【正文】 片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，分別為：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。單片機(jī)內(nèi)部雖然有震蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需要附加電路石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用，有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，單必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 控制開關(guān) 單片機(jī) AT89C51 位驅(qū)動(dòng) 兩位數(shù)碼管 11 電源電路 電源電路是系統(tǒng)的最基本部分，任何部分都離不開電源部分，單片機(jī)系統(tǒng)也不例外，而且我們應(yīng)該高度重視電源部分，不能因?yàn)殡娫床糠蛛娐繁容^簡(jiǎn)單而有所疏忽，其實(shí)有一半的故障或制作失敗都和電源有關(guān)，電源部分做好才能保證電路的正常工作。采用 了匯編語(yǔ)言編寫，匯編語(yǔ)言由于采用了助記符號(hào)來(lái)編寫程序，比用機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡(jiǎn)化了編程過(guò)程。由于采用軟件動(dòng)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(duì)應(yīng)段碼存放在 ROM 表中。本設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元 11H 和 12H 中。主電路見附錄。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。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始和復(fù)位的功能。主控制器采用單片機(jī) 8051，顯示電路采用兩位共陰極 LED 數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。 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)。 LED 顯示屏的話應(yīng)用蠻廣的，可以做室內(nèi)、半室外、室外顯示屏，亮度都很高，畫面根據(jù)他的點(diǎn)間距可以做的很細(xì)膩，但是 LED 顯示屏非常貴，用來(lái)做戶外廣告非常合適 10 3 數(shù)字秒表硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)字秒表電路設(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。當(dāng)計(jì)數(shù)超過(guò)范圍時(shí)所有數(shù)碼管全部清零重新計(jì)數(shù)。 2. 引腳 功能： CLOCK ：時(shí)鐘輸入端 CLEAR： 同步清除輸入端（低電平有效） A， B ：串行數(shù)據(jù)輸入端 QA－ QH： 輸出端 7 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(chǔ)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(shí)鐘最近的 ↑ 前的電平 8 圖 4 時(shí)序圖 4. 選擇 74LS164 的優(yōu)勢(shì) （ 1） 經(jīng)典串入并出， 1 個(gè) I/O 口就可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。當(dāng) A、 B 任意一個(gè)為 低電平 ，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。片內(nèi)振蕩器和時(shí)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(shí)，輸出端（ QA－ QH）均為低電平?？删幊檀型ǖ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1288 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 與 MCS51 兼容 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。 ALE： 地址鎖存控制信號(hào) PSEN： 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP： 訪問和序存儲(chǔ)器控制信號(hào) RST： 復(fù)位信號(hào) XTAL1 和 XTAL2 VCC： 供電電壓 GND： 接地 AT89C51 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable 6 Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器， 俗稱單片機(jī)。 P1 口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng) 作 地址總線（如圖中的 A0~A7 為地址總線接口） 。 AT89C51 單片機(jī)由 CPU，振蕩器與時(shí)序電路， 4 個(gè) 8 位的 I/O 端口（ P0， P1， P2， P3），串行口等組成。 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖 單機(jī)片 AT89C51 LED 顯示器 電源電路 按鍵電路 5 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 12 元器件的概述及選擇 單片機(jī)的選擇 AT89C51 單片機(jī)介紹 本設(shè)計(jì)的最主要的元器件就是 AT89C51單片機(jī)。 LCD 數(shù)碼管顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二極管中的 7 個(gè)長(zhǎng)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(gè)點(diǎn)形的發(fā)光二極管 dp 放在右下方，用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)。開始鍵用來(lái)控制秒表工作的開始；暫停鍵用來(lái)暫停程序的運(yùn)行；快加鍵控制快速計(jì)數(shù)的開始，利用暫停鍵停止；復(fù) 位鍵是用來(lái)對(duì)程序復(fù)位用的，當(dāng)程序出現(xiàn)死循環(huán)或想從 00 開始重新計(jì)時(shí)，按下復(fù)位鍵可返回程序開始，重新執(zhí)行。 設(shè)計(jì)要求 課題需要 以 MCS51 系列單片機(jī)為核心，結(jié)合外圍電路， 制作一款時(shí)間參數(shù)測(cè)量系統(tǒng) 。因此可以對(duì)暫停和快加按鍵采取掃描的方式。這四個(gè)鍵可以采用中斷的方法，也可以采用掃描的方法來(lái)識(shí)別。 數(shù)碼管顯示電路采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，由于數(shù)碼管采用共陰極的接法，當(dāng)位選信號(hào)為高電平時(shí)，該位選通， P0 口中的數(shù)據(jù)送到該段上顯示，節(jié)省接口資源，又能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的性能。在按下暫停鍵時(shí)，將此時(shí)的計(jì)時(shí)時(shí)間存入中間緩存區(qū)，當(dāng)再次按下開始鍵時(shí)，則講中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入最終緩存區(qū)。 初始狀態(tài)下計(jì)時(shí)器顯示 00，當(dāng)按下開始鍵時(shí)，外部中斷 INT0 向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求， CPU 轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷 0 服務(wù)程序，即開啟定時(shí)器 T0，并且進(jìn)行 100次計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?100 次時(shí)，即延時(shí) 1s 時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，向 CPU 發(fā)出請(qǐng)求，執(zhí)行計(jì)數(shù)器加一且送往數(shù)碼管顯示。使用定時(shí)器 T0 實(shí)現(xiàn) 10ms 的定時(shí)，進(jìn)行快加延時(shí)；當(dāng)想實(shí)現(xiàn)正常計(jì)數(shù)時(shí)的 1s 延時(shí)，只需要實(shí)現(xiàn) 40 次 25ms 的定時(shí)器 T1 控制延時(shí)就可以實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)內(nèi)容 該實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行計(jì)時(shí)并在數(shù)碼管上顯示時(shí)間，則可利用 MCS 系列單片機(jī)微機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的芯片 8051 中的 管腳作為外部中斷 0 的入口地址，并實(shí)現(xiàn)“開始”按鍵的功能；將 作為外部中斷 1 的入口地址，并 實(shí)現(xiàn)“清零”按鍵的功能；使用 P0 口作為段碼數(shù)據(jù)輸出控制口， 74LS164 用作驅(qū)動(dòng)輸出控制，、 口分別實(shí)現(xiàn)暫停、快加的功能。其中秒表的精度是人們最關(guān)心的，這就要求它的計(jì)時(shí)最小單位足夠小，顯示模塊的靈敏度足夠高。 3 1 引言 秒表及其發(fā)展現(xiàn)狀 時(shí)間是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個(gè)物理量。根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的計(jì)時(shí)和查看上一次計(jì)時(shí)時(shí)間的功能。秒表停止后對(duì)查看鍵 進(jìn)行掃描， 按下為低電平時(shí)，調(diào)用最終緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，即顯示上一次計(jì)時(shí)成績(jī)。等待下一次計(jì)時(shí)開始。然后對(duì) 進(jìn)行掃描。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，依次類推，直到 99 秒重新復(fù)位。顯示電路由兩位共陰極數(shù)碼管組成。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始暫停的功能。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)。孟關(guān)良 /楊文軍的成績(jī)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。 2022 年 8 月 28 日 15 點(diǎn) 15 分，中國(guó)選手孟關(guān)良 /楊文軍在雅典奧運(yùn)會(huì)男子 500米劃艇決賽中，以 1 分 40 秒 278 的成績(jī)獲得中國(guó)在雅典奧運(yùn)會(huì)的第 28 金。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫程序，包括顯示程序，定時(shí)中斷服務(wù)，外部中斷服 務(wù)程序，延時(shí)程序等，并在 WAVE中調(diào)試運(yùn)行，硬件系統(tǒng)利用 PROTEUS 強(qiáng)大的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)的數(shù)字電子秒表系統(tǒng)采用 8051 單片機(jī)為中心器件，利用其定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、 LED 數(shù)碼管以及外部中斷電路來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。本文闡述了基于單片機(jī)的數(shù)字電子秒表設(shè)計(jì)。西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 論文題目： 所屬系部： 電子工程系 指導(dǎo)老師