单片机简易秒表正计时时间可设置.docx

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编号:时间:2021年X月X日这是一条通往书籍之山的道路，学习永无止境页码:第40页，共41页第一章设计内容和要求1设计任务利用AT89C52设计一个4位LED数码管作为多功能“秒表”。

1、2设计目的学习数码管显示器的结构和工作流程，分组实现数码管显示器的数字组合。

了解单片机的内容，进一步了解AT89C52芯片的相关功能。

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3设计要求显示时间为000-59，每秒自动加1。

2、此外，还设计了启动/暂停键、记录/查询键、复位键、模式切换键、时间设置键和复位键。

当秒表要求正计时时，可以记录和查询10组数据。

倒计时时，时间可以由用户设定，时间到了蜂鸣器会报警。

3、4设计创新在基本设计的基础上，增加了10条正向查询的记录，然后蜂鸣器同时报警。

4、5设计意义简易秒表具有读数方便、显示直观、功能多样、电路简单、成本低等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。

5、本次设计将以单片机的工作原理为基础，设计简易秒表的基本电路，深刻理解其工作原理，掌握其基本工作特性。

同时，简单的秒表在生活中应用广泛，从实际出发不断创新。

6、第二章方案设计和选择1技术可行性20世纪以来，微电子和IC集成电路产业发展迅速，其中单片机产业的发展最为引人注目。

7、单片机利用大规模集成电路技术，将中央处理器、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)等I/O通信端口集成在一块芯片上，形成最小的计算机系统。

8、现在单片机的发展集成了更多的特殊功能单元，如A/D、D/A转换器、通信控制、DMA和PWM控制输出单元。

因此，只要加上一些扩展电路和必要的通道接口，就可以组成各种计算机应用系统。

单片机除了体积小、价格低、速度快、用途广、可靠性高之外，在硬件结构和指令设置上还有以下独特之处:内存ROM和RAM是严格划分的。

前者存储程序、常量和数据表，后者存储临时数据和变量。

由面向控制的指令系统组成的应用系统具有很高的可靠性。

大部分的测控功能都是通过软件实现的，所以很灵活，可以在不改变硬件系统的情况下适当改变系统功能。

单片机的硬件功能具有广泛的通用性。

品种规格系列化。

2单片机的选择方案一:采用AT89C52单片机。

AT89C52是一款低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，内置8K在系统可编程闪存。

它采用Atmel的高密度非易失性存储器技术制造，完全兼容工业80C51产品的指令和引脚。

片内Flash允许程序存储器在系统中可编程，也适用于传统的程序员。

凭借单芯片上的智能8位CPU和系统内可编程Flash，AT89C52为许多嵌入式控制应用系统提供了高度灵活和高效的解决方案。

该芯片还具有在线编程可擦除技术。

当电路的调试停止后，因为顺序的错误修正或者步骤的心脏删除功能需要烧入程序时，不需要反复插拔芯片，所以不会损坏芯片。

方案二:采用FTC10F04单片机。

FTC10F04微控制器还有一个非易失性闪存程序存储器。

它是一款高性能低功耗的8位CMOS微处理器芯片，在市场上应用广泛。

其主要特点如下:8KB闪存ROM，可擦除1000次以上，数据可保存10年。

方案三:采用8051单片机。

8051单片机最早是Intel公司推出的，内部有4KBROM存储空间。

后来很多公司买了8051内核，使得以8051为核心的MCU系列成为世界上产量最大、应用最广泛的系列。

有人推测，8051最终可能形成事实上的标准MCU芯片。

LG公司生产的GMS90系列单片机兼容IntelMCS-51系列、Atmel89C51/89C2051等单片机，采用CMOS工艺，时钟频率高达40MHZ。

应用:多功能电话、智能传感器、电度表、工业控制、防盗报警装置、各种仪表、各种IC卡设备、DVD、VCD和CD-ROM。

因为这种系统对CPU运算速度要求高，需要进行复杂运算，所以方案一和方案三成本低，适合设计，方案二运算速度高，性能好，所以三种方案各有千秋。

本设计选择第一种方案作为主方案，设计了以AT89C52为主控电路的方案电路。

3显示模块的选择方案一:用LCD显示时间数字。

液晶显示器具有轻薄短小、功耗低、无辐射危害、直角显示平坦、图像稳定无闪烁、可视面积大、画面效果好、分辨率高、抗干扰能力强等诸多优点。

但由于液晶以点阵方式显示各种符号，需要使用控制芯片创建字库，编程工作量大，控制器占用资源多，成本高。

使用时不能有静电干扰，否则液晶显示芯片容易烧坏，维修困难。

方案二:用传统的LED数码管显示。

该数码管具有低能耗、低损耗、低电压、长寿命、耐老化、防晒、防潮、防火、防高(低)温、对外界环境要求低、易维护、精度高、重量轻、准确可靠、操作简单的优点。

数码管采用BCD码显示数字，易于编译，占用资源少。

根据以上讨论，采用第二种方案。

在本系统中，我们采用了四合一数码管串口的动态显示。

因为我们选择的是四合一共阳极数码管，所以需要加上共阳极驱动，使用pnp驱动。

4键盘模块的选择当可以设置倒计时时间，选择计时和倒计时模式时，清零时需要使用按钮。

选项使用独立键盘。

独立键盘是指由I/O口线直接组成的单键电路。

独立按键电路配置灵活，软件结构简单。

选择使用矩阵键盘。

矩阵键盘由行线和列线组成，按键位于行和列的交叉处，行线和列线分别连接到按键开关的两端。

其特点是简单，不增加成本。

这种键盘适用于按键数量较多的场合。

根据上面的讨论，由于本系统需要的按键不多，所以只需要启动/暂停键、记录/查询键、复位键、模式切换键和时间设置键。

所以采用了第一个独立键盘。

5时钟电路的选择常见的时钟模式有两种:内部时钟模式和外部时钟模式，但由于本设计只需要一个单片机，所以内部时钟模式相对简单。

第三章系统总体结构1系统结构框图显示输出主控制电路(AT98C键盘扫描电路驱动控制图2-1救援图3-12每个框图实现的功能。

1个MCU模块根据系统设计功能要求，初步确定系统由主控模块、存储模块、驱动模块、显示模块和键盘接口模块组成，如图3-1所示。

在这些模块中，以单片机为主控制器，采用AT98C52芯片。

2键模块键盘电路模块主要用于控制和调整输出显示，采用五个常用的独立按钮元件，包括“开始/暂停”键、“记录/查询”键、“复位”键、“模式切换”键和“时间设置”键。

本设计选用按钮电平复位电路，通过单片机判断高低电平的差异来控制其他按钮。

3显示模块显示输出部分使用的数码管可分为共阴极和共阳极两种。

无论使用哪种数码管，当P0端口用作I/O时，都需要一个上拉电阻来驱动数码管。

另外，由于单片机的四个并行I/O口的输出电流一般为1mA，短路电流在4mA左右，数码管的最小驱动电流也需要10mA，所以单片机的输出口必须使用上拉电阻来增加输出电流来驱动数码管。

该电路采用共阴极数码管。

驱动部分主要是数码管分组显示的选择控制。

在该电路中，数码管是通过P1端口和P2端口的配合来选通的。

在显示模块中，其连接方式是8位数码管的控制口A、B、C、D、E、F、G、DP需要分别连接到P0口。

数码管的显示码由P0口输入，位选择端由P2口控制。

数码管的显示码已经编译好，放入计算机的内存中，通过软件计算调出显示码即可显示时间显示。

显示模块直接用数码管显示时间。

先将显示码存放在数组中，指向最左边的位，然后取出要显示的数据，指向转义表的头地址，取出显示码，从P0口输出显示码，从P2口输入位选择码。

图3-2数码管笔段分布图4驱动模块驱动电路选用S8050芯片，通过与单片机连接，提高电平，使LED正常发光。

第四章硬件设计根据图3-1的系统结构框图，硬件选型如下:AT89C52芯片、LED数码管组、数码管驱动晶体管、电阻、按键等外围应用电路。

下面描述外围电路。

1AT89C52单片机基本引脚接线图AT89C52的基本连接电路如图所示，包括复位电路、内部时钟电路、VCC、VSS连接，其他控制电路根据程序设计分别连接到I/O口实现功能。

图3-1显示了AT89C52的管脚图。

设计中多采用40针双列直插式芯片。

图3-2介绍了AT89C52作为基本连接电路。

P0端口:P0端口是一个8位开路双向I/O端口，带漏极电平，每个引脚可以吸收8TTL栅极电流。

当P1端口的引脚第一次写1时，定义为高阻输入。

P0可用于外部程序数据存储，可定义为数据/地址的第8位。

当对FIASH进行编程时，P0端口用作源代码输入端口。

检查FIASH时，P0输出源代码。

此时，P0的外部必须被拉高。

P1端口:P1端口为8位双向I/O端口，内置上拉电阻，P1端口缓冲器可接收和输出4TTL栅极电流。

P1端口的引脚写1后，内部拉高，可以作为输入。

当P1端口被外部拉低时，它将输出电流，这是由于内部上拉。

在闪存编程和验证期间，P1端口作为第八个地址被接收。

P2端口:P2端口是一个8位双向I/O端口，内置上拉电阻。

P2端口缓冲器可以接收和输出四个TTL门电流。

当P2端口写入“1”时，其引脚被内部上拉电阻拉高，用作输入。

因此，当它作为输入时，P2端口的引脚被外部拉低，电流将被输出。

这是由于内部上拉。

P2端口当使用16位地址访问外部程序存储器或外部数据存储器时，P2端口输出地址的高八位。

当给定地址“1”时，它利用内部上拉电阻。

当读写外部八位地址数据存储器时，P2端口输出其特殊功能寄存器的内容。

在闪存编程和验证期间，P2端口接收高八位地址信号和控制信号。

P3端口:P3端口引脚是8个带有内部上拉电阻的双向I/O端口，可以接收和输出4个TTL栅极电流。

当P3端口写入“1”时，它们在内部被拉高到高电平并用作输入。

作为输入，由于低电平的外部下拉，P3将输出电流(ill),这是由于上拉。

P3端口还可以作为AT89C52的一些特殊功能端口和P口引脚的替代功能。

P0RXD(串行输入端口)P1txd(串行输出端口)P2/INT0(外部中断P3/int1(外部中断P4T0(定时器0外部输入)P5t1(定时器1外部输入)P6/WR外部数据存储器写选通脉冲P7/RD外部数据存储器读选通脉冲RST:重置输入ALE/PROG:访问外部存储器时，数据锁存允许的输出电平用于锁存地址的状态字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

正常情况下，ALE端子输出频率周期恒定的正脉冲信号，频率周期为振荡器频率的1/6。

因此，它可以用作外部输出脉冲或用于计时目的。

但是，需要注意的是，当它用作外部数据存储器时，ALE脉冲将被跳过。

如果要禁止ALE的输出，可以在SFR8EH地址置0。

此时，ALE只在执行MOVX和MOVC指令时才起作用。

此外，此引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE下被禁用，则该设置无效。

/PSEN:外部程序存储器的选通信号。

从外部程序存储器取数据时，/PSEN在每个机器周期内有效两次。

然而，当访问外部数据存储器时，这两个有效/PSEN信号不会出现。

/EA/VPP:当/EA保持低电平时，在此期间外部程序内存(0000H-FFFFH)不管是否有内部程序内存。

注意加密方法1时，/EA会锁定内部进行重置；当/EA端子保持高电平时，内部程序存储器在这里。

XTAL反向振动。