單片機(jī)的秒表

1、1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種職能IC卡，名用豪華車(chē)輛的安全保障系統(tǒng)，攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣發(fā)應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇：1.1 在智能儀器儀表上的應(yīng)用

2、單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（示波器，各種分析儀）。1.2在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二極管控制系統(tǒng)等。1.3在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)

3、、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子稱(chēng)量設(shè)備，五花八門(mén)，無(wú)所不在。1.4在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便的與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車(chē)無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可以兼得移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。1.5單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如易用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超生趁斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。1.6在各大型電器中的模塊化的應(yīng)用某些專(zhuān)用單片機(jī)設(shè)計(jì)

4、用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)習(xí)的類(lèi)似與計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂(lè)信號(hào)一數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類(lèi)似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)（類(lèi)似于聲卡）1.7單片機(jī)在汽車(chē)設(shè)備領(lǐng)域中應(yīng)用AT89C52單片機(jī)在汽車(chē)電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，abs防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。以89c52為例講解單片機(jī)的引腳

5、及相關(guān)AT89C52單片機(jī)的引腳圖如圖1所示.圖1 單片機(jī)引腳圖40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為4個(gè)種類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。1電源： （1）VCC芯片電源，接+5V；（2）VSS接地端；注：用萬(wàn)用表測(cè)試單片機(jī)引腳電壓一般為0V或者5V，這是標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平。但有時(shí)候在單片機(jī)程序正在工作時(shí)候測(cè)試結(jié)果并不是這個(gè)值而是介于0V+5V之間，其實(shí)這是萬(wàn)用表的響應(yīng)速度沒(méi)這么快而已，在某一個(gè)瞬間單片機(jī)引腳電壓仍保持在0V或5V。2.時(shí)鐘:XTAL1、XTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3.控制線：控制線共有4根：（1）ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖ALE功能：用來(lái)鎖存

6、P0口送出的低8位地址PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。（2）PSEN:（3）RST/VPD:復(fù)位、備用電源。RST(Reset)功能：復(fù)位輸入端。VPD功能：在Vcc釣點(diǎn)的情況下，接備用電源。（4）EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。4.I/O線。89C52共有4個(gè)8位并行I/O端：P0、P1、P2、P3、口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）5.P3口第一功能：P3.0 RXD

7、 串行輸入口P3.1 TXD 串行輸出口P3.2 INT0 外部中斷0（低電平有效）、P3.3 INT1 外部中斷1（低電平有效）P3.4 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器0P3.5 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器1P3.6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通（低電平有效）P3.7 RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通（低電平有效）2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和要求以及方案硬件設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的秒表系統(tǒng)。利用單片機(jī)的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及按鍵來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)器。將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，使得系統(tǒng)能夠正確的進(jìn)行加計(jì)時(shí)，數(shù)碼管能夠正確的顯示時(shí)間。2.2設(shè)計(jì)要求1.開(kāi)機(jī)時(shí)數(shù)碼顯示00。2兩位LED顯示，相

8、識(shí)時(shí)間為0099秒。3.每一秒鐘，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。4.按鍵控制計(jì)數(shù)，分別控制開(kāi)始計(jì)數(shù)、停止計(jì)數(shù)和歸零，功能分配如下所示： 按鍵K1：控制秒表的啟動(dòng)、停止 按鍵K2：控制數(shù)碼管顯示清零2.3 系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)采用89C52系列單片機(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)數(shù)器，將軟、硬件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)。其中軟件系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，包括顯示程序，加1技術(shù)程序，演示程序，按鍵消抖程序等，并在WAVE中調(diào)試運(yùn)行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強(qiáng)大功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單且易于觀察，在仿真中就可以觀察到實(shí)際的工作狀態(tài)。系

9、統(tǒng)框圖如圖2所示。顯示電路外圍電路 單片機(jī)電源電路鍵盤(pán)電路 圖2 系統(tǒng)框圖2.4 硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路，復(fù)位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等。（1）單片機(jī)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用89C52系列單片機(jī)。AT89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非意識(shí)存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-52指令集和輸出管腳相兼容（由于在微機(jī)原理中學(xué)過(guò)C-52的具體知識(shí)，這里不再詳細(xì)說(shuō)明）。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效的微控制器。（2）電源電路電

10、源電路是系統(tǒng)最基本的部分電路，任何電路都離不開(kāi)電源部分，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們采用7809電源提供+5V穩(wěn)壓電壓。（1） 晶體振蕩電路MCS-52單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相器，引線XTAL1和XTAL2分別為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和來(lái)自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。這里，我們選用52單片機(jī)12MHz的內(nèi)部振蕩方式，電路如下：電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之間取，這里取30P，接線時(shí)要

11、晶體振蕩器X1極可能接近單片機(jī)。電路圖如圖3 所示。圖3 晶體振蕩電路圖（2） 復(fù)位電路采用上電+按鍵復(fù)位電路，上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使用RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電加開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。這不僅能使單片機(jī)復(fù)位，而且還能使單片機(jī)的外圍芯片也同時(shí)復(fù)位。電路圖如圖4所示。圖4 復(fù)位電路（3） 顯示電路顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用2個(gè)共陽(yáng)極LED顯示，LED是七段式顯示器，內(nèi)部有7個(gè)條形發(fā)光二極管和1個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。再用數(shù)碼管顯示時(shí)，我們靜態(tài)

12、和動(dòng)態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，但是占用端口比較多；動(dòng)態(tài)顯示所使用的端口比較少，可以節(jié)省單片機(jī)的I/O口。在設(shè)計(jì)中，我們采用LED動(dòng)態(tài)顯示，用P0口驅(qū)動(dòng)顯示。由于P0口輸出級(jí)是開(kāi)漏電路，用它驅(qū)動(dòng)是需要上拉電阻才能輸出高電平。電路圖如圖5 所示。圖5 顯示電路圖 （4）鍵盤(pán)電路在按鍵電路中，我們可以在I/O口直接接按鍵，或者通過(guò)I/O設(shè)計(jì)一個(gè)鍵盤(pán)，然后通過(guò)鍵盤(pán)掃描程序判斷是否有鍵按下等。鍵盤(pán)掃描電路節(jié)省I/O口，但程序有些復(fù)雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個(gè)小系統(tǒng)，有足夠的I/O口可以使用，為了使程序簡(jiǎn)化，我們采用按鍵電路，用部分P1口做開(kāi)關(guān)，P1.1為開(kāi)始停止，P1.

13、0為清零，外用中斷INT1開(kāi)始，另外用軟件發(fā)消除振動(dòng)。電路圖如圖6所示。圖6 鍵盤(pán)電路圖2.5硬件主電路圖設(shè)計(jì)用pretues畫(huà)出其硬件主電路圖如圖7 所示。 圖7 硬件主電路圖3 軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)概述在軟件設(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能性，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)延時(shí)，計(jì)數(shù)和顯示等，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊

14、即可。功能描述：用2位LED數(shù)碼顯示“秒表”，顯示時(shí)間為0099秒，每秒自動(dòng)加:1；一個(gè)：“開(kāi)始”“暫停”鍵，一個(gè)“清零”鍵。3.2主程序流程圖這里采用順序結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)按鍵的掃描，判斷要實(shí)現(xiàn)什么功能。如圖8 所示。圖8 主流程框圖3.3程序中個(gè)函數(shù)設(shè)計(jì)（1） 初始化函數(shù)設(shè)計(jì)void init（） TMOD=0x10; /定時(shí)器1工作方式1 TH1=0xd8; TL=0xf0; /延時(shí)初始化設(shè)置/TR1=1; EA=1; /開(kāi)總開(kāi)關(guān) ET1=1; /開(kāi)定時(shí)（2） 顯示函數(shù)設(shè)計(jì)void writed(uchar numuchar addr) P2=0xff; /關(guān)顯示 P0=dulatabnum;

15、 /送數(shù)據(jù) P2=welatabaddr; delay(4);void display(uchar sec) uchar sech,secl; sech=sec/10; secl=sec%10; writeled(sech,0);writeled(secl,1);（3） 按鍵函數(shù)設(shè)計(jì)void keyscan() if(start=0) delay(2); if(start=0) TR=TR1; while(start=0) dislay(sec); if(stop=0&TR1=0) delay(2); if(stop=0) s ec=0; while(stop=0) display(sec);

16、 （4） 延時(shí)函數(shù)設(shè)計(jì)void delay（uchar time） uchar i,j; for(i=0;itime;i+) for(j=0;j110;j+) 3.4 C語(yǔ)言主程序設(shè)計(jì)主程序如下：#include#define uchar unsigned charsbit start=P11;sbit stop=P10;uchar code dulatab =0x3f,0x06,0x5b;0x4f,0x66, ox6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;/數(shù)字編碼0-9uchar code welatab =0xfe,0xfd;/位控制字uchar msec,sec;void

17、 delay(uchar tiame)/延時(shí) uchar i,j; for(i=0;itime;i+); for(i=0;j110;j+); void writeled(uchar mun ,addr) P2=0xff;/關(guān)顯示 P0=dulatabnum; /送數(shù)據(jù) P2=welatabaddr; delay(4);void display(uchar sec) uchar sech,secl; sech=sec/10; secl=sec%10; writeled(sech,0);writeled(secl,1);void init（） TMOD=0x10; /定時(shí)器1工作方式1 TH1=0xd8; TL=0xf0; /延時(shí)初始化設(shè)置/TR1=1; EA=1; /開(kāi)總開(kāi)關(guān) ET1=1; /開(kāi)定時(shí)void keyscan() if(start=0) delay(2); if(start=0)