基于ATC5的电子秒表设计报告

1、基于AT89C52的电子秒表设计报告 所 在 学 院 ：微电子与固体电子学院 所 在 专 业：固体电子工程 小 组 成 员：余希猛衡相文何彬德完 成 日 期：2013年4月20日摘要随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测技术不断更新。单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，主要包括CPU、随机存储器、只读存储器、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件。本文设计的主要思路是采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器，LED数码显示器，ISD1420语音芯片，设计具有计时和闹铃以及语音播报功能的电子秒表。正文中首先介绍了系统硬件的设计思路

2、以及工作原理，电子秒表按键功能，其次简单阐述了程序的流程、程序各功能模块的分析和实现过程，最后简单总结了本次设计的难点、关键点以及收获的经验。关键词：单片机，LED数码管显示器 ，AT89C52目 录1 绪论41.1 引言41.2 器件选择41.3 设计方案41.4 方案论证52 功能概述63 硬件设计83.1处理器设计83.2 电路设计94 软件设计105 测试数据与理论分析-156 总结161绪论1.1 引言单片机自问世以来，以其良好性能，价格低廉等特点。越来越被人们重视。此次的电子秒表设计，我们决定采用STC系类的52单片机，作为电路的中央处理芯片。1.2 器件选择中央处理芯片：STC8

3、9C52RC。显示器：8段数码管。语音芯片：ISD1420。以及各种电阻，电容，74系列芯片。1.3 设计方案方案一：采用PIC单片机控制数码管。Microchip公司PIC系列单片机是近年来重点发展的单片机系列产品，品种最为丰富，其性能比低档产品有所提高，增加了中断功能，带A/D，内部E2PROM数据存储器，双时钟工作，比较输出，捕捉输入，PWM输出， LCD驱动等等，其封装从8脚到68脚，可用于高、中、低档的电子产品设计中,价格适中，广泛应用在各类电子产品中。方案二：采用C52单片机控制数码管。为了使电子秒表功能更好。我们决定采用8个8段数码管，这样做使得电子秒表更加美观，对时间的读取更加

4、方便明了。同时对时间精确更提高一步，精确到1毫秒。电路外设置8个按键，起到控制电子秒表实现不同功能。另外添加了几个LED二极管，用来提示使用者当前电子秒表处于什么状态。闹铃方面，除了使用者自己定下的时间外，电路本身会在整时自动报时，例如，当电子秒表计时到10-00-00，即10分钟时。闹铃响起，LED灯点亮。方案三：采用555定时器控制数码管。由555定时器构成的多谐振荡器，是一种信号比较好的时钟发生器。主要由555定时器，电容，电阻构成。调节电位器，就可以获得一定频率的波信号。然后输入计数器，使计数器开始计数。1.4 方案论证方案一：使用PIC单片机控制数码管。PIC系列单片机的性能虽然比其

5、他的系列单片机更好，但是由于我们小组本来一直在使用C51的开发板，而没有PIC的开发板。并且再次学习PIC的开发板，时间上也有些紧急。所以我们最终就决定还是使用C51单片机来完成本次的设计。方案二：使用C52单片机控制数码管。使用C52单片机需要用C语言编程序，考虑到我们上学期对C语言有了初步的学习，有一定的基础。所以这个方案一开始就吸引了我们。然后我们正好也有C51单片机的开发板，这让我们再一次中意这个方案。排除这些因素，C51单片机本身的一些优势也是不错的。通过外接两个74HC573芯片，可以很好的方便控制8个数码管。而且在硬件电路的焊接方面也是很方便的。所以我们通过比较论证，最终还是决定

6、采用方案二。方案三：使用555定时器控制数码管。555定时器通过外部电容与电阻的搭配产生固定的频率，来控制计数器实现电子秒表功能。使用此方案能够获得较精确的计数时间，使得电子秒表的精确度能更好。但是经过我们小组的商议，一致认为该方案的硬件方面有较大的难度。每个数码管都需要一个555定时电路。在焊电路时容易发生一些意想不到的问题。所以我们决定不采用此方案。2功能概述此次设计的功能实现主要依靠电路外围的8个输入按键。现在主要对这8个按键的各自功能，以及先后按下的不同现象进行叙述。（1）当电路接通电源后,将有一段音乐：世上只有妈妈好。大概10秒钟会结束音乐播放，音乐结束后，8段数码管将显示 “HEL

7、LO”字符。提醒使用人员进入操作任务。此时可有两种选择：a按下K2键，或者b按下K1键。其中K1是进入计时状态，K2是进入调用数据状态。（注：若想要调用数据，需要在计时前执行。）a 当使用人员按下k2键时：数码管进入调用数据状态。由于在单片机程序中，秒表存储了5组数据，分别为10-10-00 , 20-20-00 ，30-30-00 ，40-40-00 ，50-50-00.所以当按下k2键一次时，调用出 10-10-00，当按下两次时，调用出 20-20-00,以此类推。当调出50-50-00后，再按两次，调用数据重新回到10-10-00，依次循环。调用完成后。按下k1键确认。此时可以再用K5

8、，K6，K7，K8来调节时间。然后再按下k3键，计时开始。b 当使用人员不想调用数据时，可以按下K1键：数码管显示 00-00-00,此时使用人员可根据自己意愿，选择定下闹铃时间，或者进入计时开始。若想要定下闹铃时间，就可以按下k2键。红灯提示进入设置闹铃状态。然后通过k5,k6,k7,k8四个键调节闹铃时间。其中k5键是使秒钟数递减，即每按一下k5，就使秒钟数减1；k6键是使秒钟数递增；k7键是使分钟数递减；k8键是使分钟数递增。当使用者确定好闹铃时间后，再按下k1键，数码管清零。此时闹铃时间就设置好了。然后按下k3键。计时开始。计时到达闹铃时间时，蜂鸣器鸣叫0.5秒，同时黄灯亮起。语音播报

9、闹铃时间。（2） 当数码管处于计时状态时。按下k4键时，计时停止，并保留当前的时间。再按下k3键时，计时重新从保留的时间处开始。可反复操作。无论数码管是处于计时状态，还是暂停状态，只要按下k1键，数码管就会全部清零。下面再对八个按键进行归纳说明一下：K1键：主要起到清零的作用，当调用数据完毕，定时完毕后，也需要按下K1键，然后再执行计时或设置计时起点的功能。K2键：主要起到调用数据与定闹铃的作用。在数码管显示“HELLO“字样时按K2键进入调用数据状态，在数码管显示”00-00-00“字样时按K2键进入定闹铃状态。K3键：起到开始计时的作用。即在一定情况下，按下K3键就可以进入计时状态。K4键

10、：起到暂停计时的作用。即当电子秒表正在计时时，按下K4键就可以使计数暂停。K5键：设置时间，使秒钟数递减。K6键：设置时间，使秒钟数递增。K7键：设置时间，使分钟数递减。K8键：设置时间，使分钟数递增。硬件按键的连接及布局:K7 K5 K3 K1K8 K6 K4 K23硬件设计3.1 处理器设计（a）AT89SC52的最基本电路图。（b）AT89SC52的其他引脚连接。 P0口：连接到两个74HC573上，起到控制数码管的段选和位选的作用。 P1口：连接到两个74HC377上，起到控制录放音芯片的作用。 P3口：连接到8个按键。用来控制秒表的工作。（c）注意问题。 上拉电阻的连接。STC系列芯

11、片中，有的IO口需要接上拉电阻，而有的IO口就不需要。比如P1口作为输出端口时必须接上拉电阻。这种小问题是必须要注意的。不然会很难检测出问题的。（a）放音电路图（b）数码管电路图4 软件设计调用数据程序 if(key1=0) DelayMs(20); while(p) if(key0=0) a=0;n=1;m=0;p=0;d=1; diaoyong(); switch(e) case 2: hour=10;minute=10;second=0;break; case 3: hour=20;minute=20;second=0;break; case 4: hour=30;minute=30;s

12、econd=0;break; case 5: hour=40;minute=40;second=0;break; case 6: hour=50;minute=50;second=0;break; default:break; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMaseco

13、nd/10; TempData7=dofly_DuanMasecond%10； 闹钟程序while(n) if(key1=0) ding2=0; while(d) H=hour;M=minute; TempData0=dofly_DuanMahour/10; TempData1=dofly_DuanMahour%10; TempData2=0x40; TempData3=dofly_DuanMaminute/10; TempData4=dofly_DuanMaminute%10; TempData5=0x40; TempData6=dofly_DuanMasecond/10; TempData

14、7=dofly_DuanMasecond%10; Display(0,8);if(key0=0)d=0;hour=0;minute=0;second=0;ding2=1;num=KeyScan(); switch(num) case 1:hour+;if(hour=60)hour=0; break; case 2:hour-;if(hour=255)hour=59; break; case 3:minute+; if(minute=60)minute=0; break; case 4:minute-; if(minute=255)minute=59; break; default:break;

15、 计数程序while (m) unsigned int i; extern unsigned char hour,minute,second;i+; if(i=5) i=0;UpdateTimeFlag=1; num+; if(num=77) num=0;second+;if(second=100) second=0; minute+; if(minute=60) minute=0; hour+; if(hour=60) hour=0;其他子程序void Display(unsigned char FirstBit,unsigned char Num) static unsigned char

16、 i=0; DataPort=0; LATCH1=1; LATCH1=0; DataPort=dofly_WeiMai+FirstBit; LATCH2=1; LATCH2=0; DataPort=TempDatai; LATCH1=1; LATCH1=0; i+； if(i=8)i=0;unsigned char KeyScan(void)unsigned char keyvalue; if(KeyPort!=0xff) DelayMs(10); if(KeyPort!=0xff) keyvalue=KeyPort; while(KeyPort!=0xff)Display(0,8); ;sw

17、itch(keyvalue) case 0xfe:return 1;break; case 0xfd:return 2;break; case 0xfb:return 3;break; case 0xf7:return 4;break; case 0xef:return 5;break; case 0xdf:return 6;break; case 0xbf:return 7;break; case 0x7f:return 8;break; default:return 0;break; return 0;5 测试数据与理论分析1.1 问题:当数码管显示数字时，其中的3，5，9最下面的一横不亮

18、，但 是2，6，8的时候它又亮了。分析:一开始，我们都很纠结，百思不得其解。但是后来，我们认为，像这种情况，一定不会是电路原理，或者是LED灯的问题。因为如果是这些类似问题，当显示2，6，8时它也应该不亮。后来，我们把这些数对应的P0口输出数据列出，对比它们的不同。如下， ：0101 1011 3 : 0100 1111 5 : 0110 11016 : 0111 1101 8 : 0111 1111 9 : 0110 1111 经过对比可以发现，凡是不亮的数值，第五位前的第四位都是0；凡是亮的数值，第五位前的第四位都是1。既是第五位受到了第四位的影响，应该是两条线相连了。于是我们用万用表测试发现，果真如此。重新焊接后，再测试发现它就好了。1.2 问题:当蜂鸣器在时间达到设置的闹铃时间时,响了0.5秒之后.不会停止,而是继续鸣响。 分析:在开发板上测试程序时,蜂鸣器是按照要求鸣声的。所以我们在一开始就认为是在焊电路时出现了虚焊。于是我们用万用表进行了检测.但是发现实际电路并没出错。排出了这种可能。我们认为可能是电路原理或是元件选择出了错。比如分压电阻阻值太小或则太大，使三极管不能达到响应值。为此我们重新测量数据.确实是电阻的选择出了错