基于单片机电子秒表设计

1.控制器的选择

单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，各个领域应用广泛。本实验采用ATC52单片机。

2.数码管的选择             

   LED显示方式

 有共阴极和共阳极两种，在本实验中采用共阳极数码管。

    字形码表的产生

  以共阳极为例，LED八段数码管的每一段接低电平时亮，不同的组合可以显示不同的数字，有一定的对应关系。

  具体的对应关系如下

在静态显示方式下，每一位显示器的字段控制线是的。当显示某一字时，该位的各字段线和字位线的电平不变，也就是各字段的亮灭状态不变。静态显示方式下LED显示器的电路连接方法是：每位LED的字位控制线门共阴极点或共阳极点连在一起，接地或接 ＋ 5V；

动态显示  

     利用人眼的视觉暂留效应,通过位选分时显示不同的数码管，这样可以看到正常的显示。本实验采用动态设计，p0口与数码管相连，p0.0—p0.7分别对应数码管的dgfedcba位，p2.0—p2.2为数码管的位控制位，当为高点平时对应的数码管亮。P3.2、p3.3分别控制开始和停止。

3.设计说明

        当打开电源，进入待机状态，程序开始运行，给p0口送入80H，同时给p2.0送入高电平选中数码管的最低位，数码管将显示数字“8”，然后经过一秒的延时，将位控制位左移一位即选中p2.1，依次循环，这时需要检测数码管的第四位，若为高电平则程序返回最低位显示。在程序开头初始化各个数据，缓存区71H,72H,73H清零，开中断及开T1计数器，当按下开始键时，电子秒表开始计时，由于采用方式1，定时时间选50ms，经过两次中断后，100ms位加1，这时字位码选中最低位，同时查表字形码显示，当100ms位记满10次后，字位码向前移动一位，同时秒位加1，这时字形码的最高位取反，查表显示数字及小数点，当记满10此后，字位码向前移动一位，十秒位加1，查表显示当前数字，当记满10次后，清零，重新开始计时，依次循环，当按下停止键时，停止计时。

4程序流程图

    N

                                         Y                                                                                                                

                                                       N              

                                           Y         

                                                      N

                                             Y                                                                

                                                           N                  

                                                Y              

                           N                                 

                                             Y         

5程序清单

        ORG    0000H

         AJMP    MAIN

        ORG    0003H

        LJMP    START    

        ORG    0013H

        LJMP    STOP

        ORG    001BH

        LJMP    BRT1

;――――――――――初始化程序―――――――――――

MAIN:  MOV    TMOD,#10H

         MOV    TH1,#3CH

         MOV    TL1,#0B0H

         SETB    EX0

         SETB     EX1

         SETB    ET1

         SETB    IT0

         SETB    IT1

         SETB     EA

         SETB     PT1

         SETB    PX1

         MOV    R4,#2

         MOV    71H,#00H

         MOV    72H,#00H

           MOV    73H,#00H

;―――――――――――待机画面程序―――――――――――

          MOV    P0,#80H

LOOP1:    MOV    A,#01H

LOOP2:    MOV    P2,A

          ACALL    DEL

           RL    A

           JB    ACC.3    ,LOOP1

           SJMP     LOOP2

DEL:       MOV    R7,#10

DEL1:      MOV    R6,#200

DEL2:       MOV    R5,#248

          DJNZ    R5,$

          DJNZ    R6,DEL2

          DJNZ    R7,DEL1

          RET

;―――――――――――开始计时子程序―――――――――― 

START:    SETB    TR1

        ACALL    DISP

        RETI

;――――――――――停止计时子程序―――――――――――― 

STOP:     CPL    TR1

        RETI

;―――――――LED动态显示子程序――――――――――――― 

DISP:     MOV     R0,#71H            ;显示缓冲区首址送R0

        MOV     R1,#01H            ;选中最右端LED

DISP1:     MOV    A,R1                  ;取字位码

        MOV    P2,A                  ;字位码送P2口

        MOV    A,@R0               ;第一位数字地址偏移量送A    

        MOV    DPTR,#TAB           ;指向字形表首址

        MOVC    A,@A+DPTR        ;查表取得字形码        

        JNB    P2.1,DOT              ;查看第二位LED是否被选中

        CPL    ACC.7                  ;如果是，显示小数点

DOT:     MOV    P0,A                  ;字型码送P0口    

        ACALL    DELAY            ;延时1ms

        INC     R0                     ;指向下一位缓冲区地址

        MOV    A,R1

        RL    A                  ;字位码移位

        MOV     R1,A            ;移位后字型码送回R1    

        JB    ACC.3,DISP        ;扫描完，跳转DISP

        AJMP    DISP1            ;未扫描完，继续扫描

TAB:     DB    0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H    ;共阳极LED字形表 

        DB    92H,82H,0F8H,80H,90H

DELAY:      MOV    R7,#02H            ;延时1ms程序

DELAY1:    MOV    R6,#0FFH

DELAY2:    DJNZ    R6,DELAY2

          DJNZ    R7,DELAY1

          RET

;―――――――定时器中断服务程序――――――――――――― 

BRT1:    DJNZ     R4,NEXT

          INC    71H

          MOV    R2,71H

          CJNE    R2,#10,NEXT1

          MOV    71H,#00H

          MOV    R2,#00H

          INC    72H

          MOV    R3,72H

          CJNE    R3,#10,NEXT1

          MOV    72H,#00H

          MOV    R3,#00H

          INC    73H

          MOV    A,73H

          CJNE    A,#10,NEXT1

          MOV    71H,#00H

          MOV    72H,#00H

          MOV    73H,#00H    

NEXT1:    MOV    R4,#2

NEXT:       MOV    TH1,#3CH

          MOV    TL1,#0B0H

          RETI

        END

6仿真图

7总结

     通过毕业设计，复习巩固以前我们所学习的数字、模拟电子技术、单片机原理及接口等课程知识，加深对各门课程及相互关系的理解，并成功使用了Proteus Isis电子软件，使理论知识系统化、实用化，系统的掌握微机应用系统的一半方法，培养较强的编程能力、开发能力，并充分认识到团队合作的精得。

    同时感谢老师的指导和同学的帮助。

8辅助资料     

  （1）   1秒延时子程序：

　　DEL：MOV R7,#10 

　　DEL1：MOV R6，#200 

　　DEL2：MOV R5，#248 

　　DJNZ R5，$ 

　　DJNZ R6，DEL2 

　　DJNZ R7，DEL1 

　　RET 

　　对每条指令进行计算得出精确延时时间为：

　　　1+（1*10）+（1*200*10）+（2*248*200*10）+（2*200*10）+（2*10）+2

　　=[（2*248+3）*200+3]*10+3 

　　=998033μs≈1s

　　由上式整理得：延时时间=[（2*第一层循环+3）*第二层循环+3]*第三层循环+3 

　　此式适用三层循环以内的程序。

　　（2）ATC52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。      ATC52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位处理器和Flash存储单元，功能强大的ATC52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。     ATC52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，ATC52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 　　ATC52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 

主要功能特性

　　· 兼容MCS51指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM 　　· 32个双向I/O口 · 256x8bit内部RAM 　　· 3个16位可编程定时/计数器中断 · 时钟频率0-24MHz 　　· 2个串行中断 · 可编程UART串行通道 　　· 2个外部中断源 · 共8个中断源 　　· 2个读写中断口线 · 3级加密位 　　· 低功耗空闲和掉电模式 · 软件设置睡眠和唤醒功能 ATC52各引脚功能及管脚电压

　　概述：ATC52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 

P0 口

　　P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 　　方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 　　在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 　　在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 

P1 口

　　P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 　　与ATC51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）， 　　参见表1。 　　Flash 编程和程序校验期间，P1 接收低8 位地址。 　　表.P1.0和P1.1的第二功能 　　 

　　P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 　　门电路。对端口P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 　　在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。 　　Flash 编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。 

P3 口

　　P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 　　辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）。 　　P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 　　P3 口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 

RST

　　复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 

ALE/PROG

　　当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字 节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。 　　对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。 　　如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条 　　MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 

PSEN

　　程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当ATC52 由外部程序存储器取指令（或数 据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 

EA/VPP

　　外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接 　　地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 　　如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 　　Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。 

XTAL1

　　振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 

XTAL2

振荡器反相放大器的输出端。