【正文】 圖 1 74LS164 封裝 圖 圖 2 74LS164 內(nèi)部邏輯圖 3. 極限值 電源電壓 7V 輸入電壓 ??? 工作環(huán)境溫度 54164???? 55～ 125℃ 74164???? 0～ 70℃ 儲存 溫度 ?? 65℃ ～ 150℃ 圖 3 真值表 H－高電平 L－低電平 X－任意電平 ↑ －低到高電平跳變 QA0,QB0,QH0 －規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平 QAn,QGn －時鐘最近的 ↑ 前的電平 8 圖 4 時序圖 4. 選擇 74LS164 的優(yōu)勢 （ 1） 經(jīng)典串入并出， 1 個 I/O 口就可以驅(qū)動多個數(shù)碼管。片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 74LS164 的介紹 為 8 位移位寄存器 ,其主要電特性的典型值如下： 54/74164 185mW 54/74LS164 80mW 當(dāng)清除端（ CLEAR）為低電平時，輸出端（ QA－ QH）均為低電平。兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 與 MCS51 兼容 單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。 P1 口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 AT89C51 單片機由 CPU，振蕩器與時序電路， 4 個 8 位的 I/O 端口（ P0， P1， P2， P3），串行口等組成。 LCD 數(shù)碼管顯示器由 8 個發(fā)光二極管中的 7 個長條形二極管（稱七筆段）按 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 順序組成八字形，另外一個點形的發(fā)光二極管 dp 放在右下方，用來顯示小數(shù)點。 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) 。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。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)。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。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。等待下一次計時開始。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。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(xiàn)開始暫停的功能。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。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，定時中斷服務(wù)，外部中斷服 務(wù)程序，延時程序等，并在 WAVE中調(diào)試運行，硬件系統(tǒng)利用 PROTEUS 強大的功能來實現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。本文闡述了基于單片機的數(shù)字電子秒表設(shè)計。 4 基于單片機數(shù)字秒表的設(shè)計 【 摘要 】 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)兩位 LED 顯示，顯示時間為 0～ 秒，計時精度為 秒，能正確地進(jìn)行計時，同時能記錄一次時間，并在下一次計時后對上一次計時時間進(jìn)行查詢。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。 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。 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。當(dāng) 按下時就跳轉(zhuǎn)回主程序。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。測量時間的基本方法是使用秒表直接測量。顯示電路由兩位共陰極數(shù)碼管組成。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。 再看按鍵的處理。而對開始和復(fù)位鍵采用外部中斷的方式。 系統(tǒng)方案 此方案采用 LCD 數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。 AT89C51 單片機在一塊芯片上集成了 CPU，存儲器 RAM， ROM 以及輸入與輸出接口電路，這種芯片習(xí)慣上被稱為單片微型計算機。 不擴展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。 AT89C單片機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 AT89C51 主要特性： 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 32 可編程 I/O 線 低功耗的閑置和掉電模式 當(dāng) A、 B 有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 顯示原理圖如下圖所示： 9 數(shù)碼管的優(yōu)勢如下： LED 數(shù)碼管類似于洗墻燈什么的，適合戶外建筑墻壁上，如果要顯示視頻的話需要做的很大，整個建筑墻面都可以覆蓋，亮度與 LED 顯示屏差不多 ，但畫面肯定沒有顯示屏細(xì)膩的。其硬件電路主要有主控制器，計時與顯示電路和回零、啟動 和快加電路等。 P0 口輸出段碼數(shù)據(jù)， 74LS164用作驅(qū)動輸出， 、 、 、 口接四個按鈕開關(guān)，分別實現(xiàn)暫停、快加、開始和復(fù)位功能。 圖 數(shù)字秒表硬件電路基本原理圖 根據(jù)要求知道秒表設(shè)計主要實現(xiàn)的功能是計時和顯示。顯示時，分別取出11H、 12H 地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應(yīng)的顯示用段碼，并從 P0 口輸出， P2 口將對應(yīng)的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。 晶振電路的選擇與設(shè)計 MCS51 單 片機內(nèi)部的振蕩電路是一個增益反相放大器，引線 XYAL1 和 XTAL2分別為反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘電路輸入和來自反相放大器的輸出，該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。利用其內(nèi)部的震蕩電路 XTAL1 和 XTAL2 外接定時元件，內(nèi)部震蕩電路便產(chǎn)生自激震蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 的輸出時鐘信號。對電容無嚴(yán)格要求，但它在取值對震蕩頻率的輸出的穩(wěn)定性、大小及震蕩電路起震蕩速度有點影響。 12 復(fù)位電路的選擇與設(shè)計 單片機小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電自動復(fù)位通過電容 C1 充電來實現(xiàn)和限流電阻 R2。 RST 引腳是復(fù)位信號輸入端，復(fù)位信號為 高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù) 24 個振蕩周期以上才能完成復(fù)位操作，若使用 6MHz晶振，則需持續(xù) 4μ s 以上才能完成復(fù)位操作。 8051 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(diào)各個電路的運行工作。而另外的開始鍵和暫停鍵兩鍵使用了外部中斷，所以需要連接到單片機的特殊接口 和 ，這兩個I/O 口的第二功能分別為單片機的外部中斷 1 端口和外部中斷 0 端口。 通過以上設(shè)計已經(jīng)將各部分電路與單片機有機的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計以大功告成，剩下 的部分就是對單片機的編程，使單片機按程序運行，實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能。 14 模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。協(xié)調(diào)各個子程序之間的聯(lián)系。當(dāng)外部中斷有請求則去執(zhí)行外部中斷服務(wù)。中斷 0 入口地址 ORG 000BH AJMP YANSHI 。主程序入口地址 。指向數(shù)據(jù)表首地址 MOV 12H,00H 。定時 10ms MOV TH1,0D8H CLR TR0 。外部中斷 0 子程序，計時按鍵 K1 子程序 ZHONGDUAN0:SETB TR0 。加一子程序 JIA1: INC R1 。顯示子程序 XIANSHI:MOV R7,02H 。判斷數(shù)據(jù)是否掃描完成 DEC R0 DJNZ R7,LOOP1 。實現(xiàn) 1s 延時 ACALL JIA1 。定時器 T1 子程序 DINGSHI:MOV TL1,0F0H 。子程序調(diào)用 ACALL XIANSHI RETI TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH 。 我首先將編 好的程序在 Keiil uVsion3 環(huán)境之中進(jìn)行編譯，第一次未通過，經(jīng)過錯誤提示我發(fā)現(xiàn)是幾處標(biāo)點的格式為中文格式導(dǎo)致編譯軟件不能識別，還有一處丟掉了一個分號，改正之后就運行正常，最終生產(chǎn)了 HEX 文件。 硬件測試 先分別調(diào)試各功能單元模塊，調(diào)通后再進(jìn)行整機調(diào)試，以提高調(diào)試效率。這時候硬件電路出錯的可能已經(jīng)比較小，但是也要注意各部分是否有互相影響的地方，要注意防止外界的干擾。 24 結(jié)束語 本設(shè)計的數(shù)字電子秒表是由 8051 單片機、共陰數(shù)碼顯示管、控制按鍵等器件構(gòu)成的，設(shè)有兩位計時顯示，開始、暫停、復(fù)位按鍵以及一個實現(xiàn)快加功能的按鈕。采用匯編語言來進(jìn)行軟件設(shè)計，利用匯編語言 面向機器 并能較好的發(fā)揮機器的特性，且用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，能提高秒表的精度。 本次課程設(shè)計實現(xiàn)了用 AT80C51 單片機模擬數(shù)字秒表控制。 25 謝辭 在整個畢業(yè)設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師汪老師的熱心指導(dǎo)和幫助，感謝汪老師的悉心指導(dǎo)和教誨，汪老師 淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及為人師表的言行舉止， 深深地感染和激勵著我。在設(shè)計過程中他們多次幫助我解決問題。 本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩