基于單片機的秒表系統設計

劉坤香　孔會艷　張海峰

摘 要：提出一種基于AT89C51的秒表系統的設計方案。采用AT89C51單片機作為控制核心，LCD作為顯示器件，在Keil uVision 4開發環境中運用C語言進行編程，并在Proteus仿真平臺中進行模擬，最終形成實物。

關鍵詞：秒表；單片機；AT89C51

0 引言

MCS-51系列的單片機雖然出現的時間相對較早，與新型單片機相比有諸多劣勢，但其特有的簡單、易學、應用技術成熟、性價比高的優勢在實際生活被廣泛運用。單片機控制秒表系統是集單片機技術、模擬電子技術、數字技術為一體的機電一體化高科技產品，具有功耗低，安全性高，使用方便等優點。

1 總體設計方案

本次設計內容為以AT89C51單片機為核心的秒表。設計的主要特點是計時器的計時，精確到0.1s，同時設置有暫停鍵和復位鍵，在任何情況下都可以暫停和復位。利用單片機定時器/計數器定時和計數的原理，結合顯示電路、LCD顯示器以及外部中斷電路來設計計時器，將軟、硬件有機地結合起來，使得系統能夠實現倒計時。顯示時間可以為0-99.9秒，計時精度為0.1秒。其中軟件系統采用C語言編寫程序，包括顯示程序、中斷服務、外部中斷服務程序、鍵盤掃描程序，復位程序等。設計要求進行倒計時并且在顯示屏顯示時間，蜂鳴器作為定時時間結束的標志。本系統相對簡單，且指令中有較豐富的邏輯控制功能指令。

2 模塊關系

上位機通過串口給單片機設定倒計時時間并在LCD上顯示，然后通過系統的按鍵輸入開始倒計時的命令，當屏幕顯示倒計時時間到時蜂鳴器開啟。

3 系統硬件設計

單片機最小系統：單片機、晶振電路、復位電路。？復位電路：由電容串聯電阻構成，當系統一上電，RST腳將會出現高電平。典型的51單片機當RST腳的高電平持續兩個機器周期以上就將復位。？晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz/12MHz。？單片機：對于31腳（EA/Vpp），當接高電平時，單片機在復位后從內部ROM的0000H開始執行；當接低電平時，復位后直接從外部ROM的0000H開始執行。

矩陣鍵盤（也可用獨立按鍵）：單片機外部設備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤組。列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。在此用于輸入命令。

LCD1602電路：工業字符型液晶，能夠同時顯示16x02（16列2行）即32個字符，顯示倒計時的剩余時間。

串口電路：上位機發送倒計時的時間。

蜂鳴器電路：一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，在此用于倒計時時間到后報警。

4 系統軟件設計

先將LCD、定時器T0、和串口進行初始化，之后判斷顯示屏上時間是否為定時設置時間，如果是，蜂鳴器發出警報，同時關閉定時器T0；如果否，則開始掃描按鍵，判斷是否有按鍵按下，共有K=0、K=1、K=2三個按鍵，若K=0（啟動鍵），啟動T0開始倒計時，若K=1（設置時間鍵），可以自己設置剩余時間，若K=2（暫停鍵），則關閉定時器T0，暫停倒計時，之后再返回判斷顯示屏上時間是否為定時設置時間，如此成為一個循環。

5 結束語

本文設計的基于AT89C51單片機的秒表系統，經驗證滿足設計需求。該設計可實現性強，操作簡單，計時可精確到0.1s，成本低廉，系統穩定。同時該系統可操作性強，可在此基礎上進行修改，實現更多更高級的功能。

參考文獻：

[1]許珂樂.基于51單片機的電子時鐘的設計.現代電子技術：2017年7月1日第40卷第13期.

[2]張鑫.單片機原理與應用.電子工業大學出版社.