用LED数码管显示的秒表设计

计算机科学与工程系实验报告实验题目：制作一个LED数码管显示的秒表班级：姓名：学号：日期：一、实验目的掌握单片机使用定时计数器控制LED数码管的设计与软件编程二、实验要求1、用2位数码管显示计时时间，最小计时单位为“百毫秒”，计时范围0.1～9.9s；2、当第1次按下并松开计时功能键时，秒表开始计时并显示时间；3、第2次按下并松开计时功能键时，停止计时，计算两次按下计时功能键的时间，并在数码管上显示；4、第3次按下计时功能键，秒表清0，再按1次计时功能键，重新开始计时。

5、如果计时到9.9s时，将停止计时，按下计时功能键，秒表清零，再按下重新开始计时。

三、实验要求提交的实验报告中应包括：电路原理图、实验设计思路、C51源程序（含注释语句）、运行效果（含运行截图与说明）、实验小结三、硬件电路原理图的设计四、编程思路及C51源程序编程思路：使用外中断服务处理程序处理按键，内部设计一个计数器，记录按键按下的次数，根据按键次数完成相应的功能。

用数码管显示计时时间，根据按键的次数以及其功能来显示数字。

#include<reg51.h> //包含8051单片机寄存器定义的头文件unsigned char code discode1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef} unsigned char code discode2[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsigned char timer=0; //记录中断次数unsigned char second; //存储秒数unsigned char key=0; //记录按键次数main() //主函数{TMOD=0x01; //定时器T0方式1定时ET0=1; // 允许定时器T0中断EA=1; // 总中断允许second=0; //设初始值P0=discode1[second/10]; //显示秒位P2=discode2[second%10]; //显示0.1S位while(1) //循环{if((P3&0x80)==0x00) //当按键被按下时{key++; //按键次数加一switch(key) //根据按键次数分三种情况{case 1: //第一次按下为启动秒表表示TH0=0xee; //TL0=0x00; //TR0=1; //break; //case 2: //按下两次暂停秒表TR0=0; //break; //case 3: //按下三次秒表清零key=0; //second=0; //P0=discode1[second/10]; //P2=discode2[second%10]; //break;}while((P3&0x80)==0x00); //如果按键时间过长在此循环}}}}void int_t0() interrupt 1 using 0 //定时器T0中断子程序{TR0=0; //停止计时，执行以下操作（计时出现误差）TH0=0xee; //向TH0写入初值的高8位TL0=0x00; //向TL0写入初值的低8位，定时5mstimer++; //记录中断次数if (timer==20) //中断20次，20*5ms=100ms=0.1s{timer=0; //中断次数清0second++; //加0.1sP0=discode1[second/10]; //根据计时时间，即时显示秒位P2=discode2[second%10]; //根据计时时间，即时显示0.1s位}if(second==99) //当计时到9.9s时{TR0=0; //停止计时second=0; //秒数清0key=2; //按键数置2，当再次按下按键时，key++,即key=3，秒表清0复原}else //计时不到9.9s时{TR0=1; //继续计时}}五、仿真运行效果展示1、第一次按键，秒表开始计时，并计时到9.92、2次按键，停止计时，将计时的时间值送到数码管显示3、第3次按下计时功能键，秒表清零六、实验小结在实验的过程中，出现过几次错误，自己对理论知识了解的还不够透彻，所幸，通过自己思考解决了。

LED秒表计时器实验实验目的：1、掌握QuartusII6.0等EDA工具软件的基本使用；2、熟悉VHDL硬件描述语言编程及其调试方法；3、学习用FPGA控制LED电路实现显示器设计。

实验内容：基于LED显示器可以进行电子表、秒表计时器、出租车计价器、频率计等复杂电路系统设计，本实验以秒表计时器为例，继续介绍Quartus编程环境以及VHDL语言与原理图混合编程应用。

仅给出设计思路和必要的程序，请大家参照LED译码器实验的步骤完成。

本秒表计时器用于体育竞赛及各种要求有较精确时的各领域。

此计时器是用VHDL语言描述的在FPGA上实现。

它具有开关、计时、时钟和显示功能。

计时器的设计功能：（1）精度应大于1/100s（2）计时器的最长计时时间为1小时，在一般的短时间计时应用中，1小时应该足够了。

为此需要一个6位显示器，显示最长时间为59分59.99秒。

（3）设置复位和启/停开关复位开关用来使计时器清0。

启/停开关的使用方法与传统的机械计时器相同，即按一下启/停开关，启动计时器开始计时，再按一下启/停开关计时终止。

复位开关可以在任何情况下使用，即使在计时过程中，只要按一下复位开关，计时进程应立即终止，并对计时器清零。

整体设计方案：为了便于描述，将整个计时控制芯片分成4个子模块：分频器子模块（fpq）,十进制计数器子模块（cnt10）,六进制计数器子模块（cnt6）,和译码显示子模块（decorder4_7）,各模块之间信号连接关系的方框图如下：程序设计：各模块程序及生成的符号文件如下：1、分频器子模块fpq模块设计--本程序实现由4MHz晶振分频得到100Hz计数脉冲信号--分频数计算：4000000/100=40000library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fpq isgeneric(framlenr:integer:=40000);Port (clk:in std_logic;bclk:out std_logic);end fpq;architecture Behavioral of fpq isbeginprocess(clk)variable cnt:integer;beginif rising_edge(clk) thenif cnt>=framlenr then cnt:=0; bclk<='0';elsif cnt>=framlenr/2 then cnt:=cnt+1;bclk<='1';else cnt:=cnt+1; bclk<='0';end if;end if;end process;end Behavioral;生成的符号：2、十进制计数器子模块（cnt10）.LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cnt10 ISPORT (reset,en,clk:IN STD_LOGIC;carry:OUT STD_LOGIC;q :OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END CNT10;ARCHITECTURE rtl OF cnt10 ISSIGNAL qs :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL ca :STD_LOGIC;BEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF(reset='1')THENqs<="0000";ELSIF(en='1') THENIF(qs="1001") THEN --计数到9qs<= "0000";ca<='0';ELSIF(qs="1000") THEN --计数到8qs<= qs+1;ca<='1';ELSE qs<= qs+1;ca<='0';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(ca)BEGINq<=qs;carry<=ca AND en;END PROCESS;END rtl;生成的符号：仿真波形：1、六进制计数器子模块（cnt6）LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY cnt6 ISPORT (reset,en,clk:IN STD_LOGIC;carry :OUT STD_LOGIC;q :OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END CNT6;ARCHITECTURE rtl OF cnt6 ISSIGNAL qs :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL ca :STD_LOGIC;BEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THENIF(reset='1')THENqs<="0000";ELSIF(en='1')THENIF(qs="0101") THENqs<= "0000";ca<='0';ELSIF(qs="0100") THENqs<= qs+1;ca<='1';ELSEqs<=qs+1;ca<='0';END IF;END IF;END IF;END PROCESS;PROCESS(ca,en)BEGINq<=qs;carry<=ca AND en;END PROCESS;END rtl;生成的符号：仿真波形：4、译码显示子模块（decorder4_7）参考实验一5、顶层文件设计完整的顶层原理图如图所示：按图完成电路设计，编译通过正确后，分配器件管脚，如下表格：分配完管脚信息，再次编译使之生效，最后下载程序到FPGA实验箱进行结果验证。

LED数码管秒表的制作
一、课程设计要求及原始资料:
制作一个LED数码管显示的秒表，用2位数码管显示计时时间，最小计时单位为“百毫秒”，计时范围0.1～9.9s。

当第一次按下并松开计时功能键时，秒表开始计时并显示时间；
当第二次按下并松开计时功能键时，停止计时，计算两次按下计时功能键的时间，并把时间值送入数码管显示；
当第三次按下计时功能键时，秒表清零，等待下一次按下计时功能键。

如果计时到9.9s时，将停止计时，按下计时功能键，秒表清零，再按下重新开始计时。

二、课程设计进度：
三、主要参考文献：
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2010
[2]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2008
[3]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].北京：人民邮
电出版社，2013
专业班级学生课程设计工作起止时间
课程设计评语。

单片机课程设计说明书课题名称专业电气工程学生姓名班级学号指导教师完成日期2012年6月10日LED数码管秒表设计目录1 概述----------------------------------------------------------------31.1 总体设计方案------------------------------------------3 1.2 硬件设计与焊接----------------------------------------3 1.3 软件设计方案------------------------------------------32 系统总体方案及硬件设计----------------------------------42.1 硬件总体设计------------------------------------------4 2.2 单片机基本电路设计------------------------------------6 2.3 秒表时间显示电路设计----------------------------------7 2.4 独立按键电路设计--------------------------------------9 2.5 蜂鸣器电路设计---------------------------------------103 软件设计-------------------------------------------------11 3.1 程序设计思路-----------------------------------------11 3.2 秒表程序构成-----------------------------------------11 3.3 源程序代码与流程图-----------------------------------124 实验仿真-------------------------------------------------145 设计总结-------------------------------------------------15附录1-----------------------------------------------------------------16附录2-----------------------------------------------------------------22附录3-----------------------------------------------------------------23盐城工学院课程设计说明书（2012）1 概述1.1 总体设计方案先进行系统板的基本焊接，即先将晶振电路和复位电路焊接完成。

一、设计题目和要求： (1)二、设计目的： (2)三、设计内容： (2)四、课程设计心得体会 (26)五、参考文献 (27)六、课程设计指导教师评审标准及成绩评定 (28)附件1：秒表原理图（实际接线图） (30)附件2:仿真图1 (31)附件3:仿真图2 (32)一、设计题目和要求：题目三：秒表应用AT89C51的按时器设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时刻为（）（）〜99s,每秒自动加1,设计个“开始”键，按下“开始”键秒表开始计时。

设计一个“复位”键，按下“复位”键后，秒表从()开始计时。

任务安排：李座负责绘制电路原理图；梁宗林负责搜集资料及电子版整理；付忠林负责程序和仿真。

二、设计目的：1.进一步掌握AT89C51单片机的结构和工作原理；2.掌握单片机的接口技术及外围芯片的工作原理及控制方式；3.进一步掌握单片机程序编写及程序调试进程，掌握模块化程序设计方式；4.掌握PROTEUS仿真软件的利用方式；5.掌握LED数码管原理及利用方式。

6.掌握按时器、外部屮断的设置和编程原理。

7.通过这次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

8.该课程设计通过单片机的按时器/计数器按时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零、复位功能, 并同时能够用数码管显示。

三、设计内容：了解8051芯片的的工作原理和工作方式，利用该芯片对LED数码管进行显示控制，实现用单片机的端口控制数码管，显示分、秒，并能用按钮实现秒表起动、停止、清零功能，精准到1秒。

AT89C51单片机的主要工作特性：•内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次；•内含28字节的RAM；•具有32根可编程I/O线；•具有2个16位可编程按时器；•具有6个屮断源、5个屮断矢量、2级优先权的屮断结构；•具有1个全双工的可编程串行通信接口；•具有一个数据指针DPTR;•两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式；•具有可编程的3级程序锁定定位；AT89C51的工作电源电压为5 （1土）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz.AT89C51各部份的组成及功能：中断控制内部总线总线扩展控制器可编程串行口外部中断扩展控制POPl P2 P3 RXD TXD——1.单片机的屮央处置器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部份。

沈阳工程学院课程设计摘要摘要本文提出了一个利用微机原理与接口技术完成秒表的设计方案，该方案主要是选择8254A的计数器0进行100ms的定时，其输出于OUT0与8259的IRQ7相连，当定时到100ms 的时候产生一个中断信号，在中断服务程序进行秒的计数，并送入相应的存储单元；8255的A口接七段数码管的位选信号，B口接七段数码管的段选信号，C口上面接键盘，通过键盘控制暂停计时、继续计时。

秒，毫秒的数值通过对8255的编程可以显示在七段数码管上面。

通过对一个基于微型计算机的能实现电子时钟的设计学习，详细介绍了微型计算机原理控制的应用中的数据转换显示，LED显示原理，微型计算机控制的定时中断原理。

从而达到学习、了解微机原理控制的相关指令在各方面的应用。

系统由8254、8255、8259等构成，能实现秒表显示的功能，能进行秒、毫秒的显示。

关键词：定时器8254A，并行通信接口芯片8255，七段数码管。

目录摘要 (I)第1章概述 (1)1.1 设计题目 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 设备器材 (1)1.4 任务分析 (1)第2章设计原理 (3)2.1 设计原理 (3)2.2 元器件功能特性 (3)2.2.1 8255简介 (3)2.2.2 8259简介 (5)2.2.3 8254简介 (6)2.2.4 七段LED数码管及其接口 (8)第3章系统设计 (9)3.1 硬件设计 (9)3.2 软件设计 (9)第4章系统实现 (11)4.1 概述 (11)4.2 程序模块 (11)4.2.1 主程序模块 (11)4.2.2 显示模块 (12)4.2.3 小键盘模块 (13)4.2.4 定时模块 (13)4.2.5 中断处理模块 (14)第5章遇到的问题及解决方法 (15)5.1 遇到的问题 (15)5.2 解决的方法 (15)总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)A1.1 源程序代码 (20)第1章概述1.1 设计题目用七段LED数码管显示秒表1.2 设计目的《微型计算机原理及应用》是一门实践性较强的课程，让学生在学完该课程之后，进行一次课程设计，使学生将课堂所学的知识和实践有机结合起来，初步掌握计算机应用系统设计的步骤和接口设计的方法，提高分析和解决实际问题的能力。

LED数码管秒表的制作
一、课程设计要求及原始资料:
制作一个LED数码管显示的秒表，用2位数码管显示计时时间，最小计时单位为“百毫秒”，计时范围0.1～9.9s。

当第一次按下并松开计时功能键时，秒表开始计时并显示时间；
当第二次按下并松开计时功能键时，停止计时，计算两次按下计时功能键的时间，并把时间值送入数码管显示；
当第三次按下计时功能键时，秒表清零，等待下一次按下计时功能键。

如果计时到9.9s时，将停止计时，按下计时功能键，秒表清零，再按下重新开始计时。

二、课程设计进度：
三、主要参考文献：
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2010
[2]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2008
[3]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计[M].北京：人民邮
电出版社，2013
专业班级学生课程设计工作起止时间
课程设计评语。

电子线路CAD训练报告专业新能源科学与工程学生姓名陈家蓓班级能源131学号1310604123指导教师张兰红完成日期2016年1月22日目录1 训练目的 (1)2 训练内容 (1)3 训练要求 (1)4 电路原理图的绘制 (1)4.1原理图的设计流程 (2)4.2建立元件库的过程 (3)4.2.1创建原理图元件库文件 (3)4.2.2添加元件 (3)4.2.3提取原理图文件 (4)5 PCB图的绘制 (4)5.1 PCB图的设计流程 (4)5.2 PCB图建立元件库的过程 (5)6 调试与实验结果 (7)6.1 静态检查 (7)6.2 通电检查 (8)6.3 实验结果 (9)7. 结束语 (10)附录1：用LED数码管显示的秒表设计电路原理图 (12)附录2：用LED数码管显示的秒表设计PCB图 (13)附录3：用LED数码管显示的秒表设计元器件目录表 (14)电子线路C AD训练1训练目的(1) 掌握Altium Designer软件的操作。

(2) 学会用SCH原理图来描述电路，深入理解电路设计的流程和方法，掌握简单PCB板绘制方法和设计生产工艺，通过训练，能够独立进行电路图的绘制。

(3) 掌握焊接技术，简单电路元器件装配(4) 培养从事科学实验的技能、技巧，提高分析和解决问题的能力，培养学生的实践和创新能力。

2 训练内容(1) 针对“用LED数码管显示的秒表设计”，用Altium Design软件设计电路原理图与PCB图各一张。

(2) 将所设计的PCB板交给厂家加工。

(3) 借助于单片机课程设计时所做的Proteus仿真、C51设计软件和多孔板实物，在加工好的PCB板上焊接、调试，获得调试成功的实物一份。

3 训练要求运用Altium Designer软件绘制课题的SCH电路原理图，建立SCH库文件，生成网络表并能够分析网络表，建立PCB文件并设置相应的工作环境，建立PCB库文件并能够封装，正确地导入网络表，对PCB进行布局布线，最后导出导入文件。

《接口及控制技术》课程设计报告课程设计题目：秒表姓名：专业班级：指导教师：成绩：时间：2010-12-10一、设计要求用AT89C51设计一个2位的LED数码显示作为“秒表”：显示时间为00—99秒，每秒自动加1，另设计一个“开始”键和一个“复位”键。

二、实验原理题目难点在于通过对键盘的扫描对时钟的走时/停止进行控制，项目采用定时器T0作为计时器，每10ms发生一次中断，每100次中断加1s。

在此期间，如“开始”按键按下，程序方将TR0置为1，从而开启中断，时钟开始走时；如“复位”按键按下，程序将TR0置为0，同时将存储时间的变量清零，从而中断停止，并实现复位。

本题目采用专用数码管显示控制芯片MAX7219。

MAX7219是美国MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极显示驱动器，该芯片最多可驱动8位7段数字LED显示器或个LED 和条形图显示器。

其引脚图及引脚功能参见有关参考资料。

三、实验目的1、通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步的了解。

2、掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。

3、通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。

四、意义该实验通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的计时、暂停、清零功能，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义。

五、实验内容用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”，显示时间为00~99秒，每秒自动加一。

另设计一个“开始”K1按键和一个“复位”K2按键。

按键K1同时具有“暂停”功能。

按键说明：按“开始”K1按键，开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加一；再次按K1按键，系统暂停计数，数码管显示当时的计数；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00。

六、电路原理仿真图将硬件连线按上图所示连接，该实验要求进行计时并在数码管上显示时间，则可利用DVCC系列单片机微机仿真实验系统中的芯片AT89C51中的P1.0管脚做为外部中断0的入口地址，并实现“开始”按键的功能；将P3.3做为外部中断1的入口地址，并实现“清零”按键的功能.；定时器T0作为每秒加1的定时器。

课程设计说明书用LED数码管显示的秒表设计专业新能源科学与工程学生姓名班级学号指导教师完成日期用LED数码管显示的秒表设计摘要：对采用LED数码管显示的秒表进行了设计。

所设计的秒表，可通过两位数码管显示00-59。

每秒自动加一。

在对系统功能分析的基础上，采用AT89C52单片机。

相对而言比较简单，贴近书本，比较熟悉。

对所要实现的功能也能很好地满足，焊接也比较简单。

设计主要采用硬件和软件两部分。

硬件包含数码管按钮模块、单片机控制模块、数码管显示模块、驱动电流放大模块。

按钮模块采用独立式按键，控制模块选用AT89C52单片机，显示模块采用两位数码管，放大模块选用NPN三极管。

软件采用模块化的程序，分为主程序和定时器计时服务子程序。

在多孔板上制作了LED数码管显示的秒表，使用protus完成了系统仿真，对硬件和软件部分分别进行了调试，进行了软硬件联调，最后调试成功样机实物，完成了毕业设计任务书的要求。

关键词：单片机；数码管；秒表A stopwatch design with LED digital tube displayAbstract: For the LED digital tube display of a stopwatch is used for design. The stopwatch, designed by two digital tube display 00 ~ 59. Automatically add a per second.On the basis of the analysis of system function, using the AT89C52 single chip microcomputer. Relatively simple, close to the book, familiar with. To in order to realize the function also can well satisfy, welding is more simple. The design mainly adopts two parts of hardware and software. Hardware consists of digital tube button module, single-chip microcomputer control module, digital tube display module, the drive current amplifier module. Button module USES the independent type key, choose AT89C52 single chip microcomputer control module, using two digital tube display module, amplifier module selects the NPN transistor. Software adopts the modular program, main program and timer timing service subroutine.On the perforated plate made of LED digital tube display a stopwatch, use protus completed system simulation, the hardware and the software part, has carried on the debugging, the software and hardware alignment, the final debugging success physical prototype, completed the graduation design specification requirements.Key Words:Single chip microcomputer; Digital tube; A stopwatch.用LED数码管显示的秒表设计目录1. 概述 (1)1.1 课题研究背景与意义 (1)1.2 课题设计内容 (1)2. 系统设计 (1)2.1 设计方案论证 (1)2.2 系统硬件设计 (2)2.2.1 主控模块 (2)2.2.2 秒表按钮模块 (4)2.2.3 LED数码管显示模块 (5)2.2.4 放大模块 (6)2.3.1 主程序模块 (6)2.3.2 定时器中断程序 (6)3. 系统调试 (8)3.1 硬件调试 (8)3.1.1 静态检查 (8)3.1.2 通电检查 (8)3.2 软件调试及软硬件联调 (8)3.2.1仿真调试 (8)3.2.2 实物调试 (9)3.2.3 实验结果 (9)4. 结束语 (11)附录1：用LED数码管显示的秒表设计原理图图纸 (15)附录2：用LED数码管显示的秒表设计的元器件目录表 (16)附录3：用LED数码管显示的秒表设计程序清单 (17)盐城工学院课程设计说明书( 2015)用LED数码管显示的秒表设计1.概述1.1 课题研究背景与意义随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。