基于单片机的秒表系统设计

刘坤香　孔会艳　张海峰

摘 要：提出一种基于AT89C51的秒表系统的设计方案。采用AT89C51单片机作为控制核心，LCD作为显示器件，在Keil uVision 4开发环境中运用C语言进行编程，并在Proteus仿真平台中进行模拟，最终形成实物。

关键词：秒表；单片机；AT89C51

0 引言

MCS-51系列的单片机虽然出现的时间相对较早，与新型单片机相比有诸多劣势，但其特有的简单、易学、应用技术成熟、性价比高的优势在实际生活被广泛运用。单片机控制秒表系统是集单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。

1 总体设计方案

本次设计内容为以AT89C51单片机为核心的秒表。设计的主要特点是计时器的计时，精确到0.1s，同时设置有暂停键和复位键，在任何情况下都可以暂停和复位。利用单片机定时器/计数器定时和计数的原理，结合显示电路、LCD显示器以及外部中断电路来设计计时器，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现倒计时。显示时间可以为0-99.9秒，计时精度为0.1秒。其中软件系统采用C语言编写程序，包括显示程序、中断服务、外部中断服务程序、键盘扫描程序，复位程序等。设计要求进行倒计时并且在显示屏显示时间，蜂鸣器作为定时时间结束的标志。本系统相对简单，且指令中有较丰富的逻辑控制功能指令。

2 模块关系

上位机通过串口给单片机设定倒计时时间并在LCD上显示，然后通过系统的按键输入开始倒计时的命令，当屏幕显示倒计时时间到时蜂鸣器开启。

3 系统硬件设计

单片机最小系统：单片机、晶振电路、复位电路。？复位电路：由电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电平。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位。？晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz/12MHz。？单片机：对于31脚（EA/Vpp），当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行；当接低电平时，复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。

矩阵键盘（也可用独立按键）：单片机外部设备中所使用的排布类似于矩阵的键盘组。列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。在此用于输入命令。

LCD1602电路：工业字符型液晶，能够同时显示16x02（16列2行）即32个字符，显示倒计时的剩余时间。

串口电路：上位机发送倒计时的时间。

蜂鸣器电路：一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，在此用于倒计时时间到后报警。

4 系统软件设计

先将LCD、定时器T0、和串口进行初始化，之后判断显示屏上时间是否为定时设置时间，如果是，蜂鸣器发出警报，同时关闭定时器T0；如果否，则开始扫描按键，判断是否有按键按下，共有K=0、K=1、K=2三个按键，若K=0（启动键），启动T0开始倒计时，若K=1（设置时间键），可以自己设置剩余时间，若K=2（暂停键），则关闭定时器T0，暂停倒计时，之后再返回判断显示屏上时间是否为定时设置时间，如此成为一个循环。

5 结束语

本文设计的基于AT89C51单片机的秒表系统，经验证满足设计需求。该设计可实现性强，操作简单，计时可精确到0.1s，成本低廉，系统稳定。同时该系统可操作性强，可在此基础上进行修改，实现更多更高級的功能。

参考文献：

[1]许珂乐.基于51单片机的电子时钟的设计.现代电子技术：2017年7月1日第40卷第13期.

[2]张鑫.单片机原理与应用.电子工业大学出版社.