【正文】 電源電路 .............................................................................................................................. 11 晶振電路的選擇與設(shè)計 ....................................................................................................... 11 復(fù)位電路的選擇與設(shè)計 ....................................................................................................... 12 系統(tǒng)總電路的設(shè)計 ..................................................................................................................... 13 4 軟件設(shè)計 .......................................................................................................................................... 13 程序設(shè)計思想 ........................................................................................................................... 13 程序設(shè)計流程圖 .................................................................................................................. 14 數(shù)字秒表主程序設(shè)計 .......................................................................................................... 17 數(shù)字秒表仿真圖 ........................................................................................................................ 21 5 數(shù)字秒表的系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................................................................................ 22 測試儀器 .................................................................................................................................... 22 軟件調(diào)試 ..................................................................................................................................... 22 硬件測試 ..................................................................................................................................... 22 結(jié)束語 .................................................................................................................................................... 24 謝辭 ........................................................................................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................ 26 2 緒 論 秒表計時器 是電器制造，工業(yè)自動化控制、國防、實驗室及科研單位理想的計時儀器，它廣泛應(yīng)用于各種繼電器、電磁開關(guān)，控制器、延時器、定時器等的時間測試。 2022 年 8 月 28 日 15 點 15 分，中國選手孟關(guān)良 /楊文軍在雅典奧運會男子 500米劃艇決賽中，以 1 分 40 秒 278 的成績獲得中國在雅典奧運會的第 28 金。這是中國皮劃艇項目的第一枚奧運金牌，也是中國水上項目在歷屆奧運會上所獲得的第一枚金牌。孟關(guān)良 /楊文軍的成績比獲得銀牌的古巴選手只快了 秒，以至于兩人在奪冠之后還不敢相信。 在現(xiàn)在的體育競技比賽中，隨著運動員的水平不斷 提高，差距也在不斷縮小。有些運動對時間精度的要求也越來越高，有時比賽冠亞軍之間的差距只有幾毫秒，因此就需要高精度的秒表來記錄成績。 本 設(shè)計 利用 8051 單片機的定時器 /計數(shù)器定時和記數(shù)的原理 ，使其能精確計時。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(xiàn)開始暫停的功能。 P0 口輸出段碼數(shù)據(jù)， 口作列掃描輸出， 、 、 、 分別接四個按鈕開關(guān)，分別實現(xiàn)開始、暫停、清零和查看上次時間的功能。顯示電路由兩位共陰極數(shù)碼管組成。 初始狀態(tài)下計時器顯示 00，當(dāng)按下開始鍵時，外部中斷 INT1 向 CPU 發(fā)出中斷請求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷 1 服務(wù)程序，即開啟定時器 T0。計時采用定時器 T0中斷完成，定時溢出中斷周期為 1ms，當(dāng)一處中斷后向 CPU 發(fā)出溢出中斷請求，每發(fā)出一次中斷請求就對毫秒計數(shù)單元進(jìn)行加一，達(dá)到 10 次就對十毫秒位進(jìn)行加一，依次類推，直到 99 秒重新復(fù)位。在計時過程中，只要按下暫停鍵，外部中斷 INT0 向 CPU 發(fā)出中斷請求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷 0 服務(wù)程序 ,即關(guān)閉定時器 T0，調(diào)用顯示程序，實現(xiàn)暫停功能，同時將此次計時時間存入寄存區(qū)。然后對 進(jìn)行掃描。當(dāng) 按下時就跳轉(zhuǎn)回主程序。等待下一次計時開始。 在 按下暫停鍵時，將此時的計時時間存入中間緩存區(qū)，當(dāng)再次按下開始鍵時，則講中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入最終緩存區(qū)。秒表停止后對查看鍵 進(jìn)行掃描， 按下為低電平時，調(diào)用最終緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，即顯示上一次計時成績。當(dāng) 位高電平時，調(diào)用顯示緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，即顯示當(dāng)此計時的成績。根據(jù)以上設(shè)計思路從而實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的計時和查看上一次計時時間的功能。 本文主要內(nèi)容包括三部分：第一部分介紹硬件部分設(shè)計思路及方案；第二部分介紹了軟件部分的設(shè)計思路和設(shè)計；最后一部分則是整個系統(tǒng)的安裝與調(diào)試過程。 3 1 引言 秒表及其發(fā)展現(xiàn)狀 時間是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個物理量。測量時間的基本方法是使用秒表直接測量。其中秒表的精度是人們最關(guān)心的，這就要求它的計時最小單位足夠小，顯示模塊的靈敏度足夠高。目前人們所能測量的最小計時單位是毫秒級。 設(shè)計方案 設(shè)計內(nèi)容 該實驗要求進(jìn)行計時并在數(shù)碼管上顯示時間，則可利用 MCS 系列單片機微機仿真實驗系統(tǒng)中的芯片 8051 中的 管腳作為外部中斷 0 的入口地址，并實現(xiàn)“開始”按鍵的功能；將 作為外部中斷 1 的入口地址，并 實現(xiàn)“清零”按鍵的功能；使用 P0 口作為段碼數(shù)據(jù)輸出控制口， 74LS164 用作驅(qū)動輸出控制，、 口分別實現(xiàn)暫停、快加的功能。顯示電路由兩位共陰極數(shù)碼管組成。使用定時器 T0 實現(xiàn) 10ms 的定時，進(jìn)行快加延時；當(dāng)想實現(xiàn)正常計數(shù)時的 1s 延時，只需要實現(xiàn) 40 次 25ms 的定時器 T1 控制延時就可以實現(xiàn)。其中“開始”按鍵當(dāng)開關(guān)由 1 撥向 0 時開始計時；“清零”按鍵當(dāng)開關(guān)由 1 撥向 0 時數(shù)碼管清零，此時若再撥“開始”按鍵則又可重新開始計時。 初始狀態(tài)下計時器顯示 00，當(dāng)按下開始鍵時，外部中斷 INT0 向 CPU 發(fā)出中斷請求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷 0 服務(wù)程序，即開啟定時器 T0，并且進(jìn)行 100次計數(shù)，當(dāng)?shù)?100 次時，即延時 1s 時，產(chǎn)生一個中斷信號，向 CPU 發(fā)出請求，執(zhí)行計數(shù)器加一且送往數(shù)碼管顯示。在計時過程中，只要按下暫停鍵，即根據(jù) 口電平變化去執(zhí)行控制程序，關(guān)斷定時器 T0 和 T1，調(diào)用顯示子程序，實現(xiàn)暫停功能。在按下暫停鍵時，將此時的計時時間存入中間緩存區(qū)，當(dāng)再次按下開始鍵時，則講中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入最終緩存區(qū)。 計時采用定時器 T1 中斷完成，定時溢出中斷周期為 25ms，并同時進(jìn)行 40次計數(shù)，當(dāng)有溢出時，會產(chǎn)生 中斷信號，向 CPU 發(fā)出中斷請求，每發(fā)出一次中斷請求就對計數(shù)單元低位進(jìn)行加一，達(dá)到 10 次就對高位進(jìn)行加一，送數(shù)碼管顯示，依此類推，直到 99 秒后再加一后返回 00，重新開始。 數(shù)碼管顯示電路采用動態(tài)掃描的方式，由于數(shù)碼管采用共陰極的接法，當(dāng)位選信號為高電平時，該位選通， P0 口中的數(shù)據(jù)送到該段上顯示，節(jié)省接口資源，又能實時動態(tài)的性能。 再看按鍵的處理。這四個鍵可以采用中斷的方法，也可以采用掃描的方法來識別。復(fù)位鍵和開始鍵功能在于使程序從頭執(zhí)行，對于時間的要求即單片機上電 4 初始化時的值 00；而停止鍵則要 用于對時間的鎖定，需要比較準(zhǔn)確的控制；而對于快加鍵，當(dāng)檢測到有快加信號時，則啟動定時器 T0, 完成一個周期定時時產(chǎn)生一個溢出中斷請求，向 CPU 發(fā)送請求，每發(fā)一次就對計數(shù)單元低位進(jìn)行加一操作，達(dá)到 10 次就對高位進(jìn)行加一操作，送數(shù)碼管顯示，依次循環(huán)；同時檢測是否有暫停信號，有暫停信號時，跳出快加程序，執(zhí)行顯示子程序。因此可以對暫停和快加按鍵采取掃描的方式。而對開始和復(fù)位鍵采用外部中斷的方式。 設(shè)計要求 課題需要 以 MCS51 系列單片機為核心，結(jié)合外圍電路， 制作一款時間參數(shù)測量系統(tǒng) 。 具體要求如下： 1) 使用兩位數(shù)碼管顯示，顯示時間 0099 秒； 2) 正常計數(shù)時，每秒自動加一； 3) 一個開始按鍵，一個復(fù)位按鍵，一個暫停按鍵和一個快加按鍵； 4) 實現(xiàn)計數(shù)、復(fù)位、清零