基于單片機(jī)的多功能秒表設(shè)計(jì).doc

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光電信息綜合設(shè)計(jì)報(bào)告 多功能秒表設(shè)計(jì) 院（系）名稱 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 光電信息科學(xué)與工程 姓 名 學(xué) 號(hào) 0 指 導(dǎo) 教 師 2018年 5 月 20日 摘 要 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入。本文闡述了基于單片機(jī)的多功能電子秒表設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)是具有倒計(jì)時(shí)功能，還可以按圈計(jì)時(shí)，而且誤差在0.01s,是各種體育競(jìng)賽的必備設(shè)備之一，另外硬件部分設(shè)置了查看按鍵，還具備有定時(shí)提醒功能，讓你時(shí)時(shí)刻刻都掌握時(shí)間。 本設(shè)計(jì)的數(shù)字電子秒表系統(tǒng)采用STC89C52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、數(shù)碼管以及外部中斷電路來(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)4位LED顯示，顯示時(shí)間99s內(nèi)，能正確地進(jìn)行計(jì)時(shí)，同時(shí)能記錄10組時(shí)間，并在暫停是對(duì)時(shí)間進(jìn)行查詢。其中軟件系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫程序，包括顯示程序，定時(shí)中斷服務(wù)延時(shí)程序等，并在KEIL中調(diào)試運(yùn)行，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)。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)；數(shù)字電子秒表；提醒 目 錄 1 總體設(shè)計(jì)方案 1 2 硬件設(shè)計(jì) 3 2.1 單片機(jī)的選擇 3 2.2 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì) 5 2.3 按鍵電路的選擇與設(shè)計(jì) 6 2.4 時(shí)鐘電路的選擇與設(shè)計(jì) 6 2.5 系統(tǒng)總電路的設(shè)計(jì) 7 3 軟件設(shè)計(jì) 9 3.1 程序設(shè)計(jì)思想 9 3.2 主程序設(shè)計(jì) 9 3.3 中斷程序設(shè)計(jì) 10 3.4程序模塊設(shè)計(jì)： 11 主程序 11 （2）停止子程序 14 （3）復(fù)位子程序 14 （4）按鍵消抖程序 15 4 多功能秒表的安裝與調(diào)試 16 4.1 軟件的仿真與調(diào)試 16 4.2 硬件的安裝與調(diào)試 16 4.3 實(shí)物調(diào)試 17 結(jié) 論 19 1 總體設(shè)計(jì)方案 多功能秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)時(shí)中廣泛使用。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高為目標(biāo)。 設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主要有主控制器，時(shí)鐘功能，倒計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)與顯示電路和回零、啟動(dòng)和停表電路等。主控制器采用單片機(jī)STC89C52，顯示電路采用共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。 本設(shè)計(jì)利用STC89C52單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)和記數(shù)的原理，使其能精確計(jì)時(shí)。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開(kāi)始暫停的功能。P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，P2口作位掃描輸出，P1^0，P1^1,P1^2,P1^3,P1^4口接5個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)始、記錄、清除，方向和調(diào)整。電路原理圖設(shè)計(jì)最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在正確性和布局合理的前提下力求美觀。硬件電路圖按照?qǐng)D1-1進(jìn)行設(shè)計(jì)。 STC89C52 單片機(jī)控制系統(tǒng) 四位數(shù)碼管 燈光提示系統(tǒng) 控制開(kāi)關(guān) 圖1-1 智能秒表顯示硬件電路基本原理圖 根據(jù)要求知道秒表設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是倒計(jì)時(shí)、計(jì)時(shí)和時(shí)鐘顯示。因此設(shè)置了五個(gè)按鍵和四位數(shù)碼管顯示時(shí)間，五個(gè)按鍵中，按鍵1是開(kāi)始按鈕：可控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)；按鍵2為記錄按鍵：在秒表模式運(yùn)行時(shí)，可保存數(shù)據(jù)，在其他狀態(tài)時(shí)還有復(fù)用功能；按鍵3為清除鍵：在系統(tǒng)計(jì)時(shí)時(shí)可以復(fù)位時(shí)間，在查看數(shù)據(jù)、調(diào)整時(shí)間時(shí)，還有其他功能；按鍵4為方向鍵，調(diào)節(jié)時(shí)間計(jì)時(shí)時(shí)的正反向；按鍵5為調(diào)整按鍵：調(diào)整和設(shè)置時(shí)間。利用這五個(gè)建來(lái)實(shí)現(xiàn)秒表的全部功能，而四個(gè)位數(shù)碼管則能顯示最多99秒內(nèi)的計(jì)時(shí)。 計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T0中斷完成，定時(shí)溢出中斷周期為10ms，當(dāng)一處中斷后向CPU發(fā)出溢出中斷請(qǐng)求，每發(fā)出一次中斷請(qǐng)求就對(duì)毫秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加一，達(dá)到2次就對(duì)十毫秒位進(jìn)行加一，就是進(jìn)位0.01，然后按時(shí)鐘的取值范圍進(jìn)行進(jìn)位。 再看按鍵的處理。這六個(gè)鍵可以采用中斷的方法，也可以采用掃描的方法來(lái)識(shí)別。 設(shè)計(jì)中包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。其硬件電路主要有主控制器，顯示電路和回零、啟動(dòng)、查看、停表電路等。主控制器采用單片機(jī)STC89C52，顯示電路采用共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示計(jì)時(shí)時(shí)間，五個(gè)按鍵均采用觸點(diǎn)式按鍵。 2 硬件設(shè)計(jì) 2.1 單片機(jī)的選擇 本課題在選取單片機(jī)時(shí)，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇了STC公司的STC89C52。 STC公司的89系列單片機(jī)以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的電擦寫操作，低廉的價(jià)格、超強(qiáng)的加密功能，完全替代87C51/62和8751/52，低電壓、低電源、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封裝，有民用型、工業(yè)級(jí)、汽車級(jí)、軍品級(jí)等多種溫度等級(jí)，是當(dāng)今世界上性能最好、價(jià)格最低、最受歡迎的八位單片機(jī)。 STC89C52R為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。 單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu) STC89C52單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖2-1為引腳排列圖， 40條引腳說(shuō)明如下： 主電源引腳Vss和Vcc ① Vss接地 ② Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 ① XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 ② XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 圖2-1 單片機(jī)引腳圖 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp ① RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。 ② ALE/正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能） ③ 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 ④ /Vpp、/Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)/Vpp為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。 輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 ① P0口（P0.0 - P0.7）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。 ② P1口（P1.0 - P1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 ③ P2口（P2.0 - P2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 ④ P3口（P3.0 - P3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。CPU是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。 本設(shè)計(jì)采用STC的STC89C52微處理器，主要基于以下幾個(gè)因素： ① STC89C52為51內(nèi)核，仿真調(diào)試的軟硬件資源豐富。 ② 性價(jià)比高，貨源充足。 ③ 功耗低，功能強(qiáng)，靈活性高。 ④ DIP40封裝，體積小，便于產(chǎn)品小型化。 ⑤ 為EEPROM程序存儲(chǔ)介質(zhì)，1000次以上擦寫周期，便于編程調(diào)試。 工作電壓范圍寬：2.7V－6V，便于交直流供電。 2.2 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì) 對(duì)于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。對(duì)于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，而且液晶顯示作為一種被動(dòng)顯示，可視性差，不適合遠(yuǎn)距離觀看；對(duì)于具有驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)接口的液晶顯示模塊(字符或點(diǎn)陣)，一般多采用并行接口，對(duì)單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多；另外，STC89C52單片機(jī)本身無(wú)專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口。而數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件，具有亮度高、響應(yīng)速度快、防潮防濕性能好、溫度特性極性、價(jià)格便宜、易于購(gòu)買等優(yōu)點(diǎn)，而且有遠(yuǎn)距離視覺(jué)效果，很適合夜間或是遠(yuǎn)距離操作。因此，本設(shè)計(jì)的顯示電路采用7段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。 數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。由于本設(shè)計(jì)需要采用四位數(shù)碼管顯示時(shí)間，如果靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復(fù)雜。所以采用動(dòng)態(tài)顯示。 圖2-2 顯示電路基本原理圖 動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的公共陽(yáng)極位選線由另外的I/O口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺(jué)暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺(jué)。 2.3 按鍵電路的選擇與設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中有五個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)始、記錄、清除，方向和調(diào)整功能。這五個(gè)鍵可以采用中斷的方法，也可以采用查詢的方法來(lái)識(shí)別。系統(tǒng)采用的是掃描的查詢方法來(lái)識(shí)別按鍵的五個(gè)按鍵均采用低電平有效，具體電路連接圖如圖2-3所示。 當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，單片機(jī)的I/O口直接連接電源，因此需要接上拉電阻來(lái)進(jìn)行限流，本設(shè)計(jì)中選取阻值為2kΩ 的電阻作為上拉電阻，根據(jù)計(jì)算可知此時(shí)的灌電流為2.5mA看STC89C52的資料得知次電流在安全范圍內(nèi)，符合安全設(shè)計(jì)要求。 圖2-3 按鍵電路 2.4 時(shí)鐘電路的選擇與設(shè)計(jì) 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，89S52片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入和輸出端，89S52單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式與外部振蕩方式。外部方式的時(shí)鐘很少用，若要用時(shí)，只要將XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器就行。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。 時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號(hào)P1和P2供單片機(jī)使用。P1在每一個(gè)狀態(tài)S的前半部分有效，P2在每個(gè)狀態(tài)的后半部分有效。本設(shè)計(jì)采用的內(nèi)部振蕩方式，內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路如圖1-5所示。只要按照?qǐng)D2-4所示電路進(jìn)行設(shè)計(jì)連接就能使系統(tǒng)可靠起振并能穩(wěn)定運(yùn)行。圖中，電容器C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為5～33pF。但在時(shí)鐘電路的實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇其大小，并保證電路的對(duì)稱性，盡可能匹配，選用正牌的瓷片或云母電容，如果可能的話，溫度系數(shù)盡可能低。本設(shè)計(jì)中采用大小為30pF的電容和12MHz的晶振。 圖2-4 內(nèi)部振蕩電路 2.5 系統(tǒng)總電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總電路由以上設(shè)計(jì)的顯示電路，時(shí)鐘電路，按鍵電路和復(fù)位電路組成，只要將單片機(jī)與以上各部分電路合理的連接就組成了系統(tǒng)總電路。系統(tǒng)總電路圖如圖2-5所示。 STC89C52單片機(jī)為主電路的核心部分，各個(gè)電路均和單片機(jī)相連接，由單片機(jī)統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個(gè)電路的運(yùn)行工作。 STC89C52單片機(jī)提供了XTAL1和XTAL2兩個(gè)專用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個(gè)專用引腳即可為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖，但在焊接晶振電路時(shí)要盡量使晶振電路靠近單片機(jī)，這樣可以為單片機(jī)提供穩(wěn)定的始終脈沖。 圖2-5 系統(tǒng)總電路圖 復(fù)位電路同晶振電路，單片機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的硬件復(fù)位接口，并設(shè)置為高電平有效。 按鍵電路與單片機(jī)的端口連接可以由用戶自己設(shè)定，本設(shè)計(jì)中按鍵均設(shè)為低電平有效。 顯示電路由四位數(shù)碼管組成，采用動(dòng)態(tài)顯示方式，因此有8位段控制端和4位位控制端，八位段控制接P0口，P0.0~P0.7分別控制數(shù)碼顯示管的a、b、c、d、e、f、g、dp顯示，STC89C52的P0口沒(méi)有集成上拉電阻，高電平的驅(qū)動(dòng)能力很弱，所以需要接上拉電阻來(lái)提高P0的高電平驅(qū)動(dòng)能力，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管導(dǎo)通顯示。 通過(guò)以上設(shè)計(jì)已經(jīng)將各部分電路與單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計(jì)以大功告成，剩下的部分就是對(duì)單片機(jī)的編程，使單片機(jī)按程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能。 3 軟件設(shè)計(jì) 3.1 程序設(shè)計(jì)思想 本設(shè)計(jì)采用了C語(yǔ)言編寫，匯編語(yǔ)言由于采用了助記符號(hào)來(lái)編寫程序，比用機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制代碼編程要方便些，在一定程度上簡(jiǎn)化了編程過(guò)程。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是用符號(hào)代替了機(jī)器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對(duì)應(yīng)，基本保留了機(jī)器語(yǔ)言的靈活性。使用匯編語(yǔ)言能面向機(jī)器并較好地發(fā)揮機(jī)器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。 C語(yǔ)言具有下列特點(diǎn): 1. C是中級(jí)語(yǔ)言 它把高級(jí)語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)句與低級(jí)語(yǔ)言的實(shí)用性結(jié)合起來(lái)。C語(yǔ)言可以象匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作,而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。 2. C是結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言 結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言的顯著特點(diǎn)是代碼及數(shù)據(jù)的分隔化,即程序的各個(gè)部分除了必要的信息交流外彼此獨(dú)立。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。C 語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的,這些函數(shù)可方便的調(diào)用,并具有多種循環(huán)、條件語(yǔ)句控制程序流向,從而使程序完全結(jié)構(gòu)化。 3. C語(yǔ)言功能齊全 C語(yǔ)言具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型,并引入了指針概念,可使程序效率更高。另外C語(yǔ)言也具有強(qiáng)大的圖形功能,支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器。而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大,可以實(shí)現(xiàn)決策目的。 4. C語(yǔ)言適用范圍大 C語(yǔ)言還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)就是適合于多種操作系統(tǒng),如DOS、UNIX,也適用于多種機(jī)型。 3.2 主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)程序主要模塊由主程序、子程序、定時(shí)中斷服務(wù)程序。其中主程序是整個(gè)程序的主體。可以對(duì)各個(gè)中斷程序進(jìn)行調(diào)用。協(xié)調(diào)各個(gè)子程序之間的聯(lián)系。 系統(tǒng)（上電）復(fù)位后，進(jìn)入主程序，主程序流程圖如圖3-1所示。  開(kāi)始 倒計(jì)時(shí) 正計(jì)時(shí) 倒計(jì)時(shí)模式 鬧鐘模式 秒表模式 時(shí)間到 計(jì)時(shí)等于0 計(jì)時(shí)大于99s 報(bào)警提示 報(bào)警提示 報(bào)警提示 返回 返回 返回 圖3-1 主程序流程圖 3.3 中斷程序設(shè)計(jì) 現(xiàn)在方案中采用了定時(shí)中斷T0。CPU在響應(yīng)中斷時(shí)，先處理高級(jí)中斷，在處理低級(jí)中斷，若有多個(gè)同級(jí)中斷時(shí)，則按自然優(yōu)先順序處理。例如當(dāng)CPU正在處理一個(gè)中斷申請(qǐng)時(shí)，有出現(xiàn)了另一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)求，這是，CPU就暫停終止對(duì)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)較低的中斷源的服務(wù)，轉(zhuǎn)去響應(yīng)優(yōu)先級(jí)比它高的中斷請(qǐng)求，并為其服務(wù)。待服務(wù)結(jié)束，再繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)較低級(jí)的中斷服務(wù)程序。而當(dāng)CPU為級(jí)別高的終端服務(wù)程序服務(wù)時(shí)，如果級(jí)別低的中斷發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)CPU是不會(huì)響應(yīng)的，所以為了避免開(kāi)始和暫停兩個(gè)按鍵中的一個(gè)出現(xiàn)沒(méi)有響應(yīng)的情況，在進(jìn)行程序編輯時(shí)要注意對(duì)中斷的使用，避免出現(xiàn)中斷的嵌套。，合理分配中斷對(duì)本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。 另外由于數(shù)字式電子秒表的最小精度位10ms。定時(shí)器T0的定時(shí)周期也為10ms，為了使電子秒表暫停鍵按下后CPU能馬上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整 3.4程序模塊設(shè)計(jì)： #include //頭文件 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char //宏定義 sbit k1=P1^0; //開(kāi)始按鍵定義 sbit k2=P1^1; //復(fù)位按鍵定義 sbit k3=P1^2; //切換按鍵定義 sbit p1=P2^7; //位選定義 sbit p2=P2^6; //位選定義 sbit p3=P2^5; //位選定義 sbit p4=P2^4; //位選定義 sbit dp=P0^7; //“：”定義 int a,b,c,d; //數(shù)碼管顯示變量 long miao=0; //時(shí)間變量 int moshi=0;kaishi=0;count=0; //變量 uchar code LEDData[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}; //數(shù)碼管顯示段碼 /*****延時(shí)子程序*****/ void Delay(uint i) //顯示延遲 { while( i-- ); } void qudou(void) //去抖延遲 { int i; for(i=0;i<2400;i++); } /*****顯示子程序*****/ void xianshi() {p1=0;p2=0;p3=0;p4=0; //位選關(guān)閉 P0 =LEDData[a]; //發(fā)送數(shù)據(jù)段碼 p1=1;p2=0;p3=0;p4=0; //位選開(kāi) Delay(300); //顯示延遲 p1=0;p2=0;p3=0;p4=0; //位選關(guān)閉 P0 =LEDData[b]; //發(fā)送數(shù)據(jù)段碼 if(moshi==1) dp=0; else dp=1; p1=0;p2=1;p3=0;p4=0; //位選開(kāi) Delay(300); //顯示延遲 p1=0;p2=0;p3=0;p4=0; //位選關(guān)閉 P0 =LEDData[c]; //發(fā)送數(shù)據(jù)段碼 p1=0;p2=0;p3=1;p4=0; //位選開(kāi) Delay(300); //顯示延遲 p1=0;p2=0;p3=0;p4=0; //位選關(guān)閉 P0 =LEDData[d]; //發(fā)送數(shù)據(jù)段碼 p1=0;p2=0;p3=0;p4=1; //位選開(kāi) Delay(300); //顯示延遲 p1=0;p2=0;p3=0;p4=0; //位選關(guān)閉 } void shuju() //數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示代碼 { if(moshi==0) { a=miao/1000; b=miao%1000/100; c=miao%1000%100/10; d=miao%1000%100%10; } else { a=miao/60/10; b=miao/60%10; c=miao%60/10; d=miao%60%10; } } void key() //按鍵掃描 { if (k1==0) //開(kāi)始按鍵按下 { qudou(); //去抖延遲 if(k1==0) //確認(rèn)按下 { kaishi=!kaishi; //開(kāi)始暫停切換 }while(k1==0); //退出 } if (k2==0) //復(fù)位按鍵按下 { qudou(); //去抖延遲 if(k2==0) //確認(rèn)按下 { miao=0; //時(shí)間變成0 kaishi=0; //并且暫停 }while(k2==0); //退出 } if (k3==0) //切換按鍵按下 { qudou(); //去抖延遲 if(k3==0) //確認(rèn)按下 { moshi=!moshi; //顯示模式切換 }while(k3==0); //退出 } } /*****主函數(shù)*****/ void main(void) { TMOD = 0x01; //定時(shí)器中斷開(kāi)啟 TH0=0xb1; //20ms中斷一次 TL0=0xe0; EA = 1; ET0 = 1; TR0 = 1; while(1) //無(wú)限循環(huán) { key(); //按鍵掃描 shuju(); //數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 xianshi(); //數(shù)碼管顯示 } } void time0(void) interrupt 1 //定時(shí)器中斷 { TH0=0xb1; TL0=0xe0; if(kaishi==1) {count++; //count計(jì)數(shù)器 if(count==50) //計(jì)數(shù)50次，50*20ms=1000ms=1S {count=0; //計(jì)數(shù)器清零 miao++; //秒加1 if(miao>5999) miao=0; } } }  4 多功能秒表的安裝與調(diào)試 4.1 軟件的仿真與調(diào)試 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，它可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的主要特點(diǎn)總結(jié)后有以下四點(diǎn)：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合的功能。②支持目前主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。③提供了軟件調(diào)試功能，并可以與Keil 聯(lián)合仿真調(diào)試。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。在電子領(lǐng)域中也起到了很大的作用，它的出現(xiàn)仿真不需要先焊接電路，可以先仿真調(diào)試通過(guò)后在焊電路，節(jié)省了不少在硬件調(diào)試上所花的時(shí)間。 Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖4-1所示。它包括標(biāo)題欄、主菜單、狀態(tài)欄、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口等十幾個(gè)工具，方便了使用者的使用。 Proteus ISIS繪制原理圖的操作與Protel 99se繪制原理圖的操作基本相同，在這里就不再作贅述。下面拿本設(shè)計(jì)中的一個(gè)仿真例子作簡(jiǎn)述說(shuō)明。運(yùn)行Proteus ISIS后，繪制病床呼叫系統(tǒng)的原理圖。 首先打開(kāi)已經(jīng)畫好的proteus DSN文件，雙擊圖中的AT89S52芯片，就彈出一個(gè)窗口，在Program File項(xiàng)中通過(guò)路徑選擇在WAVE中生成的HEX文件，雙擊選中后確定，這樣仿真圖中的AT89S52芯片就已經(jīng)讀取了本設(shè)計(jì)中的HEX文件。單擊“三角形按鈕”進(jìn)行仿真。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的觀察來(lái)對(duì)程序進(jìn)行修改，最終使程序到達(dá)設(shè)計(jì)要求。 4.2 硬件的安裝與調(diào)試 按照之前設(shè)計(jì)好的數(shù)字電子秒表原理圖，詳細(xì)計(jì)算系統(tǒng)中各個(gè)元件的參數(shù)，選擇相應(yīng)器件，制作實(shí)際電路板。由于考慮到萬(wàn)能板大小的問(wèn)題及元件之間連線的方便，在焊接元器件前必須考慮元件的布局然后進(jìn)行實(shí)際操作。 制作好的電路板可以用萬(wàn)用表（200歐姆檔）的紅、黑表筆測(cè)試電路板的每條走線，當(dāng)其電阻非常小時(shí)，證明走線沒(méi)有斷開(kāi)，當(dāng)其電阻很大時(shí)，證明該條走線斷了，應(yīng)該重新走線，使電路板在電氣上得到正確地連接。選用萬(wàn)用表的20K歐姆檔，檢測(cè)電路中是否存在短路。因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管作為顯示 路，必須確保數(shù)碼管的公共端接的是高電平。 圖4-1 Proteus ISIS的工作界面 4.3 實(shí)物調(diào)試 圖4-2 實(shí)物正面圖 圖4-2 實(shí)物背面圖 圖4-2 實(shí)物調(diào)試圖 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)的多功能秒表是由STC89C52單片機(jī)、共陽(yáng)數(shù)碼顯示管、控制按鍵、三極管等器件構(gòu)成的，設(shè)有四位計(jì)時(shí)顯示，開(kāi)始、記錄、清零、方向、調(diào)整按鍵以及一個(gè)系統(tǒng)整機(jī)復(fù)位按鈕。計(jì)時(shí)精度能到達(dá)10ms，能調(diào)看記錄的計(jì)時(shí)時(shí)間，設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)，使用簡(jiǎn)單易懂。系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，線路簡(jiǎn)單、功能先進(jìn)，性能穩(wěn)定，程序精簡(jiǎn)。并給出了詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)方法。本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。所以采用匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，利用匯編語(yǔ)言面向機(jī)器并能較好的發(fā)揮機(jī)器的特性，得到較高的程序，同時(shí)匯編語(yǔ)言目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，能提高秒表的精度。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，復(fù)習(xí)鞏固我們以前所學(xué)習(xí)的數(shù)字、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)原理及接口等課程知識(shí)，加深對(duì)各門課程及相互關(guān)系的理解，并成功使用了Keil、Protel 99se和Proteus ISIS三款電子軟件，使理論知識(shí)系統(tǒng)化、實(shí)用化，系統(tǒng)地掌握微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)較強(qiáng)的編程能力、開(kāi)發(fā)能力。 同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我也發(fā)現(xiàn)了本系統(tǒng)的許多不足和可以改進(jìn)的地方。但因時(shí)間緊迫等原因沒(méi)能改進(jìn)。本設(shè)計(jì)的數(shù)字電子秒表缺少對(duì)多次計(jì)時(shí)時(shí)間進(jìn)行記錄的功能。應(yīng)給在單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)多設(shè)置一些存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)多次計(jì)時(shí)時(shí)間。并在程序中編入對(duì)多次計(jì)時(shí)時(shí)間的調(diào)用顯示。雖然存在不足，但本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的多功能秒表仍具有它的實(shí)用性。  指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)： 評(píng)閱老師（簽名）： 日期： 評(píng)閱成績(jī)（五級(jí)制）：