【正文】 數(shù)據(jù)存放在內存單元31H－33H中。其中31H存放分鐘變量，32H存放秒鐘變量，33H存放10ms計數(shù)值，即存放毫秒位數(shù)據(jù)，每一地址單元內均為十進制BCD碼。由于采用軟件動態(tài)掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進制BCD碼數(shù)據(jù)的對應段碼存放在ROM表中。顯示時，先取出31H－33H某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應的顯示位，并從P1口輸出，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。計時通過中斷完成，定時溢出中斷周期為1ms，當一處中斷后向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)單元進行加一，達到10次就對十毫秒位進行加一，依次類推。 再看按鍵的處理。這兩個鍵可以采用中斷的方法，也可以采用掃描的方法來識別。復位鍵主要功能在于數(shù)值定，需要比較準確的控制。因此可以對復位按鍵采取掃描的方式。而對開始復位，對于時間的要求不是很嚴格。而開始和停止鍵則是用于對時間的鎖和停止鍵采用外部中斷的方式。設計中包括硬件電路的設計和系統(tǒng)程序的設計。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STC89C51，顯示電路采用LCD顯示計時時間，兩個按鍵均采用觸點式按鍵。 單片機的選擇本設計在選取單片機時選用了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。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的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廉的方案。下圖為AT89C51如圖22所示。圖22 單片機引腳圖與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)保留時間：10年　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz　　三級程序存儲器鎖定　　1288位內部RAM　　32可編程I/O線　　兩個16位定時器/計數(shù)器　　5個中斷源　　可編程串行通道　　低功耗的閑置和掉電模式　　片內振蕩器和時鐘電路 VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，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，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的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，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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（記時器0外部輸入） T1（記時器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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間?！　LE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，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目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)?！　?EA/VPP： 當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 74HC245的功能結構74HC245名叫總線收發(fā)器（bus transceiver），典型的CMOS型三態(tài)緩沖門電路。 由于單片機或CPU的數(shù)據(jù)/地址/控制總線端口都有一定的負載能力，如果負載超過其負載能力，一般應加驅動器。其引腳的定義為：第1腳DIR，為輸入輸出端口轉換用，DIR=“1”高電平時信號由“A”端輸入“B”端輸出，DIR=“0”低電平時信號由“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端的信號將不導通，只有為“0”時A/B端才被啟用，該腳也就是起到開關的作用。 第10腳GND，電源地。 第20腳VCC，電源正極。 晶體振蕩電路MCS51單片機內部的振蕩電路是一個高增益反相放大器，引線 XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內部時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振蕩器。選用51單片機12MHZ的內部振蕩方式，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，接線時要使晶體振蕩器X1盡可能接近單片機。圖23 晶振電路 復位電路采用上電+按鍵復位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使用使RST持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加開關復位的操作。這不僅能使單片機復位，而且還能使單片機的外圍芯片也同時復位。當程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復位。電路圖如圖24所示。圖24 復位電路對于數(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，需要專門的驅動電路，而且可視性差；對于具有驅動電路和單片機接口的LCD顯示模塊，一般多采用并行接口，對單片機的接口要求較高，占用資源多；另外，AT89C51單片機本身沒有專門的LCD驅動接口。而LED數(shù)碼管作為一種主動顯示器件，具有結構簡單、亮度高、響應速度快、價格便宜、易于購買等優(yōu)點，而且有遠距離視覺效果，很適合夜間或者遠距離操作。因此在本設計中，我們采用兩個3位數(shù)碼管作為顯示介質。數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。由于本設計需要采用兩個三位數(shù)碼管顯示時間，如果靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復雜，所以采用動態(tài)顯示。動態(tài)顯示是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個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，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，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一數(shù)碼管，并送出相應的段碼，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刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。數(shù)碼管的結構及字形碼表如圖25所示。在設計中，我們采用LED圖25數(shù)碼管結構圖動態(tài)顯示，用P0口驅動顯示。由于P0口的輸出級是開漏電路，用它驅動時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)總電路由以上設計的顯示電路，時鐘電路，按鍵電路和復位電路組成，只要將單片機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單片機為主電路的核心部分，各個電路均和單片機相連接，由單片機統(tǒng)籌和協(xié)調各個電路的運行工作。AT89C51單片機提供了XTAL1和XTAL2兩個專用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個專用引腳即可為單片機提供時鐘脈沖，但在焊接晶振電路時要盡量使晶振電路靠近單片機，這樣可以為單片機提供穩(wěn)定的始終脈沖。圖27 系統(tǒng)總電路圖復位電路同晶振電路，單片機設有一個專用的硬件復位接口，并設置為高電平有效。按鍵電路與單片機的端口連接可以由用戶自己設定，均設為低電平有效。而另外的開始鍵和暫停鍵兩鍵使用了外部中斷，這兩個I/O口的第二功能分別為單片機的外部中斷