秒表系统设计.docx
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秒表系统设计
烟台南山学院
单片机课程设计
题目秒表系统设计
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摘要
本设计是一个由AT89C51单片机控制，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、LED数码管以及按键计时的多功能秒表系统。
单片机目前已经无处不在，与我们生活密不可分并渗透入生活的各个方面。
单片机的特点是体积小，集成度高，其内部的结构是普通的计算机系统的简化。
在增加一些外围电路之后，就能成为一个完整的系统。
在这个设计中我们是以AT89C51单片机为主要器件利用它的定时器/计数器定时和记数的原理，
结合dvcc实验箱上的集成电路芯片8032、LED数码管以及实验箱上的按键来设计计时器。
将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。
其中本实验设计了四个开关按键：
其中一个按键按下去时以1秒加一开始计时，即秒表开始键（本实验中当开关从1变为0时开始计时），另一个按键按下去时暂停计时，使秒表停留在原先的计时（本实验中当相应开关从1变为0时即停止计时），第三个按键按下去时清0（本实验中当相应开关从1变为0时即停止计时），第四按键按下去则是以每10ms秒快速加一计时（本实验中当开关从1变为0时开始计时）。
本实验中开始时都要使各按键回到各初始位置，即都处于1状态。
第1章概述....................................................3
1.1课程设计题目.........................................3
1.2实验要求..............................................3
1.3课程设计的意义.......................................3
1.4课程设计的内容及思路.................................3
1.5本人所做工作.........................................3
第2章硬件设计................................................3
2.1AT89S51芯片概述.....................................4
2.2管脚说明..............................................5
2.3LED数码管显示器概述.................................5
2.4接口电路..............................................8
2.5硬件连线图............................................9
第3章软件设计................................................10
3.1数字秒表工作流程图...................................10
3.2工作源程序...........................................10
第4章心得体会................................................14
第5章参考文献................................................15
第1章概述
1.1课程设计的题目
秒表系统设计——用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”，显示时间为00~99秒，每秒自动加一。
另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。
另外增加一个“暂停”按键和一个“快加”按键（每10ms快速加一）
1.2实验要求
了解8051芯片的的工作原理和工作方式，使用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、清零功能，精确到0.1秒。
要求选用定时器的工作方式，画出使用单片机控制LED数码管显示的电路图，并在实验箱实现其硬件电路，并编程完成软件部分，最后调试秒表起动、停止、清零功能。
1.3课程设计的意义
该实验通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零、快加功能，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义。
1.4课程设计的内容及思路
用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”，显示时间为00~99秒，每秒自动加一。
另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。
再增加一个“暂停”按键和一个“快加”按键（每10ms快速加一）。
按键说明：
按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加一；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00；按“暂停”按键，系统暂停计数，数码管显示当时的计数；按“快加”按键，系统每10ms快速加一，即数码显示管在原先的计数上快速加一。
该实验要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的芯片8032（芯片的功能类似于芯片AT89C51，其管脚功能也和AT89C51的管脚功能类似）中的P3.2管脚做为外部中断0的入口地址，并实现“开始”按键的功能；将P3.3做为外部中断1的入口地址，并实现“清零”按键的功能；将P3.0做为数据信号DATA输入的入口地址；将P3.1做为时钟信号CLK输入的入口地址。
定时器T0作为每秒加一的定时器；定时器T1作为“快加”键的定时器。
其中“开始”按键当开关由1拨向0（由上向下拨）时开始计时；“清零”按键当开关由1拨向0（由上向下拨）时数码管清零，此时若再拨“开始”按键则又可重新开始计时。
1.5本人所做工作
根据相关的单片机材料，利用所学的单片机知识，结合DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的软件和硬件（集成电路芯片8032，七段数码管，开关电路及时钟信号电路，按键等），编写能够实现该项目的软件程序，最后将软、硬件有机的结合起来，进行有效的调试，达到完成该实验课程设计的目的要求。
第2章硬件设计
2.1AT89S51芯片概述
AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
其工作电压在4.5－５V,一般我们选用＋5V电压。
外形及引脚排列如图1所示
图1：
89C51的核心电路框图
主要性能：
（1）与MCS-51微控制器产品系列兼容；
（2）片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器；
（3）数据保留时间：
10年；
（4）宽工作电压范围：
Vcc可为2.7V到6V；
（5）全静态工作：
可从0Hz至16MHz；
（6）三级程序存储器锁定；
（7）128×8位内部RAM；
（8）32条可编程I/O线；
（9）两个16位定时器/计数器；
（10）中断结构具有5个中断源和2个优先级；
（11）可编程全双工串行道口；
（12）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容；
2.2管脚说明
（1）电源及时钟引脚（4个）
Vcc:
电源接入引脚
Vss：
接地引脚
XTAL1：
晶振震荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）;
XTAL2:
晶体振荡器的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡器信号的输入端）。
（2）控制线引脚（4个）
RST/Vpd：
复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；
ALE：
地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚：
EA:
内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚；
PSEN：
外部程序存储器选通信号输出引脚。
（3）并行I/O引脚
P0.0-P0.7：
一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；
P1.0-P1.7：
一般I/O口引脚；
P2.0-P2.7：
一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；
P3.0-P3.7：
一般I/O口引脚或第二功能引脚
2.3LED数码管显示器概述
本设计中采用的是7SEG–COM–ANODE型号数码管，它是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。
实物如图2所示。
图2数码管
（1）数码管的分类
数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。
。
共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM）的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。
LED数码管有两种连接方法如下：
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
图3
个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。
如图3所示。
LED数码显示器的显示段码。
为了显示字符，要为LED显示器段码（或称字形代码），组成一个8字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。
各段码位的对应关系如下表所示.十六进制数及空白字符与P的显示段码
段码位
D7
D6
D5
D4
D6
D2
D1
D0
显示段
pd
g
f
e
d
e
b
a
字型
共阳极段码
共阴极段码
字型
共阳极段码
0
C0H
3FH
9
90H
1
F9H
06H
A
88H
2
A4H
5BM
B
83H
3
B0H
4FH
C
C6H
4
99H
66H
D
A1H
5
92H
6DH
E
86H
6
82H
7DH
F
84H
7
F8H
07H
空白
FFH
8
80H
7FH
P
8CH
（2）数码管的驱动方式
数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
①静态显示驱动：
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静
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