基于單片機的數字秒表設計

摘要：文中設計了一種以單片機為控制核心的數字秒表。該數字秒表采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，通過(guò)數碼管顯示計時(shí)結果。對系統硬件電路和軟件進(jìn)行了設計，以Proteus和Keil軟件為開(kāi)發(fā)平臺，對數字秒表進(jìn)行了仿真。仿真結果表明該數字秒表精度高、穩定性強。
關(guān)鍵字：單片機；數字秒表；仿真

當今，計算機技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)重大飛躍，微型計算機的應用已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。單片微型計算機具有體積小、價(jià)格低、功能強的特點(diǎn)，隨著(zhù)性能不斷提高，其適用范圍愈來(lái)愈寬，在計算機應用領(lǐng)域占有重要的地位。秒表應用于我們生活、工作、運動(dòng)等需要計時(shí)的方面。秒表的數字化給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的方便，而且大大的擴展了秒表原先的功能。它由剛開(kāi)始的機械式秒表發(fā)展到今天所常用的數字式秒表。秒表的計時(shí)精度越來(lái)越高，功能越來(lái)越多，構造也日益復雜。本文結合單片計算機，實(shí)現了一種基于AT89C52單片機的數字秒表的設計，并且利用Proteus和Keil軟件實(shí)現了仿真。

1 系統設計方案
1．1 系統設計要求
(1)秒表計時(shí)最大值為59分59．99秒。
(2)秒表由六位七段LED數碼管顯示，其中高兩位顯示“分”，中間兩位顯示“秒”，低兩位顯示“0．01”秒。
(3)秒表?yè)碛杏嫊r(shí)、暫停、清零功能。
(4)設置三個(gè)功能鍵：鍵1開(kāi)始計時(shí)，鍵2暫停計時(shí)，鍵3清零計時(shí)。
1．2 總體方案設計
數字秒表系統主要完成對計時(shí)實(shí)時(shí)的顯示，精度達到0．01s，以及通過(guò)功能鍵可以使當前計時(shí)暫?；蚯辶?。系統主要包括時(shí)鐘電路、復位電路、按鍵電路以及數碼管顯示電路。
系統采用六個(gè)共陽(yáng)極數碼管，其中八位數據口與單片機的P0口通過(guò)74LS245雙向總線(xiàn)收發(fā)器相接，以增加P0的驅動(dòng)能力。6個(gè)片選信號連接單片機P2口的低六位。該電路可滿(mǎn)足對計時(shí)時(shí)間的顯示，最小顯示單位為0．01s，溢出則向前進(jìn)位，顯示時(shí)間的范圍為0到59分59．99秒。3個(gè)功能鍵連接到P3口的低三位，控制系統的計時(shí)、暫停和清零。系統的整體組成框圖如圖1所示。

2 硬件電路設計
2．1 單片機的選型
由于本系統只需要單片機完成對計時(shí)的顯示以及處理定時(shí)／計數的中斷，對于I／O資源以及處理速度無(wú)特殊要求，所以選擇Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52單片機。AT89C52增加了在線(xiàn)調試功能，程序可以通過(guò)JTAG接口下載、調試和固化，可實(shí)現實(shí)時(shí)仿真和在線(xiàn)編程或在系統編程，具有通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行升級、維護的功能。
采用MSC-51系列的單片機相比有兩大優(yōu)勢：(1)片內程序存儲器采用快閃存儲器，使程序的寫(xiě)入方便，還可任意的擦寫(xiě)1000次，使開(kāi)發(fā)更為方便。(2)提供了更小的芯片，使整個(gè)硬件電路的體積更小。本設計采用了MSC-51系列89C52單片機，具有程序加密功能且物美價(jià)廉，經(jīng)濟實(shí)用。
2．2 時(shí)鐘電路
單片機工作的時(shí)間基準是由時(shí)鐘電路提供的。在單片機的XTAL1和XTAL2兩個(gè)管腳，接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路如圖2所示。電路中，電容器C1和C2對振蕩頻率有微調作用，通常取(30±10)pF，本設計選用30pF。電路中的品振采用石英晶體震蕩器，晶振頻率選擇12MHz。石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩定性和抗外界干擾的能力。通過(guò)基準頻率來(lái)控制電路中的頻率的準確性。

2．3 復位電路
單片機復位是使CPU和系統中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。無(wú)論是在單片機剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當系統處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩定后，如果RST引腳有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機器周期(24個(gè)振蕩周期)，則CPU就可響應并且將系統復位。復位分為手動(dòng)復位和上電復位。系統復位電路如圖3所示。