电子秒表的设计
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单片机实习
实习报告
设计题目：电子秒表的设计
实现功能：1、数码管显示时间范围为：0~99.99秒。
2、两个按钮实现复位、开始和暂停功能。
一、 系统实现
电路图设计
硬件选型
(1)单片机简介 STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。STC89C51主要功能如表1所示
表1：STC89C51主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统 4K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口 256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz
2个串行中断 可编程UART串行通道
2个外部中断源 共6个中断源
2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
STC89C52引脚介绍
① 主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
GND(Pin20)：接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
P0口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7
作频率35Mhz，6T/12T可选。 EA/VP31X119X218RESET9P37/RD17P36WR16P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30P31/TXD11P30/RXD10GND20VCC40U1STC89C52
图1 STC89C51 DIP封装图
最小系统包括单片机及其所需的必要的电源、时钟、复位等部件，能使单片机始终处于正常的运行状态。电源、时钟等电路是使单片机能运行的必备条件，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。
STC89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用STC89C52单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，结构如图2-3所示，由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
图2 单片机最小系统原理框图
（2）晶体振荡电路
STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式如图2-4所示。在STC89C51单片机内部有一振荡电路，只要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚外接石英晶体(简称晶振)，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。图中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5~30pF，典型值为30pF。晶振CYS的振荡频率范围在1.2~12MHz间选择，典型值为12MHz和11.0592MHz。
这里，我们选用51单片机11.0592MHZ的内部振荡方式，电容器C1，C2起稳定振荡频率，快速起振的作用，C1和C2可在20-100PF之间取,这里取30PF，时钟电路
复位电路 STC89C51单片机 I/O口 接线时要使晶体振荡器Y1尽可能接近单片机。
Y111.0592MHzC230pFC330pF1819
图3 STC89C51内部时钟电路
（3）复位电路
当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作(若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态)。
这里采用上电+按键复位电路，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使用使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作。这不仅能使单片机复位，而且还能使单片机的外围芯片也同时复位。当程序出现错误时，可以随时使电路复位。这里使用复位按键作为清零按键。
R110kC110uFS4VCC9
图4 STC89C51复位电路
(4)显示电路
显示电路既可以选用液晶显示器，也可以选用数码管显示。我们采用的是数码管显示电路。用4个共阴极LED显示，LED是七段式显示器，内部有7个条形发光二极管和1个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。
在用数码管显示时，我们有静态和动态两种选择，静态显示程序简单，显示稳定，但是占用端口比较多；动态显示所使用的端口比较少，可以节省单片机的I/O口。 在设计中，我们采用LED动态显示，用P0口输送断码，用P2口输送位码。由于P0口的输出级是开漏电路，用它驱动时需要外接上拉电阻才能输出高电平。此外，为了减少电路走线交叉，方便电路板布线，因此修改常规的接线法，需要编制出相应的“显示码表”。
（5）键盘电路
在按键电路中，我们可以在I/O口上直接接按键，或者通过I/O口设计一个键盘，然后通过键盘扫描程序判断是否有键按下等。在这里，由于我们所用的按键较少，且系统是一个小系统，有足够的I/O口可以使用，为了使电路简单，我们采用的按键电路，用部分P3口做开始和暂停。
（6）上拉电阻介绍
其实排阻就是由8个电阻组成的，其中一端全部接在一起，103为8个10K电阻，102为8个1K电阻，他们在电路中起到“上拉”的作用，又称上拉电阻。
上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平,电阻同时起限流作用,下拉同理.
上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流,弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分,对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。
上拉，就是把电位拉高，比如拉到VCC
下拉，就是把电压拉低，拉到GND
一般就是刚上电的时候，端口电压不稳定，为了让他稳定为高或低，就会用到上拉或下拉电阻。
有些芯片内部集成了上拉电阻（如单片机的P1、2、3口），所以外部就不用上拉电阻了。但是有一些开漏的（如单片机的P0口），外部必须加上拉电阻。
元件清单
软件流程图
软件编程
K1 BIT P3.2 开始
系统初始化
扫描显示 延时5ms
按键扫描 定时开始
结束 按键=0？
返回 按键开始
定时关闭
按键取反 KEY_NUM EQU 32H
DISP_DIGIT EQU 33H
DISP_SEL EQU 34H
BUFPT EQU 35H
DISP_BUF EQU 5EH
ORG 00H
JMP MAIN
ORG 0BH
LJMP TIME0_INT
ORG 40H
MAIN:ACALL TIME0_INIT
MOV SP,#70H
MOV DISP_BUF,#00H
MOV DISP_BUF+1,#00H
MOV DISP_BUF+2,#00H
MOV DISP_BUF+3,#00H
START:ACALL DISP
ACALL KEY
AJMP START
TIME0_INIT:MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#0DCH
MOV TL0,#00H
SETB EA
SETB IT0
SETB ET0
RET
KEY: JB K1,KEY_RET
ACALL DELAY_5ms
