【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 電子秒表的設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2013年 4 月無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電子秒表的設(shè)計(jì)電子秒表的設(shè)計(jì)摘要：電子秒表是一種較先進(jìn)的電子計(jì)時(shí)器，目前國(guó)產(chǎn)的電子秒表一般都是利用石英振蕩器的振蕩頻率作為時(shí)間基準(zhǔn)，采用6位液晶數(shù)字顯示時(shí)間。電子秒表的使用功能比機(jī)械秒表要多，它不僅能顯示分、秒，還能顯示時(shí)、日、月及星期，并且有1／l00s的功能。一般的電子秒表連續(xù)累計(jì)時(shí)間為59min ，可讀到1／l00s，平均日差177。 該設(shè)計(jì)對(duì)當(dāng)前數(shù)字秒表開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)進(jìn)行比較和分析，最終確定采用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，采用兩個(gè)3位LED數(shù)碼管顯示以及外部中斷電路來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字秒表的基本功能。簡(jiǎn)單介紹了其系統(tǒng)組成，重點(diǎn)討論了其硬軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)其計(jì)時(shí)精度進(jìn)行了確定。最后通過(guò)對(duì)硬件系統(tǒng)的仿真觀察其實(shí)際運(yùn)行情況，給人們以直觀的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、AT89C5數(shù)碼管The design of Electronic StopwatchAbstract：Electronic stopwatch is a stateoftheart electronic timer, the domestic electronic stopwatch generally the oscillation frequency of the quartz oscillator as a time reference, 6 LCD digital display time. The electronic stopwatch function more than the mechanical stopwatch, it can not only show minutes and seconds, but also show the date, month and week, and have 1/l00s function. General electronic stopwatch continuous cumulative time 59min , read 1/l00s, average daily difference 177。 .This system based on the MCU assembly language for software design, the assembly language and SCM underlying bination, make the logic relation of designing program more concise. This program directly in the Keil software piler, using Proteus simulation debugging, easy to modify the program.Key Words: MCU 、AT89C51 、digital tube目錄前言 1第一章 概論 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 單片機(jī)概述 2 AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn) 2 3第二章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 4 4 單片機(jī)的選擇 5 74HC245的功能結(jié)構(gòu) 8 晶體振蕩電路 9 復(fù)位電路 9 10 電源電路 11 12第三章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 14 14 程序流程圖設(shè)計(jì) 15 16第四章 系統(tǒng)調(diào)試 18 軟件程序編譯與調(diào)試 18 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 18致謝 19參考文獻(xiàn) 20附錄 21iii前言 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入。本文闡述了基于單片機(jī)的數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)。，解決了傳統(tǒng)的由于計(jì)時(shí)精度不夠造成的誤差和不公平性，是各種體育競(jìng)賽的必備設(shè)備之一。另外硬件部分設(shè)置了查看按鍵，可以對(duì)秒表上一次計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行保存，供使用者查詢。自首屆現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)在希臘雅典舉辦以來(lái)，奧運(yùn)計(jì)時(shí)技術(shù)一直在不斷地向前發(fā)展。一百多年過(guò)去了，首屆現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)上計(jì)時(shí)所用的跑表如今換成了一系列高科技計(jì)時(shí)裝置，如高速數(shù)碼攝像機(jī)、電子觸摸墊、紅外光束、無(wú)線應(yīng)答器等等。鑒于當(dāng)今計(jì)時(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，即便千分之一秒(為眨眼的40倍)的毫微差距，也決定著冠軍的歸屬。在現(xiàn)在的體育競(jìng)技比賽中，隨著運(yùn)動(dòng)員的水平不斷提高，差距也在不斷縮小。有些運(yùn)動(dòng)對(duì)時(shí)間精度的要求也越來(lái)越高，有時(shí)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(lái)記錄成績(jī)。有關(guān)計(jì)時(shí)鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個(gè)演變階段。一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過(guò)渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。從我國(guó)水運(yùn)儀像臺(tái)的發(fā)明到現(xiàn)在各國(guó)都在研制的原子鐘這幾百年的鐘表演變過(guò)程中，我們可以看到，各個(gè)不同時(shí)期的科學(xué)家和鐘表工匠用他們的聰明的智慧和不斷的實(shí)踐融合成了一座時(shí)間的隧道，同時(shí)也為我們勾勒了一條鐘表文化和科技發(fā)展的軌跡。本設(shè)計(jì)利用AT89C51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，使其能精確計(jì)時(shí)。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開(kāi)始暫停的功能。P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，、分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)始、暫停、清零的功能。顯示電路由兩個(gè)共陰極數(shù)碼管組成。 第一章 概論 設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)對(duì)應(yīng)知識(shí)，而且對(duì)基本理論知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的鞏固、擴(kuò)展，選擇電子秒表作為設(shè)計(jì)內(nèi)容，其特點(diǎn)是融合了多方面的基本理論知識(shí)，無(wú)論是硬件或軟件上都屬于比較典型的設(shè)計(jì)。本電路直接采用單片機(jī)配合數(shù)碼管和按鍵，直接實(shí)現(xiàn)功能，主要決定于軟件程序的設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)的定時(shí)中斷產(chǎn)生10ms定時(shí)來(lái)更新數(shù)據(jù)，再利用數(shù)制轉(zhuǎn)換更新顯示。主要的難度在于控制部分的程序編寫。在此利用了2個(gè)按鍵分別對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行控制，顯示部分用數(shù)碼管，用的是2個(gè)三位數(shù)碼管，主要是為了方便實(shí)物制作。在此要考慮硬件的設(shè)計(jì)以及整體電路的可靠性，因此選用了這個(gè)方案，使得本電路的硬件設(shè)計(jì)難度不高，便于檢查排錯(cuò)。 在軟件程序上利用空閑及參數(shù)變化時(shí)對(duì)顯示進(jìn)行及時(shí)更新，從而保證了顯示的連續(xù)性與實(shí)時(shí)性。 單片機(jī)概述電子計(jì)算機(jī)是20世界紀(jì)40年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)之一，它的出現(xiàn)是科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了一場(chǎng)深刻的革命。特別是自1971年以來(lái)，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，又出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)。它對(duì)發(fā)展現(xiàn)代化的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)具有極其巨大的推動(dòng)作用。作為微型機(jī)控制系統(tǒng)的組成，主要分為兩大部分，硬件和軟件。硬件是指微型計(jì)算機(jī)本身及其外圍設(shè)備；軟件是指管理計(jì)算機(jī)的程序以及過(guò)程控制應(yīng)用程序。 AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)有優(yōu)異的性能價(jià)格比。集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作?？刂乒δ軓?qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。外部總線增加了I2C（InterIntegrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：?jiǎn)纹瑱C(jī)在智能儀表中的應(yīng)用單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外，單片機(jī)成本低、集成度高、控制功能多，可靈活地組裝成各種智能控制裝置，并能有針對(duì)性設(shè)計(jì)成專用系統(tǒng)，解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種需要，實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。特別是單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合，使原有機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、控制智能化。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。近年來(lái)，單片機(jī)發(fā)展極快，其產(chǎn)量占微機(jī)產(chǎn)量的70%以上。目前，至少有50個(gè)系列400余種機(jī)型，性能和結(jié)構(gòu)各不相同，Intel、Motorola、Zilcg等公司都有系列單片微型計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)普及的幾乎都是Intel公司的產(chǎn)品。第二章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)(1)在性價(jià)比滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，選擇更可靠、更熟悉的單片機(jī)，縮短研制周期。(2)盡可能選擇較成熟的典型應(yīng)用電路，以提高系統(tǒng)的可靠性。(3)單片機(jī)內(nèi)部的資源與外部擴(kuò)展資源應(yīng)在滿足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上留有余地，為進(jìn)一步升級(jí)和擴(kuò)展其功能提供方便。(4)應(yīng)充分結(jié)合軟件方案統(tǒng)籌考慮硬件結(jié)構(gòu)，通常硬件功能較完善，其相應(yīng)的軟件就簡(jiǎn)單，但硬件成本較高；而硬件功能略低，其相應(yīng)的軟件就復(fù)雜。實(shí)際中應(yīng)盡量以軟件替代硬件來(lái)降低成本。(5)整個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)器件應(yīng)盡可能做到性能匹配，如電平、速度的匹配等。(6)充分考慮整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)，如選擇具有抗干擾設(shè)計(jì)的單片機(jī)并充分篩選芯片與器件，在電路中采取隔離和屏蔽措施等。根據(jù)以上原則，通過(guò)分析與比對(duì)，我們選用較熟悉的具有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的AT89C51單片機(jī)作為主控電路，選用兩個(gè)三位共陰極數(shù)碼管作為顯示電路來(lái)組成硬件電路?？傮w設(shè)計(jì)方案如圖21所示 圖21 總體設(shè)計(jì)方案 數(shù)碼管顯示的