基于單片機(jī)的秒表設(shè)計(jì)

桑秋杰 劉姝廷 沈陽(yáng)工學(xué)院

1 單片機(jī)秒表的設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)是一個(gè)利用單片機(jī)控制的多功能秒表系統(tǒng),它是基于51系列的單片機(jī)進(jìn)行的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它采用AT89C51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、電源電路、LED數(shù)碼管以及鍵盤電路來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)四位LED顯示，最大顯示時(shí)間為9分59.9秒，每毫秒自動(dòng)加1，一個(gè)開(kāi)始暫停按鍵、一個(gè)復(fù)位按鍵。其突出的優(yōu)點(diǎn):體積小、場(chǎng)外作業(yè)、功耗最低、宜用電池作為電源、硬件結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單和軟件設(shè)計(jì)靈活。

圖1.1 秒表設(shè)計(jì)圖

2 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)采用AT89C51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)合硬件電路如電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。其中軟件系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫程序，包括顯示程序，計(jì)數(shù)程序，中斷，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)。

3 軟件方案設(shè)計(jì)

在軟件設(shè)計(jì)中，一般采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。把一個(gè)多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)簡(jiǎn)單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。

應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個(gè)模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，如：加計(jì)數(shù)、暫停、清零，顯示等，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。

功能描述：用4位LED數(shù)碼顯示"秒表"，顯示時(shí)間為00～9分59.9秒,每秒自動(dòng)加1；一個(gè)"開(kāi)始"鍵,一個(gè)"復(fù)位"鍵,一個(gè)"清零"鍵。

圖2.1 主電路秒表初始狀態(tài)圖

4 Proteus軟件仿真

4.1 軟件功能簡(jiǎn)介

Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：（1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS－232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。（3）目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。