基于AT89C52单片机的电子秒表设计

清华大学本科毕业论文（设计）基于AT89C52单片机的电子秒表设计所在学院专业名称申请学士学位所属学科年级指导教师姓名、职称完成日期摘要I摘要随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测技术不断更新。单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，主要包括CPU、随机存储器、只读存储器、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件。本文设计的主要思路是采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为中央处理器，应用LED数码显示器，设计具有计时和倒计时功能的电子秒表。论文概述中主要介绍了本次课题的课题背景、研究意义以及要求完成的任务。正文中首先介绍了系统硬件的设计思路以及工作原理，其次简单阐述了程序的流程、程序各功能模块的分析和实现过程，最后简单总结了本次设计的难点、关键点以及收获的经验。关键词：单片机，LED数码管显示器，AT89C52ABSTRACTIIABSTRACTWithcomputerpenetrationinthesocialsphere,SCMapplicationsareconstantlydeepening,andpromotethetraditionalcontroldetectiontechnologyupdate.Singlechipisintegratedonachipmicrocomputer,includingCPU,randomaccessmemory,aread-onlymemory,input/outputinterfacecircuit,timer/counterandotherparts.InthispaperthemaintrainofthoughtofthedesignistheuseofAT89C52microcontrollerasthecentralprocessor,theapplicationofLEDdigitaldisplay,designhasatimerandcountdownfunctionelectronicstopwatch.Thepapersummarizesmainlyintroducedthistopicresearchbackground,researchsignificanceandtasks.Thetextfirstlyintroducesthesystemhardwaredesignandworkingprinciple,thenbrieflydiscussestheprocessflow,processofeachfunctionmoduleoftheanalysisandtherealizationoftheprocess,finallysummarizesthedesigndifficulty,keypointsandgainexperience.Keywords：Single-ChipMicrocomputer，LEDfigurestubedisplay，AT89C52目录III目录1绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1引言-------------------------------------------------------------------11.2单片机及其发展---------------------------------------------------------11.3LED显示器概述---------------------------------------------------------41.4论文章节安排-----------------------------------------------------------72系统功能概述------------------------------------------------------------------------------------------------------73系统硬件设计------------------------------------------------------------------------------------------------------83.1中央处理器设计---------------------------------------------------------83.2系统电路设计---------------------------------------------------------104系统软件设计----------------------------------------------------------------------------------------------------124.1程序功能及主要变量的说明----------------------------------------------124.2程序流程图------------------------------------------------------------144.3按键消抖介绍---------------------------------------------------------154.4主要程序代码----------------------------------------------------------175总结-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------22参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------24致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2511绪论1.1引言单片机自问世以来，性能不断提高和完善，而且具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此在工业控制、智能仪表、数据采集和处理、通信系统、网络系统、汽车工业、国防工业、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正逐步取代现有的多片微机应用系统，单片机的潜力越来越被人们所重视。基于单片机的定时与控制装置在诸多行业都有广泛的应用，本文以AT89C52为主控制芯片，应用LED显示器设计电子秒表，其主要功能有单计时、连续记8个的计时、设定初值的倒计时。本文是一个单片机的最小系统设计，对于各种复杂系统的开发，有一定的引导作用。1.2单片机及其发展集成在一个芯片上的微型计算机即为单片机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，像CPU、只读存储器ROM（Readonlymemory）、随机存储器RAM（Randomaccessmemory）、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件集成在一块芯片上，构成一个较为完整的微型计算机，从而实现一些微型计算机所具有的功能[2]。1.2.1单片机的产生与发展（1）单片机的产生电子计算机的发展经历了四个阶段，分别是电子管、晶体管、集成电路大（超大）规模集成电路阶段，即通常所说的第一代，第二代，第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机属于第四代计算机，是大规模集成电路技术发展的产物，而单片机则是众多微型计算机中的一个分支[3]。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展；一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和2价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的[4]。（2）单片机的发展继1971年微处理器的研制成功不久，就出现了单片的微型计算机即单片机，但最早出现的单片机是一位的。随后在1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机，采用将8位CPU、8位并行I/O口、8位定时/计数器、RAM、ROM等集成于一块芯片上的单片结构，能够满足一般工业控制和智能化仪器、仪表等的需求，赢得了广泛的市场，为单片机的发展奠定了坚实的基础[6]。到80年代末世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中包括Rockwell公司的6501，6502，Motorola公司的6801，6802，Zilog公司的Z-8系列等。此外，日本的日立公司，NEC公司等也相继推出了各自的单片机品种。尽管目前市面上单片机的种类很多，但我国使用最为普遍的是Intel公司的MCS-51单片机系列。20世纪80年代初，MCS-51系列在MCS-48的基础上迅速发展起来，尽管它是8位的单片机，但是相对于MCS-48，它的功能有很大的改善。此外，它还具有兼容性强，品种全，软硬件资料丰富等特点，因此应用非常广泛，成为非常重要的单片机品种。直到现在，单片机的主流系列仍然包含MCS-51系列。1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机是16位单片机中的典型代表，它是在8位单片机基础上发展而来的。MCS-96相对于MCS-51，不但字长增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特别是芯片内还增加了一个10位数模转换器，使其具有数模转换的功能[7]。纵观单片机近些年来的发展历程，今后单片机将在集成度、功能、性能、速度、功耗、价格、可靠性、应用领域等全方位地向更高水平发展。尽管现在已经有了32位单片机，但单片机位数不一定会继续增加，并且目前32位单片机使用的并不多。由此可以推测，今后的单片机将具有更强的功能，更高的可靠性，更高的集成度，更低的功耗、更简单的外围电路等特点。除此之外，单片机的另一个发展方向是专业化，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。1.2.2单片机的分类根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。通用3型单片机是一种基本芯片，内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需要。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个在设计的过程，通过用户的进一步设计，才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以其它外围电路的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中，有许多时候是专门针对某个特定产品的，例如电度表和IC卡读写器上的单片机等。这种应用的最大特点是针对性强而且数量巨大，为此厂家常与芯片制造商合作，设计和生产专用的单片机芯片。由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经对系统结构的最简化，软硬件资源利用的最优化[8]。1.2.3单片机应用领域由于单片机具有显著的有点，它已经成为科技领域的有力工具，人们生活的得力助手，其应用遍及各个领域，主要体现在一下几个方面：（1）测控系统中的应用测控系统特别是工业控制系统的工作环境恶劣，各种干扰也强，而且往往要求实时控制，故要求控制系统工作稳定、可靠、抗干扰能力强。由单片机的特点可以看出，单片机很适合用于测控领域。例如，炉温控制等[2]。（2）智能仪表中的应用用单片机制作的测量、控制仪表，能使仪表向数字化、智能化、多功能化发展，并使检测、处理、控制等功能一体化，使仪表重量大大减轻，便于携带和使用，同时降低了成本，提高了性价比。如智能转速表、计时器等。（3）家用电器方面当前，不断提高其智能化程度是家用电器产品的一个重要发展趋势，而单片机的参与