内容发布更新时间 : 2024/6/24 3:21:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第一章 设计内容和要求

设计任务

用AT89C52设计一个4位的LED数码作为多功能“秒表”。

设计目的

1．学习数码管显示的结构和工作流程，实现数码管分组显示数字组合。 2．学习有关单片机的内容，进一步了解AT89C52芯片的相关功能。 3．复习C语言的相关知识。

4．培养自学能力和探索解决问题的能力。

设计要求

显示时间为00分00秒-59分59秒，每1秒自动加1，另外设计一个“开始/暂停”键、一个“记录/查询”键、一个“清零”键、一个“模式切换”键、一个“时间设置”键、一个“复位”键。秒表要求正计时时，可记录并且查询10组数据，倒计时时，时间用户可设置，并且时间到时蜂鸣器报警。

设计创新

在基本设计基础上添加了正向查询10条记录后蜂鸣器同时报警。

设计意义

简易秒表具有读取方便，显示直观，功能多样，电路简洁，成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。本次设计将基于单片机的工作原理，设计简易秒表的基本电路，深入的了解其工作原理，掌握其基本的工作特点。同时简易秒表在生活中应用广泛，从实际出发，不断创新。

第二章 方案设计与选择

技术可行性

20世纪以来，微电子，IC集成电路行业发展迅速，其中单片机行业发展最引人注目。单片机利用大规模集成电路技术把中央处理器和数据存储器（RAM），程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成最小的计算机系统。如今的单片机发展集成了更多的特殊功能单元，例如A/D，D/A转换器，通信控制，DMA，PWM控制输出单元等。因此，只要外加一些扩展电路及必要的通道接口就可以构成各种计算机应用系统。

单片机除了具备体积小，价格低，速度快，用途广，可靠性高等特点，在硬件结构和指令设置上还有以下独特之处：

1.存储器ROM和RAM是严格分工的。前者存放程序，常数和数据表格，后者存放临时数据和变量。

2.采用面向控制的指令系统，构成的应用系统有较大的可靠性。大部分测控功能由软件实现，故具有柔性特征，不须改变硬件系统就能适当的改变系统功能。

3单片机的硬件功能具有广泛的通用性。 4.品种规格的系列化。

单片机的选择

方案一：采用AT89C52单片机

AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。该芯片且具备在线编程可擦除技术，当在对电路停止调试时，因为顺序的过错修正或对步伐的心删功能需要烧进程序时，没有需要对芯片屡次插拔，所以不会对芯片形成破坏。

方案二：采用FTC10F04单片机

FTC10F04单片机还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。

方案三：采用8051单片机

8051单片机最早由Intel公司推出，内部具有4KB ROM存储空间。其后多家公司购买了8051的内核，使得以8051为核心的MCU系列单片机在世界上产量最大，应用也最广泛。有人推测8051可能最终形成事实上的标准MCU芯片。LG公司生产的GMS90系列单片机，与Intel MCS-51系列、Atmel 89C51/52,89C2051等单片机兼容，CMOS技术，高达40MHZ的时钟频率。应用于：多功能电话，智能传感器，电度表，工业控制，防盗报警装置，各种计费器，各种IC卡装置、DVD、VCD、CD-ROM。

由于本系统对CPU运算速度要求很高，需要执行很复杂的运算，方案一，三成本比较低，适合做设计，方案二运算速度高，性能好，所以三种方案都有可取之处。本次设计选用方案一作为主方案，设计以AT89C52为主控电路的方案电路。

显示模块的选择

方案一：使用液晶显示屏显示时间数字。 液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。但由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶的显示芯片，不易维护。

方案二：使用传统的LED数码管显示。 数码管具有：低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，称重轻，精确可靠，操作简单。数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

根据以上的论述，采用方案二。在本系统中，我们采用了四位一体数码管串口的动态显示，因选用四位一体共阳数码管，所以要加共阳的驱动，采用pnp的驱动。

键盘模块的选择

在对倒计时时间可设置，对正计时、倒计时的模式选择时，清零时都需要用按键。 方案一：使用独立式键盘。独立式键盘是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。

方案二：使用矩阵式键盘。矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。其特点是简单且不增加成本，这种键盘适合按键数量较多的场合。

根据以上的论述，因本系统需要的按键不多，只需要开始/暂停”键、“记录/查询”键、 “清零”键、 “模式切换”键、 “时间设置”键。所以采用方案一独立式键盘。

时钟电路的选择

时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。

第三章 系统总体结构

系统结构框图 键盘扫描电路 主控电路 （AT98C52） 图2-1 显示输出 驱动控制 图３－１ 各框图实现功能 存储