基于单片机数字秒表系统的设计

基于单片机数字秒表系统的设计内容摘要：

理 ，使其能精确计时。 利用中断系统使其能实现开始和复位的功能。 P2 口输出段码数据， 74HC573 用作驱动输出， 口接一个按钮开关，分别实现 开始 、暂停、清零 功能。 电路原理图设计最基本的要求是 正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。 图 3 秒表原理图 根据要求知道秒表设计主要实现的功能是计时和显示。 电源电路 电源电路是系统的最基本部分，任何部分都离不开电源部分，单片机系统也不例外，而且我们应该高度重视电源部分，不能因为电源部分电路比较简单而有所疏忽，其实有一半的故障或制作失败都和电源有关，电源部分做好才能保证电路的正常工作。 单片机晶振电路 89C52 单片机内部的振荡电路是一个增益反相放大器，引线 XYAL1 和 XTAL2 分别为反相放大器的输入和内部时钟 电路输入和来自反相放大器的输出，该反相放大器可以配置为片内振荡器。 单片机内部虽然有震荡电路，但要形成时钟，外部还需要附加电路石晶振荡和陶瓷振荡均可采用，有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，单必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 晶振电路如图 5 所示。 图 4 内部晶振电路 图 5 外部晶振电路 单片机的时钟产生方式有两种，分别为：内部时钟方式和外部时钟方式。 利用其内部的 震荡电路 XTAL1 和 XTAL2 外接定时元件，内部震荡电路便产生自激震荡，用示波器可以观察到 XTAL2 的输出时钟信号。 在 89C52 中通常用内部时钟方式，也就是在 XTAL1 和XTAL2 之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器。 晶体和电容决定了单片机的工作精度为 1 微秒，晶体可在 之间选择。 单片机在通常情况下，使用震荡频率为 12MHZ 的石英晶体，而 12MHZ 频率主要是在高速串行通信情况才使用，在这里我们用的是 12MHZ 的石英晶体。 对电容无严格要求，但它在取值对震荡频率的输出的稳定性、大小及震荡 电路起震荡速度有点影响。 C1 和 C2 可在 10100pF之间取值，一般情况下取 30pF。 外部时钟方式是把外部震荡信号源直接接入 XTAL1 或XTAL2。 由于 XTAL2 的逻辑电平不是 TTL，所以还要接上拉电阻。 单片机复位电路 单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。 上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 手动复位要求在电源接通的 条件下， 在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。 单片机要完成复位， 必须向复位端输出并持续两个机器周期以上的高电平，从而实现复位操作。 上电自动复位通过电容 C1 充电来实现 和限流电阻 R2。 手动按键复位是通过按键将电阻 R1 与 VCC 接通来实现。 R1 作为上拉电阻，当复位键按下是产生一个触发脉冲，进行复位操作。 RST 引脚是复位信号输入端，复位信号为高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期以上才能完成复位操作，若使用 6MHz 晶振，则需持续 4μ s 以上才能完成复位操作。 如图中 在通电瞬间，由于 RC 的充电过程，在 RST 端出现一定宽度的正脉冲，只要该正脉冲保持 10ms 以上，就能使单片机自动复 位。 图 4 复位电路图 数码管显示系统电路 微机化测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器 (简称 LED或数码管 )和液晶显示器 (简称 LCD)。 这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用 2 个 LED 显示。 LED 数码管的外形结构如图 24，外部有 10 个引脚，其中 3, 8 脚为公共端也称位选端，其余 8 个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字 ((09中的一个 )必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的 8 位段选码(也称字形码 )，在位选端加上低电平即可。 LED 有共阴极和共阳极两种。 如图 24所示。 二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入 +5V 的电压。 一位显示器由 8 个发光二极管组成，其中7 个发光二极管构成字型“ 8”的各个笔划（段） a～ g，另一个小数点为 dp 发光二极管。 当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。 为了保护各段 LED 不被损坏，需外加限流电阻。 共阴极 共阳极 图 5 LED 数码管结构原理图 数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。 为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。 动态扫描显示方式需要解决多位 LED 数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过 P1 口实现：而每一位的公共端，即 LED 数码管的“位控”，则由 P3 口控制。 这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间。