【正文】 數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元31H－33H中。其中31H存放分鐘變量，32H存放秒鐘變量，33H存放10ms計(jì)數(shù)值，即存放毫秒位數(shù)據(jù)，每一地址單元內(nèi)均為十進(jìn)制BCD碼。由于采用軟件動態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)的對應(yīng)段碼存放在ROM表中。顯示時(shí)，先取出31H－33H某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應(yīng)的顯示位，并從P1口輸出，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。計(jì)時(shí)通過中斷完成，定時(shí)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(jì)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。 再看按鍵的處理。這兩個(gè)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)位鍵主要功能在于數(shù)值定，需要比較準(zhǔn)確的控制。因此可以對復(fù)位按鍵采取掃描的方式。而對開始復(fù)位，對于時(shí)間的要求不是很嚴(yán)格。而開始和停止鍵則是用于對時(shí)間的鎖和停止鍵采用外部中斷的方式。設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主要有主控制器，顯示電路和回零、啟動、查看、停表電路等。主控制器采用單片機(jī)STC89C51，顯示電路采用LCD顯示計(jì)時(shí)時(shí)間，兩個(gè)按鍵均采用觸點(diǎn)式按鍵。 單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)在選取單片機(jī)時(shí)選用了AT89C51。 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。下圖為AT89C51如圖22所示。圖22 單片機(jī)引腳圖與MCS51 兼容　　4K字節(jié)可編程FLASH存儲器　　壽命：1000寫/擦循環(huán)　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz　　三級程序存儲器鎖定　　1288位內(nèi)部RAM　　32可編程I/O線　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器　　5個(gè)中斷源　　可編程串行通道　　低功耗的閑置和掉電模式　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間?！　LE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)?！　?EA/VPP： 當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）?！　TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入?！　TAL2：來自反向振蕩器的輸出。 74HC245的功能結(jié)構(gòu)74HC245名叫總線收發(fā)器（bus transceiver），典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。 由于單片機(jī)或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負(fù)載能力，如果負(fù)載超過其負(fù)載能力，一般應(yīng)加驅(qū)動器。其引腳的定義為：第1腳DIR，為輸入輸出端口轉(zhuǎn)換用，DIR=“1”高電平時(shí)信號由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時(shí)信號由“B”端輸入“A”端輸出。 第2~9腳“A”信號輸入輸出端，A0=B0、、A7=B7，A0與B0是一組，如果DIR=“1”O(jiān)E=“0”則A1輸入B1輸出，其它類同。如果DIR=“0”O(jiān)E=“0”則B1輸入A1輸出，其它類同。 第11~18腳“B”信號輸入輸出端，功能與“A”端一樣，不再描述。 第19腳OE，使能端，若該腳為“1”A/B端的信號將不導(dǎo)通，只有為“0”時(shí)A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關(guān)的作用。 第10腳GND，電源地。 第20腳VCC，電源正極。 晶體振蕩電路MCS51單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線 XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。選用51單片機(jī)12MHZ的內(nèi)部振蕩方式，電路圖如圖23所示。電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20100PF之間取,這里取30P，接線時(shí)要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機(jī)。圖23 晶振電路 復(fù)位電路采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電加開關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機(jī)復(fù)位，而且還能使單片機(jī)的外圍芯片也同時(shí)復(fù)位。當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以隨時(shí)使電路復(fù)位。電路圖如圖24所示。圖24 復(fù)位電路對于數(shù)字顯示電路而言，通常采用LCD顯示或LED顯示。對于一般的段式LCD，需要專門的驅(qū)動電路，而且可視性差；對于具有驅(qū)動電路和單片機(jī)接口的LCD顯示模塊，一般多采用并行接口，對單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多；另外，AT89C51單片機(jī)本身沒有專門的LCD驅(qū)動接口。而LED數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有結(jié)構(gòu)簡單、亮度高、響應(yīng)速度快、價(jià)格便宜、易于購買等優(yōu)點(diǎn)，而且有遠(yuǎn)距離視覺效果，很適合夜間或者遠(yuǎn)距離操作。因此在本設(shè)計(jì)中，我們采用兩個(gè)3位數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。由于本設(shè)計(jì)需要采用兩個(gè)三位數(shù)碼管顯示時(shí)間，如果靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，所以采用動態(tài)顯示。動態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的公共陰極位選線由另外的I/O口線控制。動態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，依次規(guī)律循環(huán)，即可以使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺。數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及字形碼表如圖25所示。在設(shè)計(jì)中，我們采用LED圖25數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖動態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動顯示。由于P0口的輸出級是開漏電路，用它驅(qū)動時(shí)需要外接上拉電阻才能輸出高電平。電路如圖26所示。圖26 顯示電路 電源電路電源電路是系統(tǒng)最基本的部分，任何電路都離不開電源部分，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用。系統(tǒng)總電路由以上設(shè)計(jì)的顯示電路，時(shí)鐘電路，按鍵電路和復(fù)位電路組成，只要將單片機(jī)與以上各部分電路合理的連接就組成了系統(tǒng)總電路。系統(tǒng)總電路圖如圖27所示。AT89C51單片機(jī)為主電路的核心部分，各個(gè)電路均和單片機(jī)相連接，由單片機(jī)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個(gè)電路的運(yùn)行工作。AT89C51單片機(jī)提供了XTAL1和XTAL2兩個(gè)專用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個(gè)專用引腳即可為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖，但在焊接晶振電路時(shí)要盡量使晶振電路靠近單片機(jī)，這樣可以為單片機(jī)提供穩(wěn)定的始終脈沖。圖27 系統(tǒng)總電路圖復(fù)位電路同晶振電路，單片機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的硬件復(fù)位接口，并設(shè)置為高電平有效。按鍵電路與單片機(jī)的端口連接可以由用戶自己設(shè)定，均設(shè)為低電平有效。而另外的開始鍵和暫停鍵兩鍵使用了外部中斷，這兩個(gè)I/O口的第二功能分別為單片機(jī)的外部中斷