數(shù)字電子秒表設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　數(shù)字電子秒表的設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　系（院）名稱： 國際教育學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 應用電子專業(yè) </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師姓名：

2、 </p><p>　　指導教師職稱： （高級實驗師） </p><p><b>　　2012年 5月</b></p><p><b>　　摘  要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷的走向深入。本文闡述了基于單片機的

3、數(shù)字電子秒表設(shè)計。本設(shè)計主要特點是計時精度達到0.001s，解決了傳統(tǒng)的由于計時精度不夠造成的誤差和不公平性，是各種體育競賽的必備設(shè)備之一。另外硬件部分設(shè)置了查看按鍵，可以對秒表上一次計時時間進行保存，供使用者查詢。自首屆現(xiàn)代奧運會在希臘雅典舉辦以來，奧運計時技術(shù)一直在不斷地向前發(fā)展。一百多年過去了，首屆現(xiàn)代奧運會上計時所用的跑表如今換成了一系列高科技計時裝置，如高速數(shù)碼攝像機、電子觸摸墊、紅外光束、無線應答器等等。鑒于當今計時技術(shù)的快

4、速發(fā)展，即便千分之一秒(為眨眼的40倍)的毫微差距，也決定著冠軍的歸屬。在現(xiàn)在的體育競技比賽中，隨著運動員的水平不斷提高，差距也在不斷縮小。有些運動對時間精度的要求也越來越高，有時比賽冠亞軍之間的差距只有幾毫秒，因此就需要高精度的秒表來記錄成績。有關(guān)計時鐘表的發(fā)展歷史，大致可以分為三個演變階段。一、從大型鐘向小型鐘演變。二、從小型鐘向袋表過渡。三、從袋表向腕表發(fā)展。從我國水運儀像臺的發(fā)明到現(xiàn)在各國都在研制的原子鐘這幾百年的鐘表演變過程中

5、，我們可以看到，各個不同時期的科學家和鐘</p><p>　　本設(shè)計的數(shù)字電子秒表系統(tǒng)采用AT89C52單片機為中心器件，利用其定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，結(jié)合顯示電路、LED數(shù)碼管以及外部中斷電路來設(shè)計計時器。將軟、硬件有機地結(jié)合起來，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)五位LED顯示，顯示時間為0～99.999秒，計時精度為0.001秒，能正確地進行計時，同時能記錄一次時間，并在下一次計時后對上一次計時時間進行查詢。其中軟件

6、系統(tǒng)采用匯編語言編寫程序，包括顯示程序，定時中斷服務，外部中斷服務程序，延時程序等，并在WAVE中調(diào)試運行，硬件系統(tǒng)利用PROTEUS強大的功能來實現(xiàn)，簡單切易于觀察，在仿真中就可以觀察到實際的工作狀態(tài)。 </p><p>　　關(guān)鍵字：單片機；數(shù)字電子秒表；仿真 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Wit

7、h the rapid development of science and technology in recent years, SCM applications are constant-depth manner. In this paper, based on single chip design of digital electronic stopwatch. The main characteristics of this

8、design timing accuracy of 0.001s, to solve the traditional result of a lack accuracy due to timing errors and unfair, and is a variety of sports competitions, one of the essential equipment. In addition the hardware part

9、 of the set View button on the stopwatch can be the last </p><p>　　The design of the multi-function stopwatch system uses STC89C52 microcontroller as the central device, and use its timer / counter timing an

10、d the count principles, combined with display circuit, LED digital tube, as well as the external interrupt circuit to design a timer. The software and hardware together organically, allowing the system to achieve two LED

11、 display shows the time from 0 to 99.999 seconds, Timing accuracy of 0.001 seconds, Be able to correctly time at the same time to record a t</p><p>　　Keyword：LED display；High-precision stopwatch；STC89C52<

12、/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　1.1 引言················&

13、#183;·························5</p><p>　　1.2 總體方案的設(shè)計·····

14、;···························6</p><p>　　1.3 單片機的選擇···

15、3;······························7</p><p>　　1.4 系統(tǒng)總電路的設(shè)計&

16、#183;·····························10</p><p>　　第二章 軟件設(shè)計 </p

17、><p>　　2.1 程序設(shè)計思想································

18、··11</p><p>　　2.2 系統(tǒng)資源的分配····························

19、83;···11</p><p>　　2.3 主程序設(shè)計···························&#

20、183;········12</p><p>　　2.4 中斷程序設(shè)計······················

21、············13</p><p>　　第三章 數(shù)字電子秒表的安裝與調(diào)試</p><p>　　3.1 軟件的仿真與調(diào)試···········

22、3;··················18</p><p>　　3.2 硬件的安裝與調(diào)試············

23、··················18</p><p>　　3.3 系統(tǒng)程序的燒錄············

24、83;···················19</p><p>　　3.4 數(shù)字電子秒表的調(diào)試··········

25、3;·················19</p><p>　　結(jié) 論··············&

26、#183;····························20</p><p>　　致 謝 ··

27、83;····································&

28、#183;··21</p><p>　　參考文獻 ·····························

29、;·············21</p><p><b>　　第一章 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　1.1  引言</b></p><p>　　數(shù)字電子秒表具有顯示直

30、觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點，在計時中廣泛使用。本設(shè)計用單片機組成數(shù). 在現(xiàn)在的體育競技比賽中，隨著運動員的水平不斷提高，差距也在不斷縮小。有些運動對時間精度的要求也越來越高，有時比賽冠亞軍之間的差距只有幾毫秒，因此就需要高精度的秒表來記錄成績。</p><p>　　本設(shè)計利用AT89C52單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，使其能精確計時。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(xiàn)開始暫停的功能。P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，P2.0-P

31、2.4口作列掃描輸出，P1.1、P3.2、P3.3、P2.5分別接四個按鈕開關(guān)，分別實現(xiàn)開始、暫停、清零和查看上次時間的功能。顯示電路由五位共陰極數(shù)碼管組成。</p><p>　　初始狀態(tài)下計時器顯示00.000，當按下開始鍵時，外部中斷INT1向CPU發(fā)出中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷1服務程序，即開啟定時器T0。計時采用定時器T0中斷完成，定時溢出中斷周期為1ms，當一處中斷后向CPU發(fā)出溢出中斷請求，每發(fā)

32、出一次中斷請求就對毫秒計數(shù)單元進行加一，達到10次就對十毫秒位進行加一，依次類推，直到99.999秒重新復位。在計時過程中，只要按下暫停鍵，外部中斷INT0向CPU發(fā)出中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部中斷0服務程序,即關(guān)閉定時器T0，調(diào)用顯示程序，實現(xiàn)暫停功能，同時將此次計時時間存入寄存區(qū)。然后對P1.1進行掃描。當P1.1按下時就跳轉(zhuǎn)回主程序。等待下一次計時開始。</p><p>　　在按下暫停鍵時，將此時的計時時

33、間存入中間緩存區(qū)，當再次按下開始鍵時，則講中間緩存區(qū)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入最終緩存區(qū)。秒表停止后對查看鍵P2.5進行掃描，P2.5按下為低電平時，調(diào)用最終緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進行顯示，即顯示上一次計時成績。當P2.5位高電平時，調(diào)用顯示緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進行顯示，即顯示當此計時的成績。根據(jù)以上設(shè)計思路從而實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的計時和查看上一次計時時間的功能。</p><p>　　本文主要內(nèi)容包括三部分：第一部分介紹硬件部分設(shè)計思路及方案；第二

34、部分介紹了軟件部分的設(shè)計思路和設(shè)計；最后一部分則是整個系統(tǒng)的安裝與調(diào)試過程。</p><p>　　1.2  總體方案的設(shè)計</p><p>　　數(shù)字電子秒表具有顯示直觀、讀取方便、精度高等優(yōu)點，在計時中廣泛使用。本設(shè)計用單片機組成數(shù)字電子秒表，力求結(jié)構(gòu)簡單、精度高為目標。</p><p>　　設(shè)計中包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計。其硬件電路主要有主控制

35、器，計時與顯示電路和回零、啟動和停表電路等。主控制器采用單片機AT89C52，顯示電路采用共陰極LED數(shù)碼管顯示計時時間。</p><p>　　本設(shè)計利用AT89C52單片機的定時器/計數(shù)器定時和記數(shù)的原理，使其能精確計時。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(xiàn)開始暫停的功能。P0口輸出段碼數(shù)據(jù)，P2.0-P2.4口作列掃描輸出，P1.1、P3.2、P3.3、P2.5口接四個按鈕開關(guān)，分別實現(xiàn)開始、暫停、清零和查看上次計時時間功

36、能。電路原理圖設(shè)計最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在正確性和布局合理的前提下力求美觀。硬件電路圖按照圖1.1進行設(shè)計。</p><p>　　圖1.1 數(shù)字秒表硬件電路基本原理圖</p><p>　　根據(jù)要求知道秒表設(shè)計主要實現(xiàn)的功能是計時和顯示。因此設(shè)置了四個按鍵和五位數(shù)碼管顯示時間，三個按鍵分別是開始，停止、復位和查看上次計時時間按鍵。利用這四個建來實現(xiàn)秒表的全部功能，而五位數(shù)

37、碼管則能顯示最多99.999秒的計時。</p><p>　　本設(shè)計中，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元79H－7DH中。其中79H存放毫秒位數(shù)據(jù)，7AH存放十毫秒位數(shù)據(jù)，7BH存放百毫秒位數(shù)據(jù)，7CH存放秒位數(shù)據(jù)，7DH存放十秒位數(shù)據(jù)，每一地址單元內(nèi)均為十進制BCD碼。由于采用軟件動態(tài)掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用十進制BCD碼數(shù)據(jù)的對應段碼存放在ROM表中。顯示時，先取出79H-7dH某一地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應

38、的顯示用段碼，并從P0口輸出，P2口將對應的數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。</p><p>　　1.3  單片機的選擇</p><p>　　本課題在選取單片機時，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機的經(jīng)驗，并根據(jù)自己的實際情況，選擇了ATMEL公司的AT89S51。</p><p>　　ATMEL公司的89系列單片機以其卓越的性能、完善的兼容性、

39、快捷便利的電擦寫操作，低廉的價格、超強的加密功能，完全替代87C51/62和8751/52，低電壓、低電源、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封裝，有民用型、工業(yè)級、汽車級、軍品級等多種溫度等級，是當今世界上性能最好、價格最低、最受歡迎的八位單片機。</p><p>　　AT89C52P為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于

40、會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。</p><p><b>　　單片機的外部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　AT89S52單片機采用40引腳的雙列直插封裝方式。圖1.2為引腳排列圖， 40條引腳說明如下：</p>

41、<p>　　外接晶振引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　?、? XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當采用外部振蕩器時，此引腳接地。    </p><p>　?、? XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。</p>

42、<p>　　控制或與其它電源復用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp</p><p>　?、? RST/VPD  當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機復位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p><p>　?、? ALE/正常操作時為ALE功能

43、（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。但要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）八個LSTTL電路。對于EPROM型單片機，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）</p><p>　　圖1.2 單片機引腳圖</p>

44、;<p><b>　　。</b></p><p>　　輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。</p><p>　?、?#160; P0口（P0.0 - P0.7）是一個8位漏極開路型雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它是分時傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個

45、LSTTL負載。</p><p>　?、? P1口（P1.0 - P1.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。</p><p>　?、? P2口（P2.0 - P2.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口，在訪問外部存儲器時，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。</p&

46、gt;<p>　?、? P3口（P3.0 - P3.7）是一個帶有內(nèi)部提升電阻的8位準雙向I/O口。能驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個LSTTL負載。</p><p>　　AT89C52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89C52可降

47、至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。CPU是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件組成。</p><p><b>　　（1） 運算器</b></p><p>　　運算器的功能是

48、進行算術(shù)運算和邏輯運算?？梢詫Π胱止?jié)（4位）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例如能完成加、減、乘、除、加1、減1、BCD碼十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算和與、或、異或、求補、循環(huán)等邏輯操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。</p><p>　　89C52運算器還包含有一個布爾處理器，用來處理位操作。它是以進位標志位C為累加器的，可執(zhí)行置位、復位、取反、等于1轉(zhuǎn)移、等于0轉(zhuǎn)移、等于1轉(zhuǎn)移且清0以及進位標志位與其他可尋址的位之

49、間進行數(shù)據(jù)傳送等位操作，也能使進位標志位與其他可移位尋址的位之間進行邏輯與、或操作[5]。</p><p>　?。?） 程序計數(shù)器PC</p><p>　　程序計數(shù)器PC用來存放即將要執(zhí)行的指令地址，共16位，可對64K程序存儲器直接尋址。執(zhí)行指令時，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。</p><p><b>　　（3） 令寄存器</

50、b></p><p>　　指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼后由定時與控制電路發(fā)出相應的控制信號，完成指令功能。</p><p>　　本設(shè)計采用ATMEL的AT89C52微處理器，主要基于以下幾個因素：</p><p>　　①  AT89C52為51內(nèi)核，仿真調(diào)試的軟硬件資源豐富。</

51、p><p>　?、?#160; 性價比高，貨源充足。</p><p>　　③  功耗低，功能強，靈活性高。</p><p>　?、?#160; DIP40封裝，體積小，便于產(chǎn)品小型化。</p><p>　?、?#160; 為EEPROM程序存儲介質(zhì)，1000次以上擦寫周期，便于編程調(diào)試。</p><p>　　⑥&

52、#160; 工作電壓范圍寬：2.7V－6V，便于交直流供電。</p><p>　　1.4 系統(tǒng)總電路的設(shè)計</p><p>　　AT89C52單片機為主電路的核心部分，各個電路均和單片機相連接，由單片機統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)各個電路的運行工作。</p><p>　　AT89C52單片機提供了XTAL1和XTAL2兩個專用引腳接晶振電路，因此只要將晶振電路接到兩個專用引腳即可為單

53、片機提供時鐘脈沖，但在焊接晶振電路時要盡量使晶振電路靠近單片機，這樣可以為單片機提供穩(wěn)定的始終脈沖。</p><p>　　復位電路同晶振電路，單片機設(shè)有一個專用的硬件復位接口，并設(shè)置為高電平有效。</p><p>　　顯示電路由五位數(shù)碼管組成，采用動態(tài)顯示方式，因此有8位段控制端和5位位控制端，八位段控制接P0口，P0.0~P0.7分別控制數(shù)碼顯示管的a、b、c、d、e、f、g顯示，AT8

54、9C52的P0口沒有集成上拉電阻，高電平的驅(qū)動能力很弱，所以需要接上拉電阻來提高P0的高電平驅(qū)動能力。</p><p>　　按鍵電路與單片機的端口連接可以由用戶自己設(shè)定，本設(shè)計中軟件復位鍵和查看鍵分別接單片機的P1.1和P2.5，均設(shè)為低電平有效。而另外的開始鍵和暫停鍵兩鍵使用了外部中斷，所以需要連接到單片機的特殊接口P3.3和P3.2，這兩個I/O口的第二功能分別為單片機的外部中斷1端口和外部中斷0端口。同樣設(shè)

55、置為位低電平有效。</p><p>　　通過以上設(shè)計已經(jīng)將各部分電路與單片機有機的結(jié)合到一起，硬件部分的設(shè)計以大功告成，剩下的部分就是對單片機的編程，使單片機按程序運行，實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的全部功能 電路圖如下</p><p><b>　　第二章 軟件設(shè)計</b></p><p>　　2.1  程序設(shè)計思想</p>&l

56、t;p>　　本設(shè)計采用了匯編語言編寫，匯編語言由于采用了助記符號來編寫程序，比用機器語言的二進制代碼編程要方便些，在一定程度上簡化了編程過程。匯編語言的特點是用符號代替了機器指令代碼，而且助記符與指令代碼一一對應，基本保留了機器語言的靈活性。使用匯編語言能面向機器并較好地發(fā)揮機器的特性，得到質(zhì)量較高的程序。</p><p><b>　　匯編語言的特點:</b></p>&

57、lt;p>　　(1).面向機器的低級語言，通常是為特定的計算機或系列計算機專門設(shè)計的。</p><p>　　(2).保持了機器語言的優(yōu)點，具有直接和簡捷的特點。</p><p>　　(3).可有效地訪問、控制計算機的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等。</p><p>　　(4).目標代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言。&l

58、t;/p><p>　　(5).經(jīng)常與高級語言配合使用，應用十分廣泛。</p><p>　　在程序設(shè)計過程中，為了有效地完成任務，把所要完成的任務精心的分割成若干個相互獨立但相互又仍可有聯(lián)系的任務模塊，這些任務模塊使得任務變得相對單純，對外的數(shù)據(jù)交換相對簡單，容易編寫，容易檢測，容易閱讀和維護。這種程序設(shè)計思想稱為模塊化程序設(shè)計思想。模塊化結(jié)構(gòu)程序的設(shè)計，可以使系統(tǒng)軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也使其他人

59、更好地理解和閱讀系統(tǒng)的程序設(shè)計。因此，本醫(yī)院病床呼叫系統(tǒng)在軟件的設(shè)計上，運用了模塊化程序的結(jié)構(gòu)對軟件進行設(shè)計，使得程序變得更加直觀易懂。程序的主要模塊有：主程序、顯示程序、定時溢出中斷服務程序、外部中斷服務程序。</p><p>　　2.2  系統(tǒng)資源的分配</p><p>　　本設(shè)計系統(tǒng)所用到的單片機端口數(shù)比較多，所以在這里將對數(shù)字電子秒表的硬件資源的大概分配加以說明。片內(nèi)RA

60、M的分配、各功能鍵的定義以及各端口的分配安排如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 端口的分配安排表</p><p>　　2.3  主程序設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)程序主要模塊由主程序、定時中斷服務程序、外部中斷0服務程序和外部中斷1服務程序組成。其中主程序是整個程序的主體?？梢詫Ω鱾€中斷程序進行調(diào)用。協(xié)調(diào)各個子程序之間的聯(lián)系。</p&

61、gt;<p>　　系統(tǒng)（上電）復位后，進入主程序，主程序流程圖如圖2.1。首先對系統(tǒng)進行初始化，包括設(shè)置各入口地址、中斷的開啟、對各個數(shù)據(jù)緩存區(qū)清“0”、賦定時器初值，初始化完畢后，就進入數(shù)碼管顯示程序。數(shù)碼管顯示程序?qū)︼@示緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)值進行調(diào)用并在數(shù)碼管上進行動態(tài)顯示。顯示一次就對P1.1和P2.5進行一次掃描，查詢復位鍵P1.1是否按下，當復位鍵按下后，程序返回開始，重新對系統(tǒng)進行初始化。當沒有按下復位鍵時，程序則掃描

62、P2.5是否按下，當P2.5沒有按下則返回顯示程，不斷地調(diào)用顯示緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進行顯示。使用戶能清楚的看到當前電子秒表所記錄的時間。當查詢到P2.5按下后則跳轉(zhuǎn)到另外一段顯示程序并調(diào)用最紅緩存區(qū)的數(shù)據(jù)進行顯示，此時顯示的時間即為上一次計時的時間。與此同時，在P2.5按下后單片機執(zhí)行顯示程序的同時也在對P2.5進行掃描，當P2.5斷開后立即跳轉(zhuǎn)回之前的顯示程序顯示當前的計時時間。</p><p>　　在主程序中還進行

63、了賦寄存區(qū)的初始值、設(shè)置定時器初值以及開啟外部中斷等操作，當定時時間到后就轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時中斷程序。當外部中斷有請求則去執(zhí)行外部中斷服務程序。并在執(zhí)行完后返回主程序。</p><p>　　圖2.1 主程序流程圖</p><p>　　2.4  中斷程序設(shè)計</p><p>　　現(xiàn)在方案中采用了三個中斷，外部中斷INT0，INT1和定時中斷T0。CPU在響應中斷時

64、，先處理高級中斷，在處理低級中斷，若有多個同級中斷時，則按自然優(yōu)先順序處理。例如當CPU正在處理一個中斷申請時，有出現(xiàn)了另一個優(yōu)先級比它高的中斷請求，這是，CPU就暫停終止對當前優(yōu)先級較低的中斷源的服務，轉(zhuǎn)去響應優(yōu)先級比它高的中斷請求，并為其服務。待服務結(jié)束，再繼續(xù)執(zhí)行原來較低級的中斷服務程序。而當CPU為級別高的終端服務程序服務時，如果級別低的中斷發(fā)出中斷請求，此時CPU是不會響應的，所以為了避免開始和暫停兩個按鍵中的一個出現(xiàn)沒有響應

65、的情況，在進行程序編輯時要注意對中斷的使用，避免出現(xiàn)中斷的嵌套。，合理分配中斷對本設(shè)計的實現(xiàn)是至關(guān)重要的。</p><p>　　另外由于數(shù)字式電子秒表的最小精度位1ms，屬于高精度電子秒表。定時器T0的定時周期也為1ms，為了使電子秒表暫停鍵按下后CPU能馬上去響應中斷程序，必須將暫停的外部中斷級別高于定時計數(shù)器的中斷級別。避免出現(xiàn)CPU執(zhí)行完定時溢出中斷程序后再響應外部中斷程序，影響計時精度。</p>

66、;<p>　　AT89C52的自然優(yōu)先級順序排列如下：</p><p>　　中斷源                          

67、0;           最高</p><p><b>　　外部中斷0</b></p><p>　　定時/計數(shù)器0溢出中斷</p><p><b>　　外部中斷1</b></p><p>　　定時/計

68、數(shù)器1溢出中斷</p><p>　　串行口中斷                               

69、;   最低</p><p>　　數(shù)字式秒表中的兩個按鍵采用了中斷實現(xiàn)功能。開始采用外部中斷INT0，暫停采用外部中斷INT1。另外程序中還用到了定時/計數(shù)器0溢出中斷進行計時。依據(jù)設(shè)計要求，暫停的外部中斷INT1中斷級別最高，計時的定時/計數(shù)器0溢出中斷次之，開始的外部中斷INT0級別最低。</p><p>　　（1）外部中斷0服務程序：</p><

70、;p>　　外部中斷0服務程序結(jié)合外部P3.2停止鍵實現(xiàn)數(shù)字電子秒表的停止功能，具體流程圖如圖2.2。</p><p>　　當按下P3.2停止鍵按下向CPU發(fā)出外部中斷請求，CPU轉(zhuǎn)向外部中斷0服務程序執(zhí)行，停止定時器。另外將當前顯示的時間進行一次存儲，存進中間寄存區(qū)。最后中斷返回。</p><p>　　圖2.2 外部中斷0服務程序流程圖</p><p>　?。?/p>

71、2）外部中斷1服務程序</p><p>　　當按下P3.3啟動鍵按下向CPU發(fā)出外部中斷請求，CPU轉(zhuǎn)向外部中斷1服務程序執(zhí)行，啟動定時器。另外進行二次存儲，將之前進行一次存儲的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)存入最終緩存區(qū)，避免下次計時暫停時一次存儲將數(shù)據(jù)掩蓋，從而起到保護數(shù)據(jù)的作用。二次存儲后就中斷返回。</p><p>　　圖2.3 外部中斷1服務程序流程圖</p><p>　

72、?。?）定時中斷服務程序</p><p>　　當定時/計數(shù)器T0器溢出后，向CPU發(fā)出中斷請求信號。CPU跳轉(zhuǎn)到定時中斷程序執(zhí)行，具體流程如圖2.4。定時中斷程序是一個進位程序，主要負責對1ms的加一。1ms位沒有滿十就跳出中斷程序，返回顯示程序。當1ms位滿十后就對1ms位清零，向10ms位加一，同時檢測10ms位是否滿十，沒有滿十就跳出中斷程序，返回顯示程序。如果滿十就向100ms位加一，依次類推，最終達到9

73、9.999秒后歸零，從零開始再次計時。</p><p>　　定時/計數(shù)器T0工作在方式0下，TH0和TL0組成一個13位的二進制數(shù)計數(shù)器。單片機開機或復位時，它的值為00H，當T0啟動后，從第一個輸入脈沖開始計時，每來一個脈沖計數(shù)加一，即從0000000000000開始計數(shù)到1111111111111，再計數(shù)一個脈沖時TH0和TL0組成的13位計數(shù)器將會從13個1變成13個0，并產(chǎn)生溢出，溢出位將被送到TF0標志

74、位，通過溢出標志產(chǎn)生溢出中斷請求。顯然，T0定時器在方式0下引起一次中斷所允許計數(shù)的最多脈沖個數(shù)為213 個。</p><p>　　但如果定時計數(shù)器如果每次都固定從0開始計數(shù)，到計滿后，再向CPU發(fā)出溢出中斷請求信號那是毫無意義的。為了使定時計數(shù)器在規(guī)定的計數(shù)脈沖個數(shù)字之后（此時應小于213  個脈沖），向CPU發(fā)出溢出中斷請求，可采取預先向TH0和TL0中放入一個初值X的方法，使計數(shù)器以X值為起始值開

75、始計數(shù)，即X+1，X+2，……直至計數(shù)器計滿，從1全變?yōu)?。設(shè)需要計數(shù)的脈沖個數(shù)為Y，則有：</p><p><b>　　X+Y=213  </b></p><p>　　在定時方式下:定時時間間隔位t=（213—X）*振蕩周期*12</p><p>　　現(xiàn)在本設(shè)計要求1ms實現(xiàn)一次中斷，選擇定時器T0工作在方式0。所以需要根據(jù)以上條件

76、計算出T0的初值。</p><p>　　設(shè)T0的初值為X，則</p><p>　?。?13—X）*12/12*106 =1*10-3  </p><p>　　轉(zhuǎn)換位十六進制數(shù)X=7192=1110000011000B</p><p>　　即TH0=0E0H（取X的高8位）</p><p>　　TL0=18H

77、（取X的低5位）</p><p>　　由于定時1ms只是一個理想化的時間，其中并沒有考慮到中斷后單片機執(zhí)行語句所花的時間。雖然執(zhí)行語句所花的時間很短只有即微秒，但積少成多，數(shù)字秒表一秒中要溢出中斷1000次，積累起來誤差就能達到毫秒級，這對于精度到達毫秒級的數(shù)字電子秒表來說是很大的誤差。所以要在后期編程時還要將單片機讀程序的時間考慮進去，</p><p>　　在對定時器賦初值時將單片機需要

78、執(zhí)行的語句所花的時間加上，這樣就能使數(shù)字電子秒表的誤差達到最小。</p><p>　　圖2.4 定時中斷服務程序</p><p>　　第三章 數(shù)字秒表的安裝與測試</p><p>　　3.1  軟件的仿真與調(diào)試</p><p>　　Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，如圖1.19所示。它包括標題欄、主

79、菜單、狀態(tài)欄、標準工具欄、繪圖工具欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口等十幾個工具，方便了使用者的使用。</p><p>　　Proteus SISI繪制原理圖的操作與繪制原理圖的操作基本相同，在這里就不再作贅述。下面拿本設(shè)計中的一個仿真例子作簡述說明。運行Proteus SISI后，繪制病床呼叫系統(tǒng)的原理圖。</p><p>　

80、　首先打開已經(jīng)畫好的DSN文件，雙擊圖中的AT89S52芯片，就彈出一個窗口，在Program File項中通過路徑選擇在WAVE中生成的HEX文件，雙擊選中后確定，這樣仿真圖中的AT89S52芯片就已經(jīng)讀取了本設(shè)計中的HEX文件。單擊“三角形按鈕”進行仿真。通過對仿真結(jié)果的觀察來對程序進行修改，最終使程序到達設(shè)計要求。</p><p>　　3.2  硬件的安裝與調(diào)試</p><p&

81、gt;　　按照之前設(shè)計好的數(shù)字電子秒表原理圖，詳細計算系統(tǒng)中各個元件的參數(shù)，選擇相應器件，制作實際電路板。由于考慮到萬能板大小的問題及元件之間連線的方便，在焊接元器件前必須考慮元件的布局然后進行實際操作。</p><p>　　制作好的電路板可以用萬用表（200歐姆檔）的紅、黑表筆測試電路板的每條走線，當其電阻非常小時，證明走線沒有斷開，當其電阻很大時，證明該條走線斷了，應該重新走線，使電路板在電氣上得到正確地連接

82、。選用萬用表的20K歐姆檔，檢測電路中是否存在短路。因為系統(tǒng)采用的是共陰極數(shù)碼管作為顯示電路，必須確保數(shù)碼管的公共端接的是低電平。</p><p>　?。?）晶振電路的測試</p><p>　　在單片機正常運行的必要條件是單片機系統(tǒng)的時鐘穩(wěn)定正常。實際中，因為各種原因?qū)е孪到y(tǒng)時鐘不正常而出現(xiàn)系統(tǒng)無法正常運行的情況時有，因此系統(tǒng)時鐘是否振是通電檢查的首要環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)通電的狀況下，用萬用表的直

83、流電壓檔（20V），分別測量XTAL1和XTAL2引腳的電壓，看是否正常，在調(diào)試過程中，測得電壓XTAL1引腳應為2.05V,XTAT2應為2.15V。</p><p>　?。?）復位電路的測試</p><p>　　復位不正常也會導致系統(tǒng)不能工作。如果復位引腳始終為高電平，系統(tǒng)將始終處于復位狀態(tài)；如果始終為低電平，不能產(chǎn)生復位所需的高電平信號脈沖，則系統(tǒng)也可能無法正常工作。單片機正常工作時

84、，RST復位引腳應為0V，按下復位按鍵時，復位引腳為高電平5V左右。</p><p>　?。?）顯示電路的測試</p><p>　　顯示電路是數(shù)字電子秒表正常運行最直觀的觀察窗口，我們可以通過觀察顯示電路的顯示結(jié)果觀察系統(tǒng)能否正常運行。當顯示電路按照電路圖焊接好后，用萬用表的測二極管檔位，將黑表筆接共陰數(shù)碼管的公共段，然后將紅表筆接數(shù)碼管的各段，當數(shù)碼管的段能正常顯示，說明各點焊接正常。

85、</p><p>　　3.3  系統(tǒng)程序的燒錄</p><p>　　在軟件調(diào)試中，使用當今流行的功能強大且普遍的WAVE 6000軟件\進行軟件編譯與調(diào)試,使用Microcontroller ISP Software及其配套的單片機對程序進行燒錄。軟件調(diào)試的流程是這樣的：先分別對主要的功能程序模塊進行模擬仿真調(diào)試；然后再將各程序模塊組織起來進行統(tǒng)調(diào)</p><

86、p>　　軟件的燒錄：第一步：安裝并運行Microcontroller ISP Software軟件；第二步：點擊Options欄的select device選項；這時出現(xiàn)一個對話窗口，如圖3.1所示，按圖選擇后，點擊OK按鍵，如出現(xiàn)圖3.2所示窗口，則說明電腦與開發(fā)板沒連接好或單片機沒插好等，需重裝檢查硬件連接，如果沒有出現(xiàn)則說明初始化成功。</p><p>　　第三步：點擊File欄的Load Buffe

87、r選項打開已經(jīng)編譯好的HEX文件。點擊載入，出現(xiàn)如圖3.4.a對話框點確定后，再點擊圖3.3中的“A”字圖標，出現(xiàn)如圖3.4.b對話框，完成后，按軟件默認選項，點擊“OK”－“OK”―“OK”燒錄完成；否則重新檢查硬件連接后再重新燒錄</p><p>　　3.4  數(shù)字電子秒表的精度調(diào)試</p><p>　　將數(shù)字電子秒表的程序編譯后燒錄進單片機，并將單片機插入系統(tǒng)并保證其能正常

88、運行。在進行精度測試之前的編程過程中，我們知道了單片機在進行定時中斷時需要執(zhí)行語句，而執(zhí)行這些語句是需要占用CPU時間的，從而影響單片機定時的精確性，最終會導致數(shù)字電子秒表的計時誤差，為了減小這種計時誤差，我們之前在編程時已經(jīng)將單片機一秒鐘內(nèi)執(zhí)行程序的時間計算在內(nèi)，并將定時器的初值做出了適當調(diào)整。爭取最大限度的減小數(shù)字電子秒表的計時誤差。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></

89、p><p>　　本設(shè)計的數(shù)字電子秒表是由AT89S52單片機、共陰數(shù)碼顯示管、控制按鍵、三極管等器件構(gòu)成的，設(shè)有五位計時顯示，開始、暫停、復位、查看按鍵以及一個系統(tǒng)整機復位按鈕。計時精度能到達1ms，能調(diào)看上一次計時時間，設(shè)計精簡，使用簡單易懂。系統(tǒng)設(shè)計合理，線路簡單、功能先進，性能穩(wěn)定，程序精簡。并給出了詳細的電路設(shè)計方法。本系統(tǒng)是以單片機為核心，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應用對象

90、特點的軟件結(jié)合，以作完善。所以采用匯編語言來進行軟件設(shè)計，利用匯編語言面向機器并能較好的發(fā)揮機器的特性，得到較高的程序，同時匯編語言目標代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，能提高秒表的精度。</p><p>　　本系統(tǒng)主要由3章組成，第一章中，主要是硬件組成部分和其實現(xiàn)的功能，在本此實驗中各部分都實現(xiàn)了其功能。在第二章中，主要介紹的是軟件實現(xiàn)過程的框圖。在第三章中，主要是對硬件和軟件的調(diào)試，最終保證了系統(tǒng)的正常運行

91、。</p><p>　　通過畢業(yè)設(shè)計，復習鞏固我們以前所學習的數(shù)字、模擬電子技術(shù)、單片機原理及接口等課程知識，加深對各門課程及相互關(guān)系的理解，并成功使用了Wave、Protel 99se和Proteus ISIS三款電子軟件，使理論知識系統(tǒng)化、實用化，系統(tǒng)地掌握微機應用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法，培養(yǎng)較強的編程能力、開發(fā)能力。同時，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我也發(fā)現(xiàn)了本系統(tǒng)的許多不足和可以改進的地方。但因時間緊迫等原因沒能改進

92、。本設(shè)計的數(shù)字電子秒表缺少對多次計時時間進行記錄的功能。應給在單片機的內(nèi)部存儲區(qū)多設(shè)置一些存儲空間，用來存儲多次計時時間。并在程序中編入對多次計時時間的調(diào)用顯示。電子秒表是一種較先進的電子計時器，目前國產(chǎn)的電子秒表一般都是利用石英振蕩器的振蕩頻率作為時間基準，采用6位液晶數(shù)字顯示時間。電子秒表的使用功能比機械秒表要多。通過對先進電子秒表的查閱，我發(fā)現(xiàn)設(shè)計的電子秒表還不具備防水，充電等功能。 </p><p>　　

93、雖然存在不足，但本設(shè)計開發(fā)的數(shù)字電子秒表仍具有它的實用性。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我這次畢業(yè)設(shè)計是在xx老師的精心指導下完成的，xx老師為我對本文的完成提供了良好的設(shè)施和環(huán)境，從論文的選定到實驗研究，從資料收集到方案確定，xx老師都給了我大量的中肯的建議和意見，我的每步工作都凝聚了xx老師的辛勤汗水。同時，xx老師的嚴謹?shù)闹螌W

94、態(tài)度和忘我的工作精神以及高尚的師德給我留下了深深的影響，這將激勵我更好地完成今后的學習和工作。借此機會對xx老師的精心教育和指導表示忠心的感謝；也借此機會，感謝大學四年來辛勤教育指導我的各科任老師。我也很感謝論文答辯的各位評委老師，感謝他們在百忙之中抽出時間幫我們答辯。還要感謝班里的同學對我不懈的支持與幫助。</p><p>　　通過這次設(shè)計，我學到了很多知識，同時也認識到在團隊工作中需要有合作精神，我想這會為今

95、后自己踏上工作崗位、更好地融入新的團隊打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]  鄭毛祥.單片機應用基礎(chǔ).人民郵電出版社，2006.6：21-42</p><p>　　[2]  李鄧化，彭書華，許曉飛．智能檢測技術(shù)及儀表．科學出版社，2007：194-201</p>

96、;<p>　　[3]  戴佳. 單片機C51語言應用程序設(shè)計. 電子工業(yè)出版社，  2006.7:168-169</p><p>　　[4]  朱民雄.計算機語言技術(shù). 北京航空航天大學出版社，2002.1:103-105</p><p>　　[5]  李鴻.  單片機原理及應用. 湖南大學出版社. 2004:8:72-73&

97、lt;/p><p>　　[6]  劉建清. 單片機技術(shù). 國防工業(yè)出版社， 2006.8: 104-105 </p><p>　　[7]  楊寧，胡學軍．單片機與控制技術(shù)．北京航空航天大學出版社，2005-03:306-322</p><p>　　[8]  馬忠梅等．單片機C語言應用程序設(shè)計．北京航空航天大學出版社，1997:201-211