基于单片机的秒表系统设计.docx

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基于单片机的秒表系统设计

本科毕业设计

基于单片机的秒表系统设计

系（院）：

信息工程学院

姓名：

学号：

专业：

通信工程

年级：

指导教师：

职称：

完成日期：

摘要

当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。

在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

单片机的出现是现代科技发展的一个重要的里程碑。

由于单片机的集成度高、功能强，通用性好，特别是它具有体积小、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。

本设计是一个利用单片机控制的多功能秒表系统，它是基于51系列的单片机进行的系统设计。

它采用AT89C51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、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。

将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现四位LED显示，最大显示时间为59.9秒，每毫秒自动加1，一个开始按键、一个暂停按键、一个复位按键，其突出的优点是:

体积小、场外作业、功耗最低、宜用电池作为电源、硬件结构紧凑、简单和软件设计灵活。

最后通过仿真调试，在proteus环境下建立了仿真模型，仿真结果表明本设计是正确的。

关键词：

单片机；秒表；时钟电路；系统设计

Abstract

Inthepresentera,isanewtechnologyemergeinanendlessstreamtime.Inthefieldofelectronics,especiallytheintelligentautomaticcontrolfield,thetraditionaldiscretecomponentsordigitallogiccircuitofthecontrolsystemisatanunprecedentedpacewasreplacedbyintelligentcontrolsystem.SCMhastheadvantagesofsmallvolume,strongfunction,lowcost,wideapplicationrangeandotheradvantages,cansay,intelligentcontrolandautomationisthecoreofscm.SCMistheemergenceofmodernscienceandtechnologydevelopmentofanimportantmilepost.Asthesingle-chiphighintegration,strongfunction,goodversatility,especiallyithastheadvantagesofsmallvolume,lightweight,lowenergyconsumption,lowprice,thesinglechipmicrocomputerrapidlyspreading,hasnowbecomethemeasurementcontrolintheapplicationsystemofoptimizationmodelsandthenewelectronicproductkeyparts.

Thisdesignistheuseofasinglechipcomputercontrolledmulti-functionstopwatchsystem,whichisbasedonthe51seriessingle-chipsystemdesign.ItusesAT89C51microcontrollerasthecenterdevice,usethetimer/countertimingandcountingprinciples,combinedwithdisplaycircuit,powersupplycircuit,LEDdigitaltubeandakeyboardcircuittodesignthetimer.Thesoft,hardwarecombination,sothatthesystemcanachievefourLEDdisplay,maximumdisplaytimeis59.9seconds,eachMSadd1,astartbutton,apausebutton,aresetbutton,theutilitymodelhastheadvantagesofsmallvolume,off-siteoperations:

lowestpowerconsumption,tousethebatteryasapower,compacthardwarestructure,simpleandflexiblesoftwaredesign.Finallythroughthesimulationdebugging,intheProteusenvironmenttoestablishthesimulationmodel,thesimulationresultsshowthatthedesigniscorrect.

Keywords:

singlechipmicrocomputer;stopwatchclockcircuit;systemdesign

1绪论

1.1设计意义及主要思路

当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。

在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

单片机的出现是现代科技发展的一个重要的里程碑。

由于单片机的集成度高、功能强，通用性好，特别是它具有体积下、重量轻、能耗低、价格便宜等优点，使单片机迅速得到推广应用，目前已成为测量控制应用系统中的优选机种和新电子产品的关键部件。

随着科学技术的发展和现代生产力的提高，各种竞技体育都在追求更高，更快，更强，而唯有精确的时钟才能反应出竞技体育的准度与精度。

数字化给人们的生产和生活带来了极大的方便，它几乎取代了传统的机械时钟，使得其准确度更高、实用性更强。

单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

它完整地包含了计算机内部的CPU（运算器、控制器）、程序存储器（相当于计算机的硬盘）、数据存储器（相当于计算机的内存）、输入输出端口等。

虽然它的运算速度无法和计算机相比，但在一些实际的控制应用场合已经足够使用了。

而且它的价格很便宜，启动速度快（2μS），运行稳定，而且型号齐全，能够适应各种要求，所以广泛应用在民用电器和工业生产中，如洗衣机、电饭煲、微波炉、豆浆机、热水器、电冰箱、手机、电视机等，还有很多能够适合恶劣环境的的单片机在工业生产中用于过程控制。

用AT89C51设计一个秒表，该秒表可显示0.0~59.9秒的时间，进行相应的单片机硬件电路的设计并进行软件编程利用单片机定时器/计数器中断设计秒表，从而实现秒、十分之一秒的计时。

综合运用所学的《单片机原理及应用》理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计单片机应用系统的能力。

通过本次系统设计加深对单片机掌握定时器、外部中断的设置和编程原理的全面认识复习和掌握。

本设计系统利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，采用proteus仿真软件来模拟实现。

模拟利用AT89C51单片机、LED数码管以及控件来控制秒表的计数以及计位。

其中有三位数码管用来显示数据，显示秒（两位）和十分之一秒，十分之一秒的数码管计数从0~9，满十进一后显示秒的数码管的数字加一，并且十分之一秒显示清零重新从零计数。

计秒数码管采用三位的数码管，当计数超过范围是所有数码管全部清零重新计数。

本设计是一个利用单片机控制的多功能秒表系统，它是基于51系列的单片机进行的系统设计。

它采用AT89C51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、电源电路、LED数码管以及键盘电路来设计计时器。

将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现四位LED显示，最大显示时间为59.9秒，每毫秒自动加1，有开始、暂停、复位按键。

其突出的优点是：

体积小、场外作业、功耗最低、宜用电池作为电源、硬件结构紧凑、简单和软件设计灵活。

1.2单片机在中国的发展

中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里，发展极为迅速。

纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。

在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。

这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。

所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。

据统计，我国的单片机年容量已达3亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。

特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。

所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。

1.3单片机秒表系统设计目的

（1）利用单片机定时器/计数器中断设计秒表，从而实现秒、十分之一秒的计时。

（2）综合运用所学的《单片机原理与应用》理论知识，通过实践加强对所学知识的理解，具备设计单片机应用系统的能力。

（3）通过本次系统设计加深对单片机掌握定时器、外部中断的设置和编程原理的全面认识复习和掌握，对单片机实际的应用作进一步的了解。

（4）通过本次系统设计，增强自己的动手能力。

认识单片机在日常生活中的应用的广泛性，实用性。

2系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案

本系统采用AT89C51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，如图2-1所示，结合硬件电路如复位电路，晶振电路，显示电路，以及一些按键电路等来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来。

其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，计数程序，中断，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单且易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。

图2-1系统电路原理图

2.2设计思路

这次的试验要求进行计时并且在数码管上显示时间，先要基本了解硬件内在结构，确定用P2并行端口进行数码管控制输入，使用P1.6，P1.5，P1.4进行选择0.1秒位，秒位，十位秒位，以P3.0为开始控制，P3.1为停止控制，P3.2为清零控制。

本次实验设计的基本思路是要求借助AT89C51单片机做出一个0-59.9s的秒表从十位秒到0.1位秒数这些计时的位数是存在一个内嵌的结构，就是0.1