-10000)/256; //10ms TL0=(65536-10000)%256; LL++;

if(LL==100) //1秒 {

LL=0; TT++;

if(TT==60) {

TT=0; } } }

/************************定时器1初始化**************************/ void init()//初始化，10ms定时 {

TMOD=0X01;

TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; ET0=1; ET1=1; EA=1; P0=0; }

/************************开始、停止按键扫描

**********************/ void Key_Scan(void) //start_stop键扫描 {

if(start==0) {

delay(10); if(start==0) {

TR0=1;

if(stop==0) {

delay(10); if(stop==0) {

TR0=0; } } }

/***********************数码管显示************************/ void display(void) { P0=tabledu[TT/10]; P2=tablewe[0]; delay(10); P0=0; P2=0XFF;

P0=tabledu[TT%10]; dian=1;

P2=tablewe[1]; delay(10); P0=0; P2=0XFF;