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1、 毕业设计（论文）题 目： 秒表电子时钟毕业设计 学生姓名： 学 号： 0 专业班级： 机电（3+2）1 班 分 院： 机电与轨道交通 指导教师： II秒表电子时钟毕业设计摘要摘要：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AT89C51，显示电路采用共阴极 LED 数码管显示计时时间。关键词：关键词：单片机，电子钟，位码，段码，显示秒表 电子时钟的毕业设计I目 录1 总体方案设计
2、.11.1 电路原理 .11.2 设计的系统 .11.3 计时控制方案 .11.4 显示控制方案 .21.5 键盘控制方案 .22 硬件设计.22.1 AT89C51 单片机的简介.22.2 AT89C51 单片机复位方式.42.3 74LS244 的功能.52.4 74LS07 的功能.62.5 键盘接口工作原理 .62.6 显示电路的工作原理 .73 软件设计.93.1 设计思路 .93.3 主程序 .103.4 中断服务程序 .123.5 显示程序 .133.6 按键程序 .15小结.16致 谢.17秒表 电子时钟的毕业设计11 总体方案设计1.11.1 电路原理电路原理电路的核心是 A
3、T89C51 单片机，设计中有 6 位 LED 显示和 4 个按键接口，采用P0 接口外接 8 路反相三态缓冲器 74LS244 作 LED 动态扫描的段码控制驱动信号,用P1 接口的 P1.0-P1.3 外接一片集电极开路反相门电路 74LS07 做为 6 位 LED 的位选信号驱动口， LED 共阴极端与 74LS07 的输出端相连；按键接口，由P2.1,P2.2，P2.3，P2.4 来完成。将电子钟的显示情况和数码管的计时情况，分别以代码的形式送 LED 数码管，LED 显示器是由发光二极管显示字段的 AT89C51 单片机输出设备。单片机应用系统常采用七段 LED 数码管作为显示器，启
4、动定时器，同时调用显示程序，和查询按键。利用软件计数器的方法计时一秒，利用中断的方法使计时时间循环。当按下按键 P2.3时开始启动定时功能。1.21.2 设计的系统设计的系统电子钟的总体设计图，如图 1.1 所示。P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5a b c d e f g h+5vP2.4P2.1P2.3P2.2XTAL1XTAL2GNDVCCRSTVSSP2.0.74LS24474LS07AT89C51图 1.1 电路总体设计图1.31.3 计时控制方案计时控制方案利用 AT89C51 内部的定时器
5、/计数器进行定时，配合软件延时实现计时。该方案节省硬件成本，且能够使我在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高。21.41.4 显示控制方案显示控制方案显示分为静态显示和动态显示，静态显示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED 动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用 CPU 较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描 AT89C51 芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式在 6 个数码管上显示当前时间。 1.51
6、.5 键盘控制方案键盘控制方案键盘分为独立式键盘和行列式键盘，独立式键盘接口电路配置灵活，硬件结构简单，工作可靠但每个按键必须占用一根 I/O 接口线，I/O 接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根 I/O 接口线上，故只在按键数量不多时采用。而行列式键盘每条行线与列线在交接处不直接相通，而是通过一个按键用以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以节省 I/O 接口。本设计采用四个按键，所以这里选用独立式键盘。2 硬件设计2.12.1 AT89C51AT89C51 单片机的简介单片机的简介2.1.1 AT89C51 的结构组成的结构组成AT8
7、9C51 是单片机中的典型产品，AT89C51 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，如图 2.1 所示。现分别加以说明：1、中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2、数据存储器(RAM)AT89C51 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们秒表 电子时钟的毕业设计3是统一编址的
8、，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。图 2.1 单片机内部结构示意图3、程序存储器(ROM)AT89C51 共有 4KB 掩膜 ROM，最大可扩展 64K 字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。4、定时/计数器：AT89C51 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5、并行输入输出(I/O)口：AT89C51 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。6、中断系统AT8
9、9C51 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。2.1.2 AT89C51 的引脚介绍的引脚介绍AT89C51 单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. AT89C51 有 40 条引脚, 这 40 条引脚可分为 I/O 接口线、电源线、控制线、外接晶体线 4 部分。 AT89C51 单片机为双列直插式封装结构, 如图 2.2 所示。AT89C51 单片机的电源线有以下两种：（1）VCC：+5V 电源线。 （2）GND：接地线。AT89C51 单片机的外接晶体引脚有以下两种: （1）XTAL
10、1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。4（2）XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。EA/VP31X119 X218RESET9RD/P3.717 WR/P3.616INT0/P3.312INT1/P3.213T0/P3.414T1/P3.515P101 P112 P123 P134 P145 P156 P167 P178P0039 P0138 P0237 P0336 P0435 P0534 P0633 P0732P2021 P2122 P
11、2223 P2324 P2425 P2526 P2627 P2728PSEN29ALE /P30TXD/P3.111RXD/P3.010图 2.2 AT89C51 引脚分配图控制线 AT89C51 单片机的控制线有以下几种：（1）RST：复位输入端，高电平有效。（2）ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。（3）PSEN：外部程序存储器的读选通线。（4）EA/Vpp：片外 ROM 允许访问端/编程电源端。 2.22.2 AT89C51AT89C51 单片机复位方式单片机复位方式单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控，或工作中程序处于某种死循环状态，在这种情况下都需要复位。 复位的作用是使中央处理器 CPU 以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态重新开始工作。AT89C51 单片机的复位靠外部电路实现，信号由 RESET(RST)引脚输入，高电平有效，在振荡器工作时，只要保持 RST 引脚高电平两个机器周
