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1、毕业设计（论文）题 目 电子秒表的设计 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2013年 4 月无锡科技职业学院毕业设计（论文）电子秒表的设计电子秒表的设计摘要：电子秒表是一种较先进的电子计时器，目前国产的电子秒表一般都是利用石英振荡器的振荡频率作为时间基准，采用6位液晶数字显示时间。电子秒表的使用功能比机械秒表要多，它不仅能显示分、秒，还能显示时、日、月及星期，并且有1l00s的功能。一般的电子秒表连续累计时间为59min 59.99s，可读到1l00s，平均日差0.5s。 该设计对当前数字秒表开发与设计进行比较和分析，最终确定采用AT89C51单片机实现数字秒表的设计。设计以
2、AT89C51单片机为核心，采用两个3位LED数码管显示以及外部中断电路来实现数字秒表的基本功能。简单介绍了其系统组成，重点讨论了其硬软件的实现过程，并对其计时精度进行了确定。最后通过对硬件系统的仿真观察其实际运行情况，给人们以直观的认识。关键词：单片机、AT89C51、数码管The design of Electronic StopwatchAbstract：Electronic stopwatch is a state-of-the-art electronic timer, the domestic electronic stopwatch generally the oscillati
3、on frequency of the quartz oscillator as a time reference, 6 LCD digital display time. The electronic stopwatch function more than the mechanical stopwatch, it can not only show minutes and seconds, but also show the date, month and week, and have 1/l00s function. General electronic stopwatch contin
4、uous cumulative time 59min 59.99s, read 1/l00s, average daily difference 0.5s.This system based on the MCU assembly language for software design, the assembly language and SCM underlying combination, make the logic relation of designing program more concise. This program directly in the Keil softwar
5、e compiler, using Proteus simulation debugging, easy to modify the program.Key Words: MCU 、AT89C51 、digital tube目录前言1第一章 概论2 1.1 设计内容2 1.2 单片机概述2 1.2.1 AT89C51单片机的特点2 1.2.2单片机的应用3第二章 系统的硬件电路设计4 2.1硬件电路的设计4 2.1.1 单片机的选择5 2.1.2 74HC245的功能结构8 2.1.3 晶体振荡电路9 2.1.4 复位电路9 2.1.5显示电路10 2.1.6 电源电路11 2.2系统硬件控制
6、电路12第三章 系统软件的设计14 3.1程序设计的主要思想14 3.2 程序流程图设计15 3.3软件程序的仿真16第四章 系统调试18 4.1 软件程序编译与调试18 4.2 系统联调18致谢19参考文献20附录21iii前言 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。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。另外硬件部分设置了查看按键，可以对秒表上一次计时时间进行保存，供使用者查询。自首届现代奥运会在希腊雅典举办以来，奥运计时技术一直在不断地向前发展。一百
7、多年过去了，首届现代奥运会上计时所用的跑表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。鉴于当今计时技术的快速发展，即便千分之一秒(为眨眼的40倍)的毫微差距，也决定着冠军的归属。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。有关计时钟表的发展历史，大致可以分为三个演变阶段。一、从大型钟向小型钟演变。二、从小型钟向袋表过渡。三、从袋表向腕表发展。从我国水运仪像台的发明到现在各国都在研制的原子钟这几百年的钟表演变过程中，我们可以
8、看到，各个不同时期的科学家和钟表工匠用他们的聪明的智慧和不断的实践融合成了一座时间的隧道，同时也为我们勾勒了一条钟表文化和科技发展的轨迹。本设计利用AT89C51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口作列扫描输出，P1.1、P3.2、P3.3、P2.5分别接二个按钮开关，分别实现开始、暂停、清零的功能。显示电路由两个共阴极数码管组成。 第一章 概论1.1 设计内容根据专业对应知识，而且对基本理论知识进行相应的巩固、扩展，选择电子秒表作为设计内容，其特点是融合了多方面的基本理论知识，无论是硬件或软件上
9、都属于比较典型的设计。本电路直接采用单片机配合数码管和按键，直接实现功能，主要决定于软件程序的设计。利用单片机的定时中断产生10ms定时来更新数据，再利用数制转换更新显示。主要的难度在于控制部分的程序编写。在此利用了2个按键分别对各个功能进行控制，显示部分用数码管，用的是2个三位数码管，主要是为了方便实物制作。在此要考虑硬件的设计以及整体电路的可靠性，因此选用了这个方案，使得本电路的硬件设计难度不高，便于检查排错。 在软件程序上利用空闲及参数变化时对显示进行及时更新，从而保证了显示的连续性与实时性。1.2 单片机概述电子计算机是20世界纪40年代发展起来的新技术之一，它的出现是科学技术产生了一
10、场深刻的革命。特别是自1971年以来，随着大规模集成电路的发展，又出现了微型计算机。它对发展现代化的工业、农业、国防和科学技术具有极其巨大的推动作用。作为微型机控制系统的组成，主要分为两大部分，硬件和软件。硬件是指微型计算机本身及其外围设备；软件是指管理计算机的程序以及过程控制应用程序。1.2.1 AT89C51单片机的特点1、有优异的性能价格比。2、集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。3、控制功能强。为了满足工
11、业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。4、低功耗、低电压，便于生产便携式产品。5、外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。6、单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。1.2.2单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：1、单片机在智
12、能仪表中的应用2、单片机在机电一体化中的应用3、单片机在实时控制中的应用4、单片机在分布式多机系统中的应用5、单片机在人类生活中的应用单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。此外，单片机成本低、集成度高、控制功能多，可灵活地组装成各种智能控制装置，并能有针对性设计成专用系统，解决从简单到复杂的各种需要，实现最佳的性价比。特别是单片机与传统机械产品相结合，使原
13、有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控机床就是典型实例。近年来，单片机发展极快，其产量占微机产量的70%以上。目前，至少有50个系列400余种机型，性能和结构各不相同，Intel、Motorola、Zilcg等公司都有系列单片微型计算机。国内普及的几乎都是Intel公司的产品。第二章 系统的硬件电路设计2.1硬件电路的设计(1)在性价比满足应用系统要求的基础上，选择更可靠、更熟悉的单片机，缩短研制周期。(2)尽可能选择较成熟的典型应用电路，以提高系统的可靠性。(3)单片机内部的资源与外部扩展资源应在满足应用系统设计要求的基础上留有余地，为进一步升级和扩展其功能提供方便。(4)应充分结合软件方
14、案统筹考虑硬件结构，通常硬件功能较完善，其相应的软件就简单，但硬件成本较高；而硬件功能略低，其相应的软件就复杂。实际中应尽量以软件替代硬件来降低成本。(5)整个系统的相关器件应尽可能做到性能匹配，如电平、速度的匹配等。(6)充分考虑整个系统的抗干扰设计，如选择具有抗干扰设计的单片机并充分筛选芯片与器件，在电路中采取隔离和屏蔽措施等。根据以上原则，通过分析与比对，我们选用较熟悉的具有内部程序存储器的AT89C51单片机作为主控电路，选用两个三位共阴极数码管作为显示电路来组成硬件电路。总体设计方案如图2-1所示 图2-1 总体设计方案 数码管显示的数据存放在内存单元31H33H中。其中31H存放分钟变量，32H存放秒钟变量，33H存放10ms计数值，即存放毫秒位数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。显示时，先取出31H33H某一地址中的数据，然后查得对应的显示位，并从P1口输出，就能显示该地址单元的数据值。计时通过中断完成，定时溢出中断周期为1ms，当一处中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一，达到10次就对十毫秒位进行加一，依次类推，直到99.99.99秒重新复位。 再看按键的处理。这两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
