基于單片機(jī)的秒表系統(tǒng)設(shè)計

劉坤香　孔會艷　張海峰

摘 要：提出一種基于AT89C51的秒表系統(tǒng)的設(shè)計方案。采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，LCD作為顯示器件，在Keil uVision 4開發(fā)環(huán)境中運(yùn)用C語言進(jìn)行編程，并在Proteus仿真平臺中進(jìn)行模擬，最終形成實(shí)物。

關(guān)鍵詞：秒表；單片機(jī)；AT89C51

0 引言

MCS-51系列的單片機(jī)雖然出現(xiàn)的時間相對較早，與新型單片機(jī)相比有諸多劣勢，但其特有的簡單、易學(xué)、應(yīng)用技術(shù)成熟、性價比高的優(yōu)勢在實(shí)際生活被廣泛運(yùn)用。單片機(jī)控制秒表系統(tǒng)是集單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)為一體的機(jī)電一體化高科技產(chǎn)品，具有功耗低，安全性高，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 總體設(shè)計方案

本次設(shè)計內(nèi)容為以AT89C51單片機(jī)為核心的秒表。設(shè)計的主要特點(diǎn)是計時器的計時，精確到0.1s，同時設(shè)置有暫停鍵和復(fù)位鍵，在任何情況下都可以暫停和復(fù)位。利用單片機(jī)定時器/計數(shù)器定時和計數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LCD顯示器以及外部中斷電路來設(shè)計計時器，將軟、硬件有機(jī)地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)倒計時。顯示時間可以為0-99.9秒，計時精度為0.1秒。其中軟件系統(tǒng)采用C語言編寫程序，包括顯示程序、中斷服務(wù)、外部中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描程序，復(fù)位程序等。設(shè)計要求進(jìn)行倒計時并且在顯示屏顯示時間，蜂鳴器作為定時時間結(jié)束的標(biāo)志。本系統(tǒng)相對簡單，且指令中有較豐富的邏輯控制功能指令。

2 模塊關(guān)系

上位機(jī)通過串口給單片機(jī)設(shè)定倒計時時間并在LCD上顯示，然后通過系統(tǒng)的按鍵輸入開始倒計時的命令，當(dāng)屏幕顯示倒計時時間到時蜂鳴器開啟。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

單片機(jī)最小系統(tǒng)：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。？復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會出現(xiàn)高電平。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個機(jī)器周期以上就將復(fù)位。？晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz/12MHz。？單片機(jī)：對于31腳（EA/Vpp），當(dāng)接高電平時，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。

矩陣鍵盤（也可用獨(dú)立按鍵）：單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。在此用于輸入命令。

LCD1602電路：工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02（16列2行）即32個字符，顯示倒計時的剩余時間。

串口電路：上位機(jī)發(fā)送倒計時的時間。

蜂鳴器電路：一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，在此用于倒計時時間到后報警。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

先將LCD、定時器T0、和串口進(jìn)行初始化，之后判斷顯示屏上時間是否為定時設(shè)置時間，如果是，蜂鳴器發(fā)出警報，同時關(guān)閉定時器T0；如果否，則開始掃描按鍵，判斷是否有按鍵按下，共有K=0、K=1、K=2三個按鍵，若K=0（啟動鍵），啟動T0開始倒計時，若K=1（設(shè)置時間鍵），可以自己設(shè)置剩余時間，若K=2（暫停鍵），則關(guān)閉定時器T0，暫停倒計時，之后再返回判斷顯示屏上時間是否為定時設(shè)置時間，如此成為一個循環(huán)。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于AT89C51單片機(jī)的秒表系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)證滿足設(shè)計需求。該設(shè)計可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，操作簡單，計時可精確到0.1s，成本低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定。同時該系統(tǒng)可操作性強(qiáng)，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)更多更高級的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]許珂樂.基于51單片機(jī)的電子時鐘的設(shè)計.現(xiàn)代電子技術(shù)：2017年7月1日第40卷第13期.

[2]張鑫.單片機(jī)原理與應(yīng)用.電子工業(yè)大學(xué)出版社.