51单片机数字秒表设计

单片机系统

课程设计

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单片机系统课程设计

目录

第1章数字式秒表的设计介绍 (5)

1.1设计任务及功能要求说明 (5)

1.2工作原理及其方法 (5)

第2章数字式秒表硬件系统的设计 (7)

2.1数字式秒表硬件系统各模块功能简要介绍 (7)

2.1.1 AT89S52简介 (7)

2.1.2时钟电路 (8)

2.1.3键盘电路 (8)

2.1.4复位电路 (9)

2.1.5 驱动及显示电路 (9)

2.1.6 单片机下载口电路 (10)

2.2 数字式秒表的硬件系统设计图…………………11.

2.2.1 电路原理图…………………………………….11.

2.2.2 PCB图…………………………………………11.

第3章数字式秒表软件系统的设计………………….11.

3.1 数字式秒表使用单片机资源情况 (11)

3.2 主程序流程图……………………………………12.

3.3中断服务程序流程图 (12)

3.4显示程序流程图 (14)

3.5软件系统程序清单 (14)

第4章设计总结 (15)

4.1 数字式秒表的设计结论及使用说明 (15)

4.2 程序仿真与结果 (15)

4.3 误差分析及解决方法……………………………16..

总结 (16)

参考文献 (17)

附录 (17)

第1章数字式秒表的设计介绍

1.1设计任务及功能要求说明

由单片机接收小键盘控制递增计时，由LED 显示模块计时时间，显示格式为 XX（分）：XX（秒）.XX，精确到0.01s的整数倍。绘制系统硬件接线图，并进行系统仿真和实验。画出程序流程图并编写程序实现系统功能。

使用单片机AT89S52作为主要控制芯片，以四位一体共阳极数码显示管通过三极管驱动作为显示部分，设计一个具有特定功能的数字式秒表。该数字式秒表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。该数字式秒表通过按键控制可实现开始计1时、暂停计时、连续计时、清零和停止功能。

1.2工作原理及其方法

使用AT89S52单片机作为核心控制部件，采用12M晶体振荡器及微小电容构成振荡电路；采用S8550作为数码管的驱动部分；用两个四位一体共阳极或共阴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。

对于时钟，它有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。

LED数码显示器有如下两种连接方法：共阳极接法：把发光二极管的阳极连

在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。

键盘部分方案：键盘控制采用独立式按键，每个按键的一端均接地，另一端直接和P1口相连，在按键和P1口之间通过10K电阻与+5V电源相连。键盘通过检测输入线的电平状态就可以很容易地判断哪个键被按下了，这种方法操作速度高而且软件结构很简单，比较适合按键较少或操作速度较高的场合，这种独立式接口的应用很普遍。

显示部分方案：显示部分采用动态显示。数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。动态显示是利用人眼视觉暂留特性来实现显示的。事实上，显示器上任何时刻只有一个数码管有显示。由于各数码管轮流显示的时间间隔短、节奏快，人的眼睛反应不过来，因此看到的是连续显示的现象。为防止闪烁延时的时间在1ms左右，不能太长，也不能太短。本设计可采用P0口直接驱动八段数码管显示。此方案成本低，而且单片机的I/O口占用较少，可以节约单片机接口资源，而且功耗更低。

此电路采用单片机的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。此数字式秒表的硬件整体结构如图1-1所示。

实用文档

图 1-1数字式秒表的硬件结构图

AT89S52 振荡电路 复位电路

独立式键盘 示 限流

第2章数字式秒表硬件系统的设计

2.1数字式秒表硬件系统各模块功能简要介绍

2.1.1 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。

它的价格便宜，功能强大，能耗低。很大程度上减少总电路的复杂性，提高了所设计系统的稳定性。其芯片引脚图如图2-1所示。

图2-1 单片机AT89S52引脚图