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1、摘 要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入,秒表计时器是电器制造，工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器，它广泛应用于各种继电器、电磁开关，控制器、延时器、定时器等的时间测试。本文阐述了基于单片机的数字电子秒表设计。本设计主要特点是计时从 00 到 99 秒秒表系统，方便了在计时精度要求不高的情况下计时，因为计时精度为 1，所以系统电路比较简单。另外硬件部分设置了开始、暂停、清零、复位按键，可以对秒表系统进行计时控制。本设计的数字电子秒表系统采用 AT89C52 单片机为中心器件，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、LED 数码管以及外部中断电
2、路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现两位 LED 显示，显示时间为 0099 秒，计时精度为 1 秒，能正确地进行计时，同时能记录一次时间，其中软件系统采用 C 语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，并在Keil 中调试运行，硬件系统利用 PROTEUS 强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 关键字：单片机；数字电子秒表；仿真 目 录1. 设计任务与要求.12.硬件设计 .42.1 总体方案的设计 .42.2 单片机的选择 .52.3 显示电路的选择与设计 .82.4 按键电路的选择与设计 .112.5
3、时钟电路的选择与设计 .122.6 复位电路的选择与设计 .142.7 系统总电路的设计 .163.软件设计 .193.1 程序设计思想 .193.2 系统资源的分配 .203.3 主程序设计 .213.4 中断程序设计 .214.数字电子秒表的安装与调试 .244.1 软件的仿真与调试 .244.2 硬件的安装与调试 .254.3 系统程序的烧录 .25结 论 .26致 谢 .27参考文献 .27附录 1.28附录 2.321.设计任务与要求本次设计是利用所学到的知识设计一个简单的电子秒表系统电路,能够实现简单的开始、暂停、清零等功能，其设计任务有如下几点：1）应用 AT89C52 单片机设
4、计电路实现数字秒表（LED 显示 00-99 秒） ；选用 2 位LED 数码显示，实时显示两位秒表，采用按键式实现秒表的开始、暂停和清 零。2）硬件设计：根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理,器件的作用,分析和计算过程；3）软件设计：根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；4）原理图设计：根据所确定的设计电路，利用 Protel 或 Proteus 等有关工具软件绘制电路原理图、PCB 板图、提供元器件清单；其设计要求是用 AT89C52 设计一个用 2 位的 LED 数码显示；显示时间为 0099
5、 秒，每秒自动加 1，另设计一个“开始”键、一个“暂停” 键和一个“复位”键2.硬件设计2.1 总体方案的设计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 AT89C52，显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间。本设计利用 AT89C52 单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，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-P2.4 口作列
6、扫描输出，P2.5、P2.6、P2.6、P2.7 口接三个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零功能。电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。硬件电路图按照图 1 进行设计。AT89C52单片机控制器复位电路开关电路LED 显示图 1 数字秒表硬件电路基本原理图根据要求知道秒表设计主要实现的功能是计时和显示。因此设置了三个按键和两位数码管显示时间，三个按键分别是开始，停止、复位 按键。利用这三个按键来实现秒表的全部功能，而两位数码管则能显示最多 99 秒的计时。计时采用定时器 T0 中断完成，定时溢出中断周期为 1ms，当一处中断后向 CPU 发
7、出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对秒计数单元进行加一，达到 10 次就对十秒位进行加一，依次类推，直到 99 秒重新复位。 再看按键的处理。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。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，显示电路和回零、启动、停表电路等。主控制器采用单片机 AT89C52，显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间，三个按键均采用触点式按键。2.2
8、单片机的选择本课题在选取单片机时，充分借鉴了许多成形产品使用单片机的经验，并根据自己的实际情况，选择了 ATMEL 公司的 AT89S52，ATMEL 公司的 89 系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作，低廉的价格、超强的加密功能，完全替代 87C51/62 和 8751/52，低电压、低电源、低功耗，有 DIP、PLCC、QFP 封装，有民用型、工业级、汽车级、军品级等多种温度等级，是当今世界上性能最好、价格最低、最受欢迎的八位单片机。AT89C52P 为 40 脚双列直插封装的 8 位通用微处理器，采用工业标准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc
9、52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM 及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。单片机的外部结构AT89S52 单片机采用 40 引脚的双列直插封装方式。图 2 为引脚排列图， 40 条引脚说明如下：主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss 接地 Vcc 正常操作时为+5 伏电源外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。 XTAL2 内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接
10、晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。图 2 单片机引脚图控制或与其它电源复用引脚 RST/VPD，ALE/ ， 和 /VppPROGSENA RST/VPD 当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变） ，将使单片机复位在 Vcc 掉电期间，此引脚可接上备用电源，由 VPD 向内部提供备用电源，以保持内部 RAM 中的数据。 ALE/ 正常操作时为 ALE 功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁PROG存到外部锁存器，ALE 引脚以不变的频率（振荡器频率的 1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但要注意，每当访问
11、外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲，ALE 端可以驱动（吸收或输出电流）八个 LSTTL电路。对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚接收编程脉冲（ 功能）PROG 外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数PSEN据）期间， 在每个机器周期内两次有效。 同样可以驱动八 LSTTL 输入。PSEN /Vpp、 /Vpp 为内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当 /VppA EA为高电平时，访问内部程序存储器，当 /Vpp 为低电平时，则访问外部程序存储器。A对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚上加 21 伏 EPROM 编程电源（Vpp） 。输入/输出引脚 P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0 口（P0.0 - P0.7）是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0 口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL 负载。 P1 口（P1.0 - P1.7）是一个带有内部提升电阻的 8 位准双向 I/O 口。能驱动(吸收或输出电流)四个 LSTTL 负载。 P2 口
