电子秒表系统设计.doc

1、项目申请书 姓 名 班 级 学 号项目名称： 电子秒表内容提要： 采用单片机（AT89C51）为核心器件，构成数字式电子秒表系统。用4个共阳数码管显示0.0199.99s，一个电源开关，一个开始按键，一个暂停按键，一个复位按键。将软、硬件有机的结合起来，使得系统能够正确的运行，同时数码管能够正确的显示时间。 技术路线和技术关键：一. 通过网上的现有资料丶以及指导老师的意见来制作完成。二. 程序及焊接是完成这秒表的主要难点。应用前景： 由于电子秒表的价格便宜，用途广泛。体育比赛更是主要裁判器材。可以说只要有人，秒表就不会消失。这对以后的秒表研究起到了前提。指导老师意见：同意签名：5月 2日教研室

2、意见：同意签名：5 月2 日 开题报告姓 名学号班级项目名称电子秒表主要研究（设计）内容：1. 计数精度可达到1/100秒。2. 可显示时间99.99秒。3.具有开关可启动、存储、清零功能。方法及其预期目的：一、实践；二、实验目的：（1） 完成计数、存储、清零功能。（2） 了解电子秒表的工作原理。（3）结构基本美观。项目特色和重点难点：（1） 结构简单、实用。（2）易操作。重点、难点：程序的编写、焊接的复杂性。课题进度计划：5.8-5.25 显示、存储的原理设计及分析 设计显示单元电路；进行单元电路的拼合。5.26-5.31 焊接及包装；6.1-6.10 写好毕业论文；6.11-6.15检验及

3、调试产品；6.18 答辩。指导教师意见：同意开题 指导教师签字：5月8日摘要 时间是工农业生产，国防，人民生活等领域不可缺少的。它涉及到我们工作，生活的各个方面。没有时间人们的一切行为都无法进行。本篇论文是利用单片机AT89C51和接口外围电路等组成的电子秒表电路。整个设计由硬件电路和软件程序两部分组成。硬件电路由单片机AT89C51等元件组成，它使用元件少，电路结构简单，功能强；软件程序采用汇编语言进行设计，它结构合理，思路清晰，利用中断服务程序对各种事件进行处理，提高微处理器的工作效率。关键词：单片机 秒表 目录摘要- 5 -绪论- 6 -第一章 单片机简介- 8 -1.1 AT89C51

4、、AT89S51的特点- 9 -第二章 设计任务与要求- 10 -2.1主要元器件- 11 -2.2数码管简介- 13 -2.2.1产品分类- 13 -2.2.2 静态显示驱动- 14 -2.2.3 动态显示驱动- 15 -2.3 数码管的显示方式- 15 -2.3.1 直接驱动- 15 -2.3.2 扫描驱动- 16 -第三章 总体方案的设计- 16 -3.1 显示电路的设计- 17 -3.2 设计思想- 17 -第四章 实物展示- 18 -程序- 19 -附录一 软件仿真图- 23 -附录二 元件清单- 25 -总 结- 26 -致 谢- 27 -参考文献- 28 - 绪论 单片微型计算机

5、简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高

6、，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linu

7、x操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。本次毕业设计以单片机为核心，设计简单的电子秒表系统，使得系统能够正确地运行，并且可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义。

8、第一章 单片机简介 单片机是性能价格比高、体积小、对国民经济渗透力大、最有前途的微控制器。 单片机自20世纪70年代初研制成功并发展至今，已进入第四代。它主要是在一块芯片上集成了CPU、存储器以及输入输出电路，在工业过程中被广泛应用在控制电路中。 从单片机的系列来看，国内外已超过50个系列、近500个品种，当前正处于更新换代、百花齐放的时期。新的系列和专用系列正在不断涌现。按位数分类有4位、8位、16位以及32位单片机等，4位单片机由于价格低和出现的早得到了广泛的应用，特别是在家电应用领域中其还有很大的优势，为了抵御8位机的竞争，4位机在结构和功能上都有很大的改进。 8位机的生产厂家以及品种都

9、很多，在实际的生产中应用也最为广泛，其中Intel公司的8051系列单片机在我国应用最为广泛，另外8位单片机也在其功能和内部结构上不断的进行改进，目前功能是越来越强大。16位单片机在数据处理以及单片机的性能上有了很大的改进。32位单片机是随着高科技产业的发展而产生的。51系列单片机是基本型，包括8031、8051、8751、8951这四个机种区别，仅在于内程序储存器。其中8031/8051/8751是Intel公司早期的产品。1.1 AT89C51、AT89S51的特点 在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容

10、，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。第二章 设计任务与要求 设计一个单片机控制的秒表系统，利用单片机的原理，结合显示电路、用四位共阳极LED数码管以及三个按键来设计0.0099.99S计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地运行，同时数码管能够正确地显示时间

11、。设计要求：1、 计数精度可达到1/100秒2、 可显示时间99.99秒。 3、一个开始按键、一个储存按键、一个暂停按钮。 2.1主要元器件本设计的最主要的元器件就是AT89C51单片机。AT89C51单片机在一块芯片上集成了CPU，存储器RAM，ROM以及输入与输出接口电路，这种芯片习惯上被称为单片微型计算机。 AT89C51单片机由CPU，振荡器与时序电路， 4个8位的I/O端口（P0，P1，P2，P3），串行口等组成。 P0口有三个功能： 1、 外部扩展存储器时，当作数据总线（如图中的D0D7为数据总线接口）。 2、外部扩展存储器时，当作地址总线（如图中的A0A7为地址总线接口）。3、

12、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能： 1、 扩展外部存储器时，当作地址总线使用； 2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻； P3口有两个功能： 除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由寄存器来设置。 ALE：地址锁存控制信号 PSEN：外部程序存储器读选通信号 EA/VPP：访问和序存储器控制信号 RST：复位信号XTAL1和XTAL2 VCC：供电电压 GND：接地。AT89C51如图2-1所示：图2-1 AT89C51引脚图2.2数码管简介 数码管是一种

13、半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 2.2.1产品分类 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

14、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。 二 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。 2.2.2 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个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 2.2.3 动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,