课程设计说明书用LED数码管显示的秒表设计专业新能源科学与工程学生姓名董爱林班级能源132学号**********指导教师张兰红完成日期2015年12月18日用LED数码管显示的秒表设计摘要：对采用LED数码管显示的秒表进行了设计。
所设计的秒表，可通过两位数码管显示00-59。
每秒自动加一。
在对系统功能分析的基础上，采用AT89C52单片机。
相对而言比较简单，贴近书本，比较熟悉。
对所要实现的功能也能很好地满足，焊接也比较简单。
设计主要采用硬件和软件两部分。
硬件包含数码管按钮模块、单片机控制模块、数码管显示模块、驱动电流放大模块。
按钮模块采用独立式按键，控制模块选用AT89C52单片机，显示模块采用两位数码管，放大模块选用NPN三极管。
软件采用模块化的程序，分为主程序和定时器计时服务子程序。
在多孔板上制作了LED数码管显示的秒表，使用protus完成了系统仿真，对硬件和软件部分分别进行了调试，进行了软硬件联调，最后调试成功样机实物，完成了毕业设计任务书的要求。
关键词：单片机；数码管；秒表A stopwatch design with LED digital tube displayAbstract: For the LED digital tube display of a stopwatch is used for design. The stopwatch, designed by two digital tube display 00 ~ 59. Automatically add a per second.On the basis of the analysis of system function, using the AT89C52 single chip microcomputer. Relatively simple, close to the book, familiar with. To in order to realize the function also can well satisfy, welding is more simple. The design mainly adopts two parts of hardware and software. Hardware consists of digital tube button module, single-chip microcomputer control module, digital tube display module, the drive current amplifier module. Button module USES the independent type key, choose AT89C52 single chip microcomputer control module, using two digital tube display module, amplifier module selects the NPN transistor. Software adopts the modular program, main program and timer timing service subroutine.On the perforated plate made of LED digital tube display a stopwatch, use protus completed system simulation, the hardware and the software part, has carried on the debugging, the software and hardware alignment, the final debugging success physical prototype, completed the graduation design specification requirements.Key Words:Single chip microcomputer; Digital tube; A stopwatch.用LED数码管显示的秒表设计目录1. 概述 (1)1.1 课题研究背景与意义 (1)1.2 课题设计内容 (1)2. 系统设计 (1)2.1 设计方案论证 (1)2.2 系统硬件设计 (2)2.2.1 主控模块 (2)2.2.2 秒表按钮模块 (4)2.2.3 LED数码管显示模块 (5)2.2.4 放大模块 (6)2.3.1 主程序模块 (6)2.3.2 定时器中断程序 (6)3. 系统调试 (8)3.1 硬件调试 (8)3.1.1 静态检查 (8)3.1.2 通电检查 (8)3.2 软件调试及软硬件联调 (8)3.2.1仿真调试 (8)3.2.2 实物调试 (9)3.2.3 实验结果 (9)4. 结束语 (11)附录1：用LED数码管显示的秒表设计原理图图纸 (15)附录2：用LED数码管显示的秒表设计的元器件目录表 (16)附录3：用LED数码管显示的秒表设计程序清单 (17)盐城工学院课程设计说明书( 2015)用LED数码管显示的秒表设计1.概述1.1 课题研究背景与意义随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。
特别是进入21世纪，由于信息产业的高速发展，秒表的用途也越来越广泛。
作为一个重要的计时工具，秒表在电器制造、电力、工业自动化控制、国防、实验室及科研单位都有广泛运用。
正是由于它的便捷、准确、可比性高等优点，大大减轻了操作人员的负担，降低了错误率。
近年来，计算机技术和半导体技术高速发展，传统的硬件电路设计方法已大大落后于当今技术的发展。
一种崭新的、采用硬件描述语言的设计电路方法悄然兴起。
这是电子设计自动化领域的一次重大迈进。
单片机就是以可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方法。
通过有关的开发软件，自动完成用软件方式设计。
在设计中还运用到数码管，数码管通常是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型器件，数码管的段加上特定的电压后，这些特定的段就会亮，显示出特定信息。
因而，在楼体墙面、广告招牌、夜总会、会所的门头广告牌中运用到数码管可产生彩虹般绚丽的效果。
本次设计主要完成具备基本功能的电子秒表的理论设计。
1.2 课题设计内容本课题内容是设计并制作一个LED数码管显示的秒表，运用“开始”、“暂停”、“复位”按钮实现秒表的00-59的计时。
设计LED数码管显示的秒表的硬件电路与软件控制程序，对硬件电路与软件程序分别进行调试，并进行软硬件联调，要求获得调试成功的实物。
2 .系统设计2.1 设计方案论证根据设计内容，提出采用单片机芯片为主控电路的设计方案。
由于单片机体积小，重量轻，控制功能强，便于模块化，价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。
并且在运行中单片机的可靠性较高，出错几率很小，保证系统运行的安全性。
同时，单片机的使用领域已经十分广泛，也为以后的产品的升级换代提供了便利。
方案设计框图如图2-1所示。
用LED数码管显示的秒表设计图2-1 LED数码管显示的秒表设计系统结构图2.2 系统硬件设计LED数码管显示的秒表设计系统的电路原理图如2-2所示。
系统由主控模块、秒表按钮模块、LED数码管显示模块、放大模块四部分组成。
图2-2 LED数码管显示的秒表设计电路原理图2.2.1 主控模块主控模块原理图如图2-3所示。
主控制器采用STC89C52。
STC89C52是一种带盐城工学院课程设计说明书( 2015)8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位的以80C51为内核的单片机。
图2-3 主控模块原理图主控模块里面，除单片机外，还包括时钟电路和复位电路两部分。
A. 时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
内部方式的时钟电路如图2-4(a) 所示，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。
外部方式的时钟电路如图2-4（b）所示，XTAL2接地，XTAL1接外部振荡器。
对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。
+5V（a）内部方式时钟电路（b）外部方式时钟电路图2-4 时钟电路B. 复位电路RST引脚是复位信号的输入端。
复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。
若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续用LED数码管显示的秒表设计时间应超过4us才能完成复位操作。
产生复位信号的电路逻辑如图2-5所示。
整个复位电路包括芯片内、外两部分。
外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。
RST/VPDVCCVSS2-5复位信号的电路逻辑图复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。
这样，只要电源Vcc 的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
2.2.2 秒表按钮模块按钮用按键模块来模拟，按键用独立式按键表示，电路如图2-6所示。
图2-6 秒表按钮模块在没有按键按下时，P1口输入的是高电平。
当有键按下时，相应的端口引脚输入低电平。
2.2.3 LED数码管显示模块盐城工学院课程设计说明书( 2015)A.电路连接显示模块采用两位共阳极的数码管，电路连接图如图2-7所示。
图2-7 LED数码管显示模块B.数码管介绍本设计中运用的是3261BS两位共阳极数码管，其引脚图如图2-8所示。
图2-8 3261BS 数码管外部引脚用LED数码管显示的秒表设计数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元，即一个小数点。
数码管的8个显示比划“a,b,c,d,e,f,g,dp”；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等数码管。
本设计中发光二极管单元的连接方式为共阳极数码管。