电子秒表设计方法：单片机控制技术

1.任务描述

秒表是一种常用的测时仪器。本项目要求用单片机设计一个电子秒表，具体要求如下：

（1）采用2位LED数码管显示秒钟，显示格式为秒（十位、个位）。

（2）用按键作为外部中断源对该秒表进行控制，来一次中断信号，秒表计时开始，再来一次中断信号，秒表计时停止，再来一次中断信号，秒表计时显示清“0”。

（3）要求上电后显示00。

2.任务分析

按照任务要求，电子秒表的核心控制电路由单片机完成。因此，电子秒表设计，需要解决以下几个问题：①单片机的选型；②单片机与2位LED数码管接口电路的构建；③单片机与2位LED数码管接口电路软件设计方法；④秒表控制按键的接入；⑤秒时基信号实现的方法。

单片机的选型同前面项目。

单片机与2位LED数码管接口电路的构建和软件设计：由于本项目仅需要2位LED数码管，数码管位数不是很多，既可以采用静态显示，也可以采用动态显示接口电路。因为在数码管位数较多场合，动态显示因其硬件成本较低，功耗少，适合长时间显示，因而得到广泛的应用。本项目的显示接口电路拟采用静态显示。

秒表控制按键的接入：由于控制秒表的按键只有一个，可从任一I／O口接入。按键电路简单，只要在编程时注意抖动和有效信号，在此不必过多考虑。

秒时基信号实现的方法：本项目秒时基信号可用单片机内部的可编程定时／计数器来实现，即由T0或T1产生毫秒级定时信号，再用软件编程的方法，实现秒信号。

3.任务实施

（1）总体设计。

根据任务分析，电子秒表设计可采用AT89S51单片机控制，两个8位的I／O口用来控制数码管的段码。1个I／O口接按键电路，控制秒表的启动、停止和清“0”。系统结构图如图7-6所示。

图7-6　电子秒表系统结构图

整个系统工作时，秒信号产生的是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度。本系统用单片机内部的可编程定时／计数器来产生50ms定时，定时中断20次实现标准秒信号。显示电路通过两个八段LED显示器将“秒”的值显示出来。

（2）硬件设计。(www.xing528.com)

本项目采用的是共阴极的两个LED数码管分别显示秒的个位和十位，显示方式采用静态显示，所以每个数码管的阴极恒定接地，数码管的段码分别由P0口和P2口输出，两个LED显示彼此独立，互不影响。1个独立按键接至P3.7，实现对该秒表开始、暂停及清“0”操作。电子秒表的硬件电路原理图如图7-7所示。

实现该任务的硬件电路中包含的主要元器件为：AT89S51 1片、LED共阴数码管2个、按键1个、电阻和电容等若干。

图7-7　电子秒表的硬件电路原理图

（3）软件设计。

①软件流程设计。

电子秒表的软件流程图如图7-8所示。软件采用模块化设计方法，模块说明如下：主程序模块、定时器中断服务模块、软件延时模块、按键判断处理模块、LED共阴数码管0～9显示字形常数表等。

②源程序如下：

图7-8　电子秒表的软件流程图

（4）虚拟仿真。

电子秒表的Proteus仿真硬件电路图如图7-9所示。上电后显示00，按键第1次按下，秒表启动计时；按键第2次按下，秒表暂停计时；按键第3次按下，秒表清“0”。

图7-9　电子秒表控制电路Proteus仿真硬件电路图