用LED数码管显示的秒表设计Word文档下载推荐.docx
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所设计的秒表，可通过两位数码管显示00-59。
每秒自动加一。
在对系统功能分析的基础上，采用AT89C52单片机。
相对而言比较简单，贴近书本，比较熟悉。
对所要实现的功能也能很好地满足，焊接也比较简单。
设计主要采用硬件和软件两部分。
硬件包含数码管按钮模块、单片机控制模块、数码管显示模块、驱动电流放大模块。
按钮模块采用独立式按键，控制模块选用AT89C52单片机，显示模块采用两位数码管，放大模块选用NPN三极管。
软件采用模块化的程序，分为主程序和定时器计时服务子程序。
在多孔板上制作了LED数码管显示的秒表，使用protus完成了系统仿真，对硬件和软件部分分别进行了调试，进行了软硬件联调，最后调试成功样机实物，完成了毕业设计任务书的要求。
关键词：
单片机；
数码管；
秒表
AstopwatchdesignwithLEDdigitaltubedisplay
Abstract:
FortheLEDdigitaltubedisplayofastopwatchisusedfordesign.Thestopwatch,designedbytwodigitaltubedisplay00~59.Automaticallyaddapersecond.
Onthebasisoftheanalysisofsystemfunction,usingtheAT89C52singlechipmicrocomputer.Relativelysimple,closetothebook,familiarwith.Toinordertorealizethefunctionalsocanwellsatisfy,weldingismoresimple.Thedesignmainlyadoptstwopartsofhardwareandsoftware.Hardwareconsistsofdigitaltubebuttonmodule,single-chipmicrocomputercontrolmodule,digitaltubedisplaymodule,thedrivecurrentamplifiermodule.ButtonmoduleUSEStheindependenttypekey,chooseAT89C52singlechipmicrocomputercontrolmodule,usingtwodigitaltubedisplaymodule,amplifiermoduleselectstheNPNtransistor.Softwareadoptsthemodularprogram,mainprogramandtimertimingservicesubroutine.
OntheperforatedplatemadeofLEDdigitaltubedisplayastopwatch,useprotuscompletedsystemsimulation,thehardwareandthesoftwarepart,hascarriedonthedebugging,thesoftwareandhardwarealignment,thefinaldebuggingsuccessphysicalprototype,completedthegraduationdesignspecificationrequirements.
KeyWords:
Singlechipmicrocomputer;
Digitaltube;
Astopwatch.
2.2.3LED数码管显示模块...........................................................................................5
2.2.4放大模块............................................................................................................6
用LED数码管显示的秒表设计
1.概述
1.1课题研究背景与意义
随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。
特别是进入21世纪，由于信息产业的高速发展，秒表的用途也越来越广泛。
作为一个重要的计时工具，秒表在电器制造、电力、工业自动化控制、国防、实验室及科研单位都有广泛运用。
正是由于它的便捷、准确、可比性高等优点，大大减轻了操作人员的负担，降低了错误率。
近年来，计算机技术和半导体技术高速发展，传统的硬件电路设计方法已大大落后于当今技术的发展。
一种崭新的、采用硬件描述语言的设计电路方法悄然兴起。
这是电子设计自动化领域的一次重大迈进。
单片机就是以可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方法。
通过有关的开发软件，自动完成用软件方式设计。
在设计中还运用到数码管，数码管通常是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型器件，数码管的段加上特定的电压后，这些特定的段就会亮，显示出特定信息。
因而，在楼体墙面、广告招牌、夜总会、会所的门头广告牌中运用到数码管可产生彩虹般绚丽的效果。
本次设计主要完成具备基本功能的电子秒表的理论设计。
1.2课题设计内容
本课题内容是设计并制作一个LED数码管显示的秒表，运用“开始”、“暂停”、“复位”按钮实现秒表的00-59的计时。
设计LED数码管显示的秒表的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。
2.系统设计
2.1设计方案论证
根据设计内容，提出采用单片机芯片为主控电路的设计方案。
由于单片机体积小，重量轻，控制功能强，便于模块化，价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
并且在运行中单片机的可靠性较高，出错几率很小，保证系统运行的安全性。
同时，单片机的使用领域已经十分广泛，也为以后的产品的升级换代提供了便利。
方案设计框图如图2-1所示。
图2-1LED数码管显示的秒表设计系统结构图
2.2系统硬件设计
LED数码管显示的秒表设计系统的电路原理图如2-2所示。
系统由主控模块、秒表按钮模块、LED数码管显示模块、放大模块四部分组成。
图2-2LED数码管显示的秒表设计电路原理图
2.2.1主控模块
主控模块原理图如图2-3所示。
主控制器采用STC89C52。
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位的以80C51为内核的单片机。
图2-3主控模块原理图
主控模块里面，除单片机外，还包括时钟电路和复位电路两部分。
A.时钟电路
STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
内部方式的时钟电路如图2-4（a）所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图2-4（b）所示，XTAL2接地，XTAL1接外部振荡器。
对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路
图2-4时钟电路
B.复位电路
RST引脚是复位信号的输入端。
复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即二个机器周期）以上。
若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。
产生复位信号的电路逻辑如图2-5所示。
整个复位电路包括芯片内、外两部分。
外部电路产生的复位信号（RST）送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
2-5复位信号的电路逻辑图
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
这样，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；
而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
2.2.2秒表按钮模块
按钮用按键模块来模拟，按键用独立式按键表示，电路如图2-6所示。
图2-6秒表按钮模块
在没有按键按下时，P1口输入的是高电平。
当有键按下时，相应的端口引脚输入低电平。
2.2.3LED数码管显示模块
A.电路连接
显示模块采用两位共阳极的数码管，电路连接图如图2-7所示。
图2-7LED数码管显示模块
B.数码管介绍
本设计中运用的是3261BS两位共阳极数码管，其引脚图如图2-8所示。
图2-83261BS数码管外部引脚
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，即一个小数点。
数码管的8个显示比划“a,b,c,d,e,f,g,dp”；
按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管。
本设计中发光二极管单元的连接方式为共阳极数码管。
共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接在一起形成公共阳极（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。
2.2.4放大模块
本次设计采用两个NPN三极管对驱动电流进行放大，进而来驱动两位共阳极数码管。
电路连接图如图2-9所示。
图2-9驱动电流放大模块
2.3软件设计
用LED数码管显示的秒表设计程序清单如附录3所示，程序分主程序和定时器中断程序两大部分。
2.3.1主程序模块
系统主程序主要用于变量及其他部件的初始化，如定时器T0的初始化，以便能够准确的进行相应的操作，同时进行相应的功能键判断，从而实现特殊功能。
主程序的流程图2-10所示。
2.3.2定时器中断程序
定时器中断程序的相应流程图如2-11所示。
在定时器中断程序中在定时器重置初始值以后，时间50ms次数加一，最后中断返回。
图2-10用LED数码管显示的秒表设计主程序流程图
图2-11定时器中断程序
3.系统调试
根据前述第2大节中硬件和软件设计，制作了LED数码管显示的秒表系统样机实物。
对样机的硬件和软件分别进行了调试，最后进行了软件、硬件联调。
3.1硬件调试
3.1.1静态检查
根据硬件电路图核对了元器件的型号、极性，安装是否正确，检查硬件电路连线是否与电路原理图一致，检查电路元器件是否都已经连接好，用万用表一一测试。
3.1.2通电检查
先调试电源
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