基于单片机的数字秒表设计

设计概述 AT89S51概述

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

AT89S51引脚图

在实际应用中，因为STC的单片机比AT的单片机更加容易下载程序，它们的端口是一模一样的，所以本次设计实际应用的是STC51单片机。 系统设计功能概述

本设计展现的是一个计时用的秒表。功能为两位七段数码管在开机时显示“00“，并在系统中添加一个按钮开关。当第一次按下按钮开关后秒表开始计时，第二次按下后计时停止，第三次按下后两个数码管清0，并回到一开始计时状态。由于只设计了两位数码管，故该秒表最大计时99秒。 系统设计 设计思路

根据系统功能，易知我们先要设计一个单片机最小系统，包括振荡电路、复位电路，然后设计一个数码管控制、显示电路，再用软件来控制秒表的计时以及数码管的显示。 单片机最小系硬件设计 统分设计 单片机最小系统的设计

1时钟电路设计

如图2.2.1，为了方便计算，本设计采用12MHz的晶振，一个机器周期为1秒。

2复位电路设计

如图2.2.2，为了更好的控制复位电路，用了一个接触式按钮开关。

图2.2.1 数码管显示、控制电路设计 软件设计 图2.2.2

数码管显示电路设计

一般来说，不直接用I/O端口直接连接数码管，如图2.2.3，本设计采用74ls48译码器和共阴极数码管。

图2.2.3

74ls48芯片是一种常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中，如下图,为74Ls48真值表以及特性表。

图2.2.4真值表 图2.2.5特性表

因为74ls48输出电流最大为6mA，在数码管的工作电流之内，所以不必用电阻。

共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，x相应字段就不亮。

图2.2.6数码管引脚图 图2.2.7数码管真值表

将共阴极数码管一端接地，一端接在单片机上，通过操纵单片机的高低电平，从而控制数码管。

图2.2.5

如图2.2.5，当按钮没有按下时，单片机的I/O口直接连接电源，所以须要上拉电阻进行限流，计算的灌电流为2.5mA,查看AT89S51的数据手册知该电流在其范围内，满足设计要求。 软件设计 软件设计流程图

开始 否

数码管显示是 否

消除开关抖动

否 计时 否 否 第1次按钮按是 是 第2次按钮按