【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器 T0。計(jì)時(shí)采用定時(shí)器 T0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(qǐng)求，每發(fā)出一次中斷請(qǐng)求就對(duì)毫秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加一，達(dá)到 10 次就對(duì)十毫秒位進(jìn)行加一，依次類(lèi)推，直到 秒重新復(fù)位 。 本論文 主要內(nèi)容包括三部分：第一部分介紹硬件部分設(shè)計(jì)思路及方案；第二部分介紹了軟件部分的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)；最后一部分則是整個(gè)系統(tǒng)的安裝與調(diào)試過(guò)程。 通信 102班，姓名 青瓜 基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 3 第 2 章 系統(tǒng)總體 設(shè)計(jì) 總體方案的設(shè)計(jì) 數(shù)字電子秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)時(shí)中廣泛使用 。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高為目標(biāo)。 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， 計(jì)時(shí)與 顯示電路和 回零、啟動(dòng)和停表電路 等 。 主控制器采用單片機(jī) AT89C51，顯示電路采用共 陰 極 LED 數(shù)碼管顯示 計(jì)時(shí)時(shí)間。 利用定時(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)， 口作列掃描輸出， 、 、 、 、 分別接五個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)始 /暫停、清零和可增加的拓展功能。 電路原 理圖設(shè)計(jì)最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在正確性和布局合理的前提下力求美觀。 硬件電路圖按照?qǐng)D 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 控 制 開(kāi) 關(guān) 位 驅(qū) 動(dòng)六 位 數(shù) 碼 管8 0 5 1 單 片 機(jī) 控制 器 圖 21 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(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是計(jì)時(shí)和顯示。計(jì)時(shí) 部分 采用定時(shí)器 T0 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(qǐng)求，每發(fā)出一次中斷請(qǐng)求就對(duì)毫秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加一，達(dá)到 10 次就對(duì)十毫秒位進(jìn)行加一，依次類(lèi)推，直到 秒重新復(fù)位。 再看按鍵的處理， 通常對(duì)于按鍵的處理 有中斷和掃描兩種方法。本設(shè)計(jì)的這五 個(gè)鍵則是采用掃描的方法來(lái)識(shí)別。復(fù)位鍵的 功能在于數(shù)值復(fù)位， 而開(kāi)始和停止鍵則是用于對(duì)時(shí)間的鎖定， 因此 可以對(duì)復(fù)位 、暫停 /開(kāi)始按鍵采取掃描的方式。 系統(tǒng)總電路的設(shè)計(jì) 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)總電路圖附錄 B 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)籌通信 102班，姓名 青瓜 基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 4 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(zhuān) 用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個(gè)專(zhuān)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。 復(fù)位電路同晶振電路，單片機(jī)設(shè)有一個(gè)專(zhuān)用的硬件復(fù)位接口，并設(shè)置為高電平有效。 顯示電路由四位數(shù)碼管組成，采用動(dòng)態(tài)顯示方式，因此有八位段控制端和四位位控制端，八位段控制接 P0 口， ~ 分別控制數(shù)碼顯示管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、dp 顯示，單片機(jī)的 P0 口沒(méi)有集成上拉電阻，高電平的驅(qū)動(dòng)能力很弱，所以需要接上拉電阻來(lái)提高 P0 的高電平驅(qū)動(dòng)能力。 四位位控制則由低位到高位分別接到 ~ 口，當(dāng) ~ 端口任意一個(gè)端口為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管導(dǎo)通顯示。 通過(guò)以上設(shè)計(jì)已經(jīng)將各部分電路與單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計(jì)基本完成，剩下的部分就是對(duì)單片機(jī)的編程，使單片機(jī)按程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能。通信 102班，姓名 青瓜 基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 5 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 本課題在選取單片機(jī)時(shí)，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇了 ATMEL 公司的 AT89C51 型單片機(jī) 。 圖 31 AT89C51單片機(jī)引腳圖 AT89C51 單片機(jī)采用 40 引腳的雙列直插封裝方式。圖 22 為引腳排列圖， 40 條引腳說(shuō)明如下： 主電源引腳 Vss 和 Vcc 1. Vss 接地 2. Vcc 接 +5 伏電源 外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 1. XTAL1 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 2. XTAL2 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD， ALE/PROG ， PSEN 和 EA /Vpp 通信 102班，姓名 青瓜 基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 6 1. RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在 Vcc 掉電期間，此引腳可接上備用電源，由 VPD 向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。 2. ALE/PROG 正常操作時(shí)為 ALE 功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器， ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（ PROG 功能） 3. PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)八 LSTTL 輸入。 4. EA /Vpp、 EA /Vpp 為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng) EA /Vpp 為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA /Vpp 為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，此引腳上加 21 伏 EPROM 編程電源（ Vpp）。 輸入 /輸出引腳 ， ， ， 1. P0 口（ ）是一個(gè) 8 位 漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線， P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè) LSTTL負(fù)載。 2. P1 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。能驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè) LSTTL 負(fù)載。 3. P2 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P2 口可以驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè) LSTTL 負(fù)載。 4. P3 口（ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。能驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )四個(gè) LSTTL 負(fù)載。 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì) 對(duì)于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。本設(shè)計(jì)的顯示電路采用 7段數(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(dòng)態(tài)顯示兩種。由于本設(shè)計(jì)需要采用四 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(dòng)態(tài)顯示。 動(dòng)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(chēng)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(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各 數(shù)碼管 分時(shí)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)刻選通另一位 數(shù)碼管 ，并送出相應(yīng)的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位 數(shù)碼管 顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留通信 102班，姓名 青瓜 基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì) 7 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(jué)。 圖 32 顯示電路基本原理圖 數(shù)碼顯示管分為共陽(yáng)數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，如圖 （ b），通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電 路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額