【正文】 83。 16 附錄 17 附錄 A 電路原理圖 17 附錄 B 秒表 PCB 圖 18 附錄 C 數(shù)字秒表布局圖 19 附錄 D 元件清單 20 附錄 E 軟件系統(tǒng)程序清單 21 1 1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)、功 能要求說明及總體方案 設(shè)計(jì)課題任務(wù) 由單片機(jī)接受控制鍵盤的控制遞增計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。顯示格式為 XX（分） — XX（秒） — XX（毫秒），繪制硬件接線圖，并進(jìn)行系統(tǒng)仿真和實(shí)物板子實(shí)現(xiàn)。畫出程序流程圖并編寫程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。 功能要求說明 用 AT89S52 單片機(jī)作為主要控制芯片，以四位一體共陽極數(shù)碼顯示管通過三極管驅(qū)動(dòng)作為顯示部分，設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的數(shù)字式秒表。該數(shù)字式秒表上電或按鍵復(fù)位后能自動(dòng)顯示系統(tǒng)提示符 “ P.” ，進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。該數(shù)字式秒表應(yīng)具有開始、暫停、連續(xù)、清零和停止功能。 設(shè)計(jì)課題總體方案介紹及工作原理說明 使用 AT89S52 單片機(jī)作為核心控制部件，采用 12M 晶體振蕩器及微小電容構(gòu)成振蕩電路；用兩個(gè)四位一體共陽極數(shù)碼顯示管作為顯示部分，構(gòu)成數(shù)字式秒表的主體結(jié)構(gòu)，配合獨(dú)立式鍵盤和復(fù)位電路完成此秒表的復(fù)位、計(jì)時(shí)、連續(xù)、清零、停止各項(xiàng)功能。 對(duì)于時(shí)鐘，它有兩方面的意義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可 編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法。 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法：共陽極接法，把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接 +5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。共陰極接法，把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 鍵盤部分方案：鍵盤控制采用獨(dú)立式按鍵，每個(gè)按鍵的一端均接地，另一端直接和 P1 口相連，在按鍵和 P1 口之 間通過 10K 電阻與 +5V 電源相連。鍵盤通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個(gè)鍵被按下了，這種方法操作速度高而且軟件結(jié)構(gòu)很簡單，比較適合按鍵較少或者操作速度較高的場合，這種獨(dú)立式接口的應(yīng) 2 用很普遍。 顯示部分方案：顯示部分采用動(dòng)態(tài)顯示。數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆畫“ a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到 相同的字型碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所有我們只要將需要顯示數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分的時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)態(tài)顯示是利用人眼視覺暫留特性來實(shí)現(xiàn)顯示的。事實(shí)上，顯示器上任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管有顯示。由于各數(shù)碼管輪流顯示的時(shí)間間隔短、節(jié)奏快，人的眼睛反應(yīng)不過來，因此看到的是連續(xù)顯示的現(xiàn)象。為防止閃爍延時(shí)的時(shí)間在 1ms 左右，不能太長，也不能太短。本設(shè)計(jì)可采用 P0 口 直接驅(qū)動(dòng)八段數(shù)碼管顯示。此方案成本低，而且單片機(jī)的 I/O 口占用較少，可以節(jié)約單片機(jī)接口資源，而且功耗更低。 此電路采用單片機(jī)的 P0 口作為數(shù)碼顯示管的段控，采用 P2 口作為數(shù)碼管的位控。 8 個(gè)獨(dú)立式鍵盤分別接在單片機(jī)的 P1 口上，以及其他部分構(gòu)成數(shù)字式秒表的硬件電路。通過編寫程序使用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器，以及軟件延時(shí)，中斷資源來實(shí)現(xiàn)秒計(jì)時(shí)和相關(guān)控制。此數(shù)字式秒表的硬件整體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。 圖 1 數(shù)字式秒表的硬件結(jié)構(gòu)圖 復(fù)位電路 振蕩電路 電源 AT89S52 驅(qū)動(dòng)電路 數(shù) 碼 顯 示 限流 獨(dú)立式鍵盤 3 2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 AT89S52 簡介 （ 1）與 MCS51 產(chǎn)品相兼容； （ 2）具有 8KB 可改寫的 Flash 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可擦寫 1000 次； （ 3） 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM； （ 4） 32 根可編程 I/O 口； （ 5） 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 6） 8 個(gè)中斷源； （ 7）可編程中串行口； （ 8）低功耗空閑掉電方式。 它的價(jià)格便宜，功能強(qiáng)大，能耗低。很大程度上減少總電路的復(fù)雜性，提高了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其芯片引腳圖如圖 2 所示。 圖 2 單片機(jī) AT89S52引腳圖 4 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 ATAL1，輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。此電路采用 12MHz 的石英晶振。 鍵盤電路 此設(shè)計(jì)使用獨(dú)立式鍵盤接在單片機(jī)的 P1 口上但通過軟件賦予其中五個(gè)按鍵功能，其中 S2 是開始鍵， S3 是暫停鍵， S4 繼續(xù)計(jì)時(shí)鍵， S5 是停止鍵， S6 是清零鍵。注意使用時(shí)只有在暫停狀態(tài)下才能繼續(xù)計(jì)時(shí)，在停止時(shí)不能繼續(xù)計(jì)時(shí)。 復(fù)位電路的選擇 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H,使單片機(jī)從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 RST 引腳是單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高