基于單片機的秒表設計

桑秋杰 劉姝廷 沈陽工學院

1 單片機秒表的設計方案

本設計是一個利用單片機控制的多功能秒表系統,它是基于51系列的單片機進行的系統設計。它采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數器定時和記數的原理，結合顯示電路、電源電路、LED數碼管以及鍵盤電路來設計計時器。將軟、硬件有機地結合起來，使得系統能夠實現四位LED顯示，最大顯示時間為9分59.9秒，每毫秒自動加1，一個開始暫停按鍵、一個復位按鍵。其突出的優點:體積小、場外作業、功耗最低、宜用電池作為電源、硬件結構緊湊、簡單和軟件設計靈活。

圖1.1 秒表設計圖

2 系統總體方案

本系統采用AT89C51單片機為中心器件，利用其定時器/計數器定時和記數的原理，結合硬件電路如電源電路，晶振電路，復位電路，顯示電路，以及一些按鍵電路等來設計計時器，將軟、硬件有機地結合起來。其中軟件系統采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，計數程序，中斷，硬件系統利用PROTEUS強大的功能來實現，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態。

3 軟件方案設計

在軟件設計中，一般采用模塊化的程序設計方法，它具有明顯的優點。把一個多功能的復雜的程序劃分為若干個簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序的設計和調試，有利于程序的優化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結構層次一目了然。

應用系統的程序由包含多個模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個明確的任務，實現某個具體的功能，如：加計數、暫停、清零，顯示等，在具體需要時調用相應的模塊即可。

功能描述：用4位LED數碼顯示"秒表"，顯示時間為00～9分59.9秒,每秒自動加1；一個"開始"鍵,一個"復位"鍵,一個"清零"鍵。

圖2.1 主電路秒表初始狀態圖

4 Proteus軟件仿真

4.1 軟件功能簡介

Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點是：（1）全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統的標準，并在同類產品中具有明顯的優勢。（2）具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、RS－232動態仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。（3）目前支持的單片機類型有：ARM7系列、68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲器和外圍芯片。