单片机下的数字秒表设计研究范文

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摘要：本设计用单片机搭以其它硬件组成数字电子秒表，采用主程序设计，通过数码管显示计时结果。对硬件电路和软件进行设计，并进行仿真测试，结果表明，计时准确，结构简单，稳定性强。

关键词：单片机；数字秒表；高精

1研究原理

在刚通电后打开电源开关，使系统初始化，此时计时器显示为00.00.00，按下开关开始计时时，单片机接收到外部中发来的中断请求后，转到开启T0定时器，执行中断程序1。计时是靠T0定时器的中断来完成的，定时的中断周期是1ms，每当一处定时溢出是就向T0发出中断请求，实现数据的累加，达到10次就实现进位加一，以此类推，直到实现最大计时59分59.99秒后复位。在定时器工作过程中，外部按下暂停键，CPU就收到外部中断请求执行外部中断0的程序，显示数据，并将数据存到寄存区内。在暂停后，对P3.2进行扫描，如果按下就回到主程序，准备开始新的计时。在暂停健被按下时，此时显示时间被存到缓存内，再按下暂停键，再次继续计时时，上次显示的计时时间从缓存区转到最终存储区。在秒表停止计时后扫描查看键P3.5，P3.5口是高电平，就查看最近的一次计时缓存，是低电平就调用最终缓存区的计时数据查看前面的计时数据。从而实现多次计时和查看前面计时数据的功能。

2硬件设计

设计成品由硬件电路和软件程序协调合一组成。硬件电路由显示电路、电源电路、控制电路、主控电路等组成。主控电路以AT89C52为主，显示电路则用1602来作为显示工具。本秒表利用AT89C52单片机的定时/计数器的定时计数原理，来达到精确计时的目标。开始和暂停的功能靠的是单片机的中断系统。在单片机的几个接口中，P0口为输出口，输出计时数据，列扫描的输出则是安排在P2.0-P2.4口，三个按钮开关接口为P3.2、P3.3、P3.5，功能依次为开始、暂停、存储和查看前面的计时数据。电路原理图在正确无误的情况下，尽力做到布局合理，美观大方。其基本图如图1所示：

2.1按键电路的选择与设计

设计的秒表有4个按键，其中三个是主系统电路控制按键，一个是电源开关。三个主控按键分别是开始、暂停、查看和复位功能键。电源键用来将数据重置，查询键则是用来查询前面的计时数据，三个按键都是低电平有效。当三个主控键每按下电源与单片机的I/O口直接相接，为了限流接了一个10kΩ的电阻作为上拉电阻，使次电流保证在安全范围内。有两个按键是采用外部中断法，用到P3口的第二功能。

2.2复位电路的选择与设计

对于复位电路，设计中采用的是高电平复位，就是当复位引脚接到两虚两个高电平时，完成复位操作。但不能持续高电平，因为这样的话，就会不停地执行复位操作，不能进行其他命令。所以单片机要有足够的余量以应付单片机的其他要求，并达到复位后不循环，可继续执行其他操作的要求。复位操作有两种：上电复位、手动复位。上电复位是再接上电源后打开电源开关，系统自动初始化程。它在89S52中是一种上电延时复位，在通电时就启动复位电路完成复位操作，其中延时大概三个机器周期，后面正式开始运行。手动复位则是在运行过程中出现意外死机的情况为单片机复位而设置的。这个时候要两次向复位端发出至少两个连续高电平，单片机接收后可完成复位，重新进入工作程序。

2.3系统总电路的设计

系统总电路由上述的按键电路，复位电路，还有另外的显示电路组成。将单片机系统电路图（如图2）和它们合理连接在一起，就是整个秒表的电路图了。

3软件设计

3.1主程序设计

全程序由主程序，定时中断服务程序，外中断0服务程序和外部中断1程序组成。主程序是整个程序的主体。运行过程中从主体开始，逐一开始运行，协调运用各个子程序，完成秒表的功能。系统得电复位后进入主程序，流程图如图3。第一步是初始化，整个系统都完全从零开始。第二步是完成初始化，进入液晶显示程序。显示程序调用最近的缓存数据。在液晶显示器上动态显示。每调用一次就扫描一次P3.3和P3.5看复位键有没有请求，有的话就回到主程序再次准备计时。没有就看P3.5有没有请求，没有就一直调用，显示当前计时时间。有的话就跳转到调用最近的缓存程序，显示前次的计时时间。在同时，看P3.5是否有请求发出，P3.5断开后就回到最新的动态计时时间的程序，显示当前计时时间。

3.2中断程序设计

程序设计中有三个中断定时中断T0、外部中断INT0、INT1。单片机处理器遵从先高后低的中断处理顺序，当有多个中断一起发起请求时先处理最高优先级，再依次处理其他中断请求。但是在处理高优先级中断时，低优先级终端发出的请求将会被搁置，得不到响应。所以这是一个需要注意的地方，这关系到本设计的最终实现。4数字电子秒表的安装与调试按照设计好的实物原理图，买好所需原件后，仔细焊制实物电路板，焊制之前把排版做好，这样焊接后才能让实物更美观，简单明了。制成后实物图如图4。

4数字电子秒表的安装与调试

按照设计好的实物原理图，买好所需原件后，仔细焊制实物电路板，焊制之前把排版做好，这样焊接后才能让实物更美观，简单明了。制成后实物图如图4。

作者：夏雪 刘博 王建华 单位：国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心