基于单片机数字电子秒表电路设计

泰州农业职业技术学院

毕业论文（设计）

课题名称基于单片机

数字电子秒表设计

专业及班级机电一体化专业机电88

学号

姓名

指导老师

2014年 5 月 5日

基于单片机数字电子秒表设计

摘要

数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表，力求结构简单、精度高为目标。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，计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。主控制器采用单片机AT89S51，显示电路采用共阴极LED数码管显示计时时间。文中设计了一种以单片机为控制核心的数字秒表。

关键词：AT89S51 数字秒表 LED数码管显示

Digital electronic stopwatch design

based on MCU

Abstract

Digital electronic stopwatch display intuitive， read the convenient，high precision of advantages， widely used in time. The design of digital electronic stopwatch by single chip， and strive to simple structure， high precision for the target. Design including the design of the system hardware circuit and the design of the program. The main hardware circuit is the main controller， timing and display circuit and back to zero， start and stop watch circuit， etc. Lord AT89S51 single-chip controller， show circuit of the cathode LED digital pipe display time clock. This paper designs a with the single chip processor as the core to control the digital stopwatch.

Key words：AT89S51 Digital stopwatch The LED digital display

目录

摘要................................................................. II 目录.............................................................. III

1.绪论 (1)

2.设计功能、要求与构思 (2)

2.1系统功能 (2)

2.2设计要求 (2)

2.3设计构思 (2)

3.硬件电路设计与实现 (3)

3.1硬件电路原理框图 (3)

3.2 AT89C51微处理器介绍 (4)

3.2.1 AT89C51单片机的功能结构 (4)

3.2.2 AT89C51单片机的应用 (6)

3.3总线锁存器74HC573功能结构 (7)

3.4 译码器74HC138功能结构 (9)

3.5 LED数码显示电路的实现 (10)

3.6 硬件电路的实现 (10)

3.6.1 总电路图 (10)

3.6.2 硬件电路的工作过程 (10)

3.6.3直流电源 (11)

4.软件程序的设计与实现 (12)

4.1 主程序的设计构思 (12)

4.2 主程序的设计与实现 (15)

4.2.1 主程序流程图 (15)

4.2.2 主程序的实现 (15)

4.3 软件程序的调试与运行 (22)

5.总结 (23)

致谢 (24)

参考文献 (25)

附录 (26)

1.绪论

电器制造，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器就是秒表计时器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、延时器、定时器等有关时间的装置。

一百多年中，首届奥运会上计时用的跑表到如今换成了一系列高科技计时装置，如高速数码摄像机、电子触摸垫、红外光束、无线应答器等等。即便千分之一秒的毫微差距，也决定着冠军的归属。

奥运男子百米比赛中，牙买加飞人博尔特以9秒69的成绩夺得冠军，但是电子计时系统确认其冲过终点的瞬间是9秒68。

奥运男子100米蝶泳决赛上，美国选手菲尔普斯以50秒58的成绩惊险夺冠，而塞尔维亚选手查维奇以50秒59的成绩夺得银牌，与菲尔普斯仅差0.01秒，即使现场大屏幕用超慢镜头回放也分辨不出来。

在雅典奥运会的男子500米划艇决赛上，孟关良与杨文军以1分40秒278的成绩获得金牌，他们只比获得银牌的古巴选手快了0.072秒。

在现在的体育竞技比赛中，随着运动员的水平不断提高，差距也在不断缩小。有些运动对时间精度的要求也越来越高，有时比赛冠亚军之间的差距只有几毫秒，因此就需要高精度的秒表来记录成绩。

2.设计功能、要求与构思

2.1系统功能

数字电子秒表系统具有毫秒、秒、分、时的递进显示功能（满24小时自动复零），可以任意设置秒表初值，即可以在任意时刻开机运行。系统可通过按键开始记录时间，在事件结束时，又通过按键使秒表暂停，并显示该事件经历的时间，要求精确到0.01s （即10ms）。

2.2设计要求

（1）采用单片机AT89C51为核心器件，构成数字式电子秒表系统。

（2）用8位LED数码管分别显示小时、分钟、秒钟、毫秒（格式为XX、XX、XX、XX）。

（3）通过按键，实现下列操作：①按OK键，电子秒表开始计时；②按设置键，设置时钟初值；③按清零键，时钟清零；④按暂停键，电子秒表暂停计时。

（4）用定时器或计数器作10ms的定时，当所定时时间到后，进入中断服务程序，在中断服务程序中实现时钟累进。

（5）通过4个按键实现时钟运行，停止等操作，利用74HC573和74HC138芯片驱动LED数码管，实现时钟的显示。

2.3设计构思

以微处理器AT89C51为核心，利用微处理器的P0端口和P2端口实现数据、地址的传送。因为P0端口无锁存功能，所以P0端在进行地址传送时需加74HC573锁存器。由于微处理器AT89C51芯片内有程序存储器EPROM 8K和数据存储器RAM 256字节，所以微处理器没有进行外存储器的扩展，直接利用微处理器内部的程序存储器和数据存储器。

采用74HC138芯片，将8个LED数码显示管实现动态显示。由于是8个LED数码管将扫描线中三根线经74HC138译码器产生8个扫描线分别接到八个数码管共阴极控制端。