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1、沈阳理工工大学应应用技术术学院毕业设计计（论文文）题 目： 基于单单片机的的数字电电子秒表表的设计计与实现现 系 别： 信息工工程系 专 业： 自自动化 学生姓名名： 胡 培 指导教师师： 唐朝仁仁 年 月 日摘 要近年来随随着科技技的飞速速发展，单单片机的的应用正正在不断断的走向向深入。本文阐述了基于单片机的数字电子秒表设计。本设计主要特点是计时精度达到0.001s，解决了传统的由于计时精度不够造成的误差和不公平性，是各种体育竞赛的必备设备之一。另外硬件部分设置了查看按键，可以对秒表上一次计时时间进行保存，供使用者查询。本设计的的数字电电子秒表表系统采采用ATT89CC52单单片机为为中心器
2、器件，利利用其定定时器/计数器器定时和和记数的的原理，结结合显示示电路、LEDD数码管管以及外外部中断断电路来来设计计计时器。将将软、硬硬件有机机地结合合起来，使使得系统统能够实实现五位LEDD显示，显显示时间间为099.9999秒，计时时精度为为0.0001秒秒，能正确确地进行行计时，同时能记录一次时间，并在下一次计时后对上一次计时时间进行查询。其中软件系统采用汇编语言编写程序，包括显示程序，定时中断服务，外部中断服务程序，延时程序等，并在WAVE中调试运行，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。 关键字：单片机机；数字字电子秒秒表；
3、仿仿真 AbsttracctWithh thhe rrapiid ddeveeloppmennt oof sscieencee annd ttechhnollogyy inn reecennt yyearrs, SCMM apppliicattionns aare connstaant-deppth mannnerr. IIn tthiss paaperr, bbaseed oon ssinggle chiip ddesiign of diggitaal eelecctroonicc sttopwwatcch. Thee maain chaaraccterristticss off thhis
4、 dessignn tiiminng aaccuuraccy oof 00.0001s, too soolvee thhe ttradditiionaal rresuult of a llackk acccurracyy duue tto ttimiing errrorss annd uunfaair, annd iis aa vaarieety of spoortss coompeetittionns, onee off thhe eesseentiial equuipmmentt. IIn aaddiitioon tthe harrdwaare parrt oof tthe sett Vi
5、iew butttonn onn thhe sstoppwattch cann bee thhe llastt tiime to savve ttimee foor uuserr quueriies.The dessignn off thhe mmultti-ffuncctioon sstoppwattch sysstemm usses STCC89CC52 miccrocconttrolllerr ass thhe ccenttrall deevicce, andd usse iits timmer / ccounnterr tiiminng aand thee coountt prrinc
6、ciplles, coombiinedd wiith dissplaay ccirccuitt, LLED diggitaal ttubee, aas wwelll ass thhe eexteernaal iinteerruupt cirrcuiit tto ddesiign a ttimeer. Thee sooftwwaree annd hharddwarre ttogeetheer oorgaaniccallly, alllowiing thee syysteem tto aachiievee twwo LLED dissplaay sshowws tthe timme ffromm
7、0 to 99.9999 seeconnds, Tiiminng aaccuuraccy oof 00.0001 ssecoondss, Be ablle tto ccorrrecttly timme aat tthe samme ttimee too reecorrd aa tiime, annd tthe nexxt ttimee affterr thhe llastt tiime thee tiime to seaarchh.auttomaaticcallly aaddeed aa seeconnd iin wwhicch ssofttwarre ssysttemss ussingg a
8、sssemmblyy laanguuagee prrogrrammmingg, iinclludiing thee diispllay proograam, timmingg, iinteerruupt serrvicce, extternnal intterrruptt seerviice rouutinne, dellay prooceddurees, keyy coonsuumerr shhakiing prooceddurees, andd WAAVE in thee coommiissiioniing, opperaatioon, harrdwaare sysstemm usses
9、to achhievve PPROTTEUSS poowerrfull, ssimpple andd eaasy to obsservve tthe cutt inn thhe ssimuulattionn caan bbe oobseerveed oon tthe acttuall woorkiing conndittionn.Keywwordd：LEDD diispllay；Higgh-ppreccisiion stoopwaatchh；STCC89CC52目 录录绪 论论11 硬硬件设计计41.1 总体体方案的的设计41.2 单片片机的选选择51.3 显示示电路的的选择与与设计81.4
10、按键键电路的的选择与与设计111.5 时钟钟电路的的选择与与设计121.6 复位位电路的的选择与与设计141.7 系统统总电路路的设计计162 软软件设计计192.1 程序序设计思思想192.2 系统统资源的的分配192.3 主程程序设计计202.4 中断断程序设设计213 数数字电子子秒表的的安装与与调试263.11 软软件的仿仿真与调调试263.2 硬件件的安装装与调试试263.3 系统统程序的的烧录273.44 数数字电子子秒表的的精度调调试28结 论论29致 谢谢30参考文献献31附录A 资料料翻译32A.1 英文文原文32A.2 中文文翻译39附录B 程序序44附录C 电路路原理图图
11、51附录D 硬件件实物图图52绪 论论秒表计时时器是电电器制造造，工业业自动化化控制、国国防、实实验室及及科研单单位理想想的计时时仪器，它它广泛应应用于各各种继电电器、电电磁开关关，控制制器、延延时器、定定时器等等的时间间测试。奥运男子子百米飞飞人大战战中，牙牙买加飞飞人博尔尔特以99秒699的成绩绩夺得冠冠军。而而博尔特特冲过终终点的瞬瞬间，荧荧屏显示示其成绩绩为9秒秒68。相相差的这这个0.01秒秒，系由由电子计计时系统统确认。奥运会男男子1000米蝶蝶泳决赛赛上，美美国选手手菲尔普普斯以550秒558的成成绩惊险险夺冠，距距离“八八金梦想想”仅一一步之遥遥。塞尔尔维亚选选手查维维奇以55
12、0.559秒获获得银牌牌，只比比菲尔普普斯慢00.011秒。这这种细微微的差距距，即使使是现场场大屏幕幕用经典典超慢镜镜头回放放，也无无法分辨辨。20044年8月月28日日15点点15分分，中国国选手孟孟关良/杨文军军在雅典典奥运会会男子5500米米划艇决决赛中，以以1分440秒2278的的成绩获获得中国国在雅典典奥运会会的第228金。这这是中国国皮划艇艇项目的的第一枚枚奥运金金牌，也也是中国国水上项项目在历历届奥运运会上所所获得的的第一枚枚金牌。孟孟关良/杨文军军的成绩绩比获得得银牌的的古巴选选手只快快了 00.0772秒，以以至于两两人在夺夺冠之后后还不敢敢相信。自首届现现代奥运运会在希希
13、腊雅典典举办以以来，奥奥运计时时技术一一直在不不断地向向前发展展。一百百多年过过去了，首首届现代代奥运会会上计时时所用的的跑表如如今换成成了一系系列高科科技计时时装 置置，如高高速数码码摄像机机、电子子触摸垫垫、红外外光束、无无线应答答器等等等。鉴于于当今计计时技术术的快速速发展，即即便千分分之一秒秒(为眨眨眼的440倍)的毫微微差距，也也决定着着冠军的的归属。在现在的的体育竞竞技比赛赛中，随随着运动动员的水水平不断断提高，差差距也在在不断缩缩小。有有些运动动对时间间精度的的要求也也越来越越高，有有时比赛赛冠亚军军之间的的差距只只有几毫毫秒，因因此就需需要高精精度的秒秒表来记记录成绩绩。有关计
14、时时钟表的的发展历历史，大大致可以以分为三三个演变变阶段。一、从大大型钟向向小型钟钟演变。二二、从小小型钟向向袋表过过渡。三三、从袋袋表向腕腕表发展展。每一阶段段的发展展都是和和当时的的技术发发明分不不开的。10888年，当当时我国国宋朝的的科学家家苏颂和和韩工廉廉等人制制造了水水运仪象象台，它它是把浑浑仪、浑浑象和机机械计时时器组合合起来的的装置。它它以水力力作为动动力来源源，具有有科学的的擒纵机机构，虽虽然几十十年后毁毁于战乱乱，但它它在世界界钟表史史上具有有极其重重要的意意义。16566年，荷荷兰的科科学家惠惠更斯应应用伽利利略的理理论设计计了钟摆摆，第二二年，在在他的指指导下年年轻钟匠
15、匠S.CCostter制制造成功功了第一一个摆钟钟。16675年年，他又又用游丝丝取代了了原始的的钟摆，这这样就形形成了以以发条为为动力、以以游丝为为调速机机构的小小型钟，同同时也为为制造便便于携带带的袋表表提供了了条件。18世纪纪期间发发明了各各种各样样的擒纵纵机构，为为袋表的的进一步步产生与与发展奠奠定了基基础。英英国人GGeorrge Graahamm在17226年完完善了工工字轮擒擒纵机构构，它和和之前发发明的垂垂直放置置的机轴轴擒纵机机构不同同，所以以使得袋袋表机芯芯相对变变薄。20世纪纪初，尤尤其是第第一次世世界大战战的爆发发，袋表表已经不不能适应应作战军军人的需需要，腕腕表的生生
16、产成为为大势所所趋。许许多新的的设计和和技术也也被应用用在腕表表上，成成为真正正意义上上的带在在手腕上上的计时时工具。紧紧接着的的二战使使腕表的的生产量量大幅度度增加，价价格也随随之下降降，使普普通大众众也可以以拥有它它。腕表表的年代代到来了了！19988年：建建立超冷冷铯原子子钟，比比微微秒秒又要精精确100万倍。 从我国水水运仪像像台的发发明到现现在各国国都在研研制的原原子钟这这几百年年的钟表表演变过过程中，我我们可以以看到，各各个不同同时期的的科学家家和钟表表工匠用用他们的的聪明的的智慧和和不断的的实践融融合成了了一座时时间的隧隧道，同同时也为为我们勾勾勒了一一条钟表表文化和和科技发发展
17、的轨轨迹。本设计利利用ATT89CC52单片片机的定定时器/计数器器定时和和记数的的原理，使使其能精精确计时时。利用用中断系系统使其其能实现现开始暂暂停的功功能。PP0口输输出段码码数据，PP2.00-P22.4口口作列扫扫描输出出，P11.1、P3.2、PP3.33、P22.5分分别接四个按钮钮开关，分分别实现现开始、暂暂停、清清零和查查看上次次时间的的功能。显显示电路路由五位位共阴极极数码管管组成。初始状态态下计时时器显示示00.0000，当按按下开始始键时，外外部中断断INTT1向CCPU发发出中断断请求，CCPU转转去执行行外部中中断1服服务程序序，即开开启定时时器T00。计时时采用定
18、定时器TT0中断断完成，定时溢出中断周期为1ms，当一处中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一，达到10次就对十毫秒位进行加一，依次类推，直到99.999秒重新复位。在计时过程中，只要按下暂停键，外部中断INT0向CPU发出中断请求，CPU转去执行外部中断0服务程序,即关闭定时器T0，调用显示程序，实现暂停功能，同时将此次计时时间存入寄存区。然后对P1.1进行扫描。当P1.1按下时就跳转回主程序。等待下一次计时开始。在按下暂暂停键时时，将此此时的计计时时间间存入中中间缓存存区，当当再次按按下开始始键时，则则讲中间间缓存区区的数据据转入最最终缓存存区。秒秒表停
19、止止后对查查看键PP2.55进行扫扫描，PP2.55按下为为低电平平时，调调用最终终缓存区区的数据据进行显显示，即即显示上上一次计计时成绩绩。当PP2.55位高电电平时，调调用显示示缓存区区的数据据进行显显示，即即显示当当此计时时的成绩绩。根据据以上设设计思路路从而实实现数字字电子秒秒表的计计时和查查看上一一次计时时时间的的功能。本文主要要内容包包括三部部分：第第一部分分介绍硬硬件部分分设计思思路及方方案；第第二部分分介绍了了软件部部分的设设计思路路和设计计；最后后一部分分则是整整个系统统的安装装与调试试过程。1 硬硬件设计计1.1 总体体方案的的设计数字电子子秒表具具有显示示直观、读读取方便
20、便、精度度高等优优点，在在计时中中广泛使使用。本本设计用用单片机机组成数数字电子子秒表，力力求结构构简单、精精度高为为目标。设计中包包括硬件件电路的的设计和和系统程程序的设设计。其其硬件电电路主要要有主控控制器，计时与显示电路和回零、启动和停表电路等。主控制器采用单片机AT89C52，显示电路采用共阴极LED数码管显示计时时间。本设计利利用ATT89CC52单片片机的定定时器/计数器器定时和和记数的的原理，使使其能精精确计时时。利用用中断系系统使其其能实现现开始暂暂停的功功能。PP0口输输出段码码数据，P2.0-P2.4口作列扫描输出，P1.1、P3.2、P3.3、P2.5口接四个按钮开关，分
21、别实现开始、暂停、清零和查看上次计时时间功能。电路原理图设计最基本的要求是正确性，其次是布局合理，最后在正确性和布局合理的前提下力求美观。硬件电路图按照图1.1进行设计。图1.11 数字秒秒表硬件件电路基基本原理理图根据要求求知道秒秒表设计计主要实实现的功功能是计计时和显显示。因因此设置置了四个按键键和五位位数码管管显示时时间，三三个按键键分别是是开始，停停止、复复位和查查看上次次计时时时间按键键。利用用这四个建来来实现秒秒表的全全部功能能，而五五位数码码管则能能显示最最多999.9999秒的的计时。本设计中中，数码码管显示示的数据据存放在在内存单单元799H7DH中。其中中79HH存放毫毫秒
22、位数数据，77AH存放十十毫秒位位数据，7BH存放百毫秒位数据，7CH存放秒位数据，7DH存放十秒位数据，每一地址单元内均为十进制BCD码。由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制BCD码数据的对应段码存放在ROM表中。显示时，先取出79H-7dH某一地址中的数据，然后查得对应的显示用段码，并从P0口输出，P2口将对应的数码管选中供电，就能显示该地址单元的数据值。最终缓存存区则设设置为559H-5DHH，数据据存放规规则和779H-7DHH一样。分分别对应应存放毫毫秒位至至十秒位位数据。与与79HH-7DDH存储储区不一一样的是是：599H-55DH存存储的内内容为数数字秒表表上一次
23、次计时显显示的时时间。而而79HH-7DDH为当当前计时时时间存存储区。计时采用用定时器器T0中断断完成，定时溢出中断周期为1ms，当一处中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出一次中断请求就对毫秒计数单元进行加一，达到10次就对十毫秒位进行加一，依次类推，直到99.999秒重新复位。 再看按键键的处理理。这四四个键可可以采用用中断的的方法，也也可以采采用扫描描的方法法来识别别。复位位键和查看看主要功功能在于于数值复复位和查查询上次次计时时时间，对对于时间间的要求求不是很很严格。而而开始和和停止键键则是用用于对时时间的锁锁定，需需要比较较准确的的控制。因因此可以以对复位位和查看看按键采采取扫描描
24、的方式式。而对对开始和和停止键键采用外外部中断断的方式式。设计中包包括硬件件电路的的设计和和系统程程序的设设计。其其硬件电电路主要要有主控控制器，显显示电路路和回零零、启动动、查看看、停表表电路等等。主控制制器采用用单片机机AT889C552，显显示电路路采用共共阴极LEED数码码管显示示计时时时间，四四个按键键均采用用触点式式按键。1.2 单片片机的选选择本课题在在选取单单片机时时，充分分借鉴了了许多成成形产品品使用单单片机的的经验，并并根据自自己的实实际情况况，选择择了ATTMELL公司的的AT889S551。ATMEEL公司司的899系列单单片机以以其卓越越的性能能、完善善的兼容容性、快
25、快捷便利利的电擦擦写操作作，低廉廉的价格格、超强强的加密密功能，完完全替代代87CC51/62和和87551/552，低低电压、低低电源、低低功耗，有有DIPP、PLLCC、QQFP封封装，有有民用型型、工业业级、汽汽车级、军军品级等等多种温温度等级级，是当当今世界界上性能能最好、价价格最低低、最受受欢迎的的八位单单片机3。AT899C522P为440 脚脚双列直直插封装装的8 位通用用微处理理器，采采用工业业标准的的C511内核，在在内部功功能及管管脚排布布上与通通用的88xc552 相相同，其其主要用用于会聚聚调整时时的功能能控制。功功能包括括对会聚聚主ICC 内部部寄存器器、数据据RAM
26、M及外部部接口等等功能部部件的初初始化，会会聚调整整控制，会会聚测试试图控制制，红外外遥控信信号IRR的接收收解码及及与主板板CPUU通信等等。单片机的的外部结结构AT899S522单片机机采用440引脚脚的双列列直插封封装方式式。图11.2为引脚脚排列图图， 440条引引脚说明明如下：主电源引引脚Vsss和VVcc VVss接接地 VVcc正正常操作作时为+5伏电电源外接晶振振引脚XXTALL1和XXTALL2 XXTALL1内部部振荡电电路反相相放大器器的输入入端，是是外接晶晶体的一一个引脚脚。当采采用外部部振荡器器时，此此引脚接接地。 XXTALL2内部部振荡电电路反相相放大器器的输出出
27、端。是是外接晶晶体的另另一端。当当采用外外部振荡荡器时，此此引脚接接外部振振荡源。图1.22 单片片机引脚脚图控制或与与其它电电源复用用引脚RRST/VPDD，ALEE/，和/Vppp RRST/VPDD 当当振荡器器运行时时，在此此引脚上上出现两两个机器器周期的的高电平平（由低低到高跳跳变），将将使单片片机复位位在Vccc掉电电期间，此此引脚可可接上备备用电源源，由VVPD向向内部提提供备用用电源，以以保持内内部RAAM中的的数据。 AALE/正常操操作时为为ALEE功能（允允许地址址锁存）提提供把地地址的低低字节锁锁存到外外部锁存存器，AALE 引脚以以不变的的频率（振振荡器频频率的11/
28、6）周周期性地地发出正正脉冲信信号。因因此，它它可用作作对外输输出的时时钟，或或用于定定时目的的。但要要注意，每每当访问问外部数数据存储储器时，将将跳过一一个ALLE脉冲冲，ALLE 端端可以驱驱动（吸吸收或输输出电流流）八个个LSTTTL电电路。对对于EPPROMM型单片片机，在在EPRROM编编程期间间，此引引脚接收收编程脉脉冲（功功能） 外外部程序序存储器器读选通通信号输输出端，在在从外部部程序存存储取指指令（或或数据）期期间，在在每个机机器周期期内两次次有效。同样可以驱动八LSTTL输入。 /Vppp、/Vppp为内内部程序序存储器器和外部部程序存存储器选选择端。当当/Vppp为高高电
29、平时时，访问问内部程程序存储储器，当当/Vppp为低电电平时，则则访问外外部程序序存储器器。对于于EPRROM型型单片机机，在EEPROOM编程程期间，此此引脚上上加211伏EPRROM编编程电源源（Vppp）。输入/输输出引脚脚P0.0 - P00.7，P1.0 - P11.7，P2.0 - P22.7，P3.0 - P33.7。 PP0口（PP0.00 - P0.7）是是一个88位漏极极开路型型双向II/O口口，在访访问外部部存储器器时，它它是分时时传送的的低字节节地址和和数据总总线，PP0口能能以吸收收电流的的方式驱驱动八个个LSTTTL负负载。 PP1口（PP1.00 - P1.7）是
30、是一个带带有内部部提升电电阻的88位准双双向I/O口。能能驱动(吸收或或输出电电流)四四个LSSTTLL负载。 PP2口（PP2.00 - P2.7）是是一个带带有内部部提升电电阻的88位准双双向I/O口，在在访问外外部存储储器时，它它输出高高8位地地址。PP2口可可以驱动动(吸收收或输出出电流)四个LLSTTTL负载载。 PP3口（PP3.00 - P3.7）是是一个带带有内部部提升电电阻的88位准双双向I/O口。能能驱动(吸收或或输出电电流)四四个LSSTTLL负载6。AT899C522具有以以下标准准功能：8k字字节Fllashh，2556字节节RAMM，322 位II/O口口线，看看门
31、狗定定时器，22个数据据指针，三三个166位定时时器/计计数器，一一个6向向量2级级中断结结构，全全双工串串行口，片片内晶振振及时钟钟电路。另另外，AAT899C522可降至至0Hzz 静态态逻辑操操作，支支持2种种软件可可选择节节电模式式。空闲闲模式下下，CPPU停止止工作，允允许RAAM、定定时器/计数器器、串口口、中断断继续工工作。掉掉电保护护方式下下，RAAM内容容被保存存，振荡荡器被冻冻结，单单片机一一切工作作停止，直直到下一一个中断断或硬件件复位为为止。CCPU是是单片机机的核心心部件。它它由运算算器和控控制器等等部件组组成22。（1） 运算器器运算器的的功能是是进行算算术运算算和
32、逻辑辑运算。可可以对半半字节（44位）、单单字节等等数据进进行操作作。例如如能完成成加、减减、乘、除除、加11、减11、BCCD码十十进制调调整、比比较等算算术运算算和与、或或、异或或、求补补、循环环等逻辑辑操作，操操作结果果的状态态信息送送至状态态寄存器器。89C552运算算器还包包含有一一个布尔尔处理器器，用来来处理位位操作。它它是以进进位标志志位C为为累加器器的，可可执行置置位、复复位、取取反、等等于1转转移、等等于0转转移、等等于1转转移且清清0以及及进位标标志位与与其他可可寻址的的位之间间进行数数据传送送等位操操作，也也能使进进位标志志位与其其他可移移位寻址址的位之之间进行行逻辑与与
33、、或操操作55。（2） 程序计计数器PPC程序计数数器PCC用来存存放即将将要执行行的指令令地址，共共16位位，可对对64KK程序存存储器直直接寻址址。执行行指令时时，PCC内容的的低8位位经P00口输出出，高88位经PP2口输输出。（3） 令寄存存器指令寄存存器中存存放指令令代码。CCPU执执行指令令时，由由程序存存储器中中读取的的指令代代码送入入指令寄寄存器，经经译码后后由定时时与控制制电路发发出相应应的控制制信号，完完成指令令功能。本设计采采用ATTMELL的ATT89CC52微微处理器器，主要要基于以以下几个个因素： AAT899C522为511内核，仿仿真调试试的软硬硬件资源源丰富。
34、 性性价比高高，货源源充足。 功功耗低，功功能强，灵灵活性高高。 DDIP440封装装，体积积小，便便于产品品小型化化。 为为EEPPROMM程序存存储介质质，10000次次以上擦擦写周期期，便于于编程调调试。 工工作电压压范围宽宽：2.7V6V，便便于交直直流供电电。1.3 显示示电路的的选择与与设计对于数字字显示电电路，通通常采用用液晶显显示或数数码管显显示。对对于一般般的段式式液晶屏屏，需要要专门的的驱动电电路，而而且液晶晶显示作作为一种种被动显显示，可可视性差差，不适适合远距距离观看看；对于于具有驱驱动电路路和单片片机接口口的液晶晶显示模模块(字字符或点点阵)，一一般多采采用并行行接口
35、，对对单片机机的接口口要求较较高，占占用资源源多；另另外，AAT899S522单片机机本身无无专门的的液晶驱驱动接口口。而数数码管作作为一种种主动显显示器件件，具有有亮度高高、响应应速度快快、防潮潮防湿性性能好、温温度特性性极性、价价格便宜宜、易于于购买等等优点，而而且有远远距离视视觉效果果，很适适合夜间间或是远远距离操操作。因因此，本本设计的的显示电电路采用用7段数数码管作作为显示示介质。数码管显显示可以以分为静静态显示示和动态态显示两两种。由由于本设设计需要要采用五五位数码码管显示示时间，如如果静态态显示则则占用的的口线多多，硬件件电路复复杂。所所以采用用动态显显示。图1.33 显示示电路
36、基基本原理理图动态显示示是一位位一位地地轮流点点亮各位位数码管管，这种种逐位点点亮显示示器的方方式称为为位扫描描。通常常各位数数码管的的段选线线相应并并联在一一起，由由一个88位的II/O口口控制；各位的的公共阴阴极位选选线由另另外的II/O口口线控制制。动态态方式显显示时，各各数码管管分时轮轮流选通通，要使使其稳定定显示必必须采用用扫描方方式，即即在某一一时刻只只选通一一位数码码管，并并送出相相应的段段码，在在另一时时刻选通通另一位位数码管管，并送送出相应应的段码码，依此此规律循循环，即即可使各各位数码码管显示示将要显显示的字字符，虽虽然这些些字符是是在不同同的时刻刻分别显显示，但但由于人人
37、眼存在在视觉暂暂留效应应，只要要每位显显示间隔隔足够短短就可以以给人同同时显示示的感觉觉。数码显示示管分为为共阳数数码管和和共阴数数码管两两种共阳极数数码管的的8个发发光二极极管的阳阳极（二二极管正正端）连连接在一一起，如如图1.4（bb），通通常，公公共阳极极接高电电平（一一般接电电源），其其它管脚脚接段驱驱动电路路输出端端。当某某段驱动动电路的的输出端端为低电电平时，则则该端所所连接的的字段导导通并点点亮，根根据发光光字段的的不同组组合可显显示出各各种数字字或字符符。此时时，要求求段驱动动电路能能吸收额额定的段段导通电电流，还还需根据据外接电电源及额额定段导导通电流流来确定定相应的的限流电
38、电阻。共阴极数数码管的的8个发发光二极极管的阴阴极（二二极管负负端）连连接在一一起，如如图（cc），通通常，公公共阴极极接低电电平（一一般接地地），其其它管脚脚接段驱驱动电路路输出端端，当某某段驱动动电路的的输出端端为高电电平时，则则该端所所连接的的字段导导通并点点亮，根根据发光光字段的的不同组组合可显显示出各各种数字字或字符符。此时时，要求求段驱动动电路能能提供额额定的段段导通电电流，还还需根据据外接电电源及额额定段导导通电流流来确定定相应的的限流电电阻。 图1.44 （aa）数码码管引脚脚图 （bb）共阳阳极内部部结构图图 （c）共共阴极内内部结构构图本设计采采用共阴阴极数码码显示管管做显
39、示示电路，由于采用的是共阴的数码显示管，所以只要数码管的a、b、c、d、e、f、g、h引脚为高电平，那么其对应的二极管就会发光，使数码显示管显示09的编码见表1.1。表1.11 共阴阴极数码码显示管管字型代代码字型共阴极代代码字型共阴极代代码03FH56DH106H67DH25BH707H34FH87FH466H96FH动态显示示电路由由显示块块、字形形码驱动动模块、字字位驱动动模块三三部分组组成。如如图1.3所示示为本系系统的55位LEED动态态显示器器接口电电路。图图中，55个数码码管的88段段选选线分别别与外接接上拉电电阻的单单片机PP0口对对应相连连，而55个数码管管的位控控制端则则和
40、NPPN型三三极管的的集电极极相连接接。单片片机的PP2.00P22.4口口则分别别对应数数码显示示管的最最低位到到最高位位，P22.0P2.4口分分别和五五个NPPN型三三极管的的基极相相连，做做三极管管导通的的控制端端，而NNPN型型三极管管选用990133型三极极管。根根据90013的的资料显显示：其其耐压值值为400V，最最大功率率为0.65WW，最大大电流为为0.55A，电电气性能能完全满满足本设设计的要要求。另另外数码码管显示示是采用用动态显显示，所所以对三三极管的的开关频频率有一一定的要要求。根根据电子子秒表的的设计计计算可知知动态显显示的频频率最高高为3KKHz，而而90113
41、的导导通频率率为1550MHHz，完完全能满满足本设设计的要要求，所所以最终终选取990133三极管管最为位位控制开开关。由于数码码管是有有P0口口来驱动动，它内内部没有有上拉电电阻，作作为输出出口时驱驱动能力力比较弱弱，不能能点亮数数码显示示管，因因此P00口必须须接上拉拉电阻来来提高驱驱动能力力。另外外一位共共阴数码码管的驱驱动电流流一般为为20mmA左右右，如果果电流太太大容易易造成数数码管损损坏，所所以也需要根根据电源源的电压压值来确确定上拉拉电阻的的大小。如果电电阻过小小，势必必会形成成灌电流流过大，造造成单片片机IOO的损坏坏，如果果电阻过过大，那那么对拉拉电流没没有太大大的影响响
42、。电源源供电电电压为55V，当当上拉电电阻选用用2200电阻时时灌电流流为222mA。不不会损坏坏单片机机的I/O口，同同时也可可以为数数码显示示管起到到限制电电流的保保护作用用。 1.4 按键键电路的的选择与与设计本设计中中有四个按键键，分别别实现开开始、暂暂停、复复位和查查看功能能。这三个键可可以采用用中断的的方法，也也可以采采用查询询的方法法来识别别。对于于复位键和查看看键，主主要功能能在于数数值复位位和对上上次计时时时间的的查看，对对于时间间的要求求不是很很严格，而而开始和和暂停键键主要用用于时间间的锁定定，需要要比较准准确的控控制。因因此可以以考虑，对对复位键和查看看键采用用查询的的
43、方式，而而对于开开始和暂暂停键采采用外部部中断。四个按键均采用低电平有效，具体电路连接图如图1.5所示。当按键没没有按下下时，单单片机的的I/OO口直接接连接电电源，因因此需要要接上拉拉电阻来来进行限限流，本本设计中中选取阻阻值为22k 的电电阻作为为上拉电电阻，根根据计算算可知此此时的灌灌电流为为2.55mA，查查看ATT89CC52的的资料得得知次电电流在安安全范围围内，符符合安全全设计要要求。图1.55 按键键电路按键电路路中由于于采用了了外部中中断，所所以需要要用到PP3口的的第二功功能。PP3口引引脚的第第二功能能如表11.2表1.22 P33口引脚脚第二功功能表 P33口引脚脚特殊
44、功能能P3.00RXD（串串行输入入口）P3.11TXD（串串行输出出口）P3.22INT00（外部部中断00请求输输入端）P3.33INT11（外部部中断11请求输输入端）P3.44 T0（定定时器/计数器器0计数脉脉冲输入入端）P3.55 T1（定定时器/计数器器1计数脉脉冲输入入端）P3.66WR(片片外数据据存储器器写选通通信号输输出端)P3.77 RDD（片内内数据存存储器读读选通信信号输出出端）1.5 时钟钟电路的的选择与与设计单片机的的时钟信信号用来来提供单单片机内内各种微微操作的的时间基基准，889S552片内内设有一一个由反反向放大大器所构构成的振振荡电路路，XTTAL11和
45、 XXTALL2分别别为振荡荡电路的的输入和和输出端端，899S52单片机机的时钟钟信号通通常用两两种电路路形式得得到：内内部振荡荡方式与与外部振振荡方式式。外部部方式的的时钟很很少用，若若要用时时，只要要将XTTAL11接地，XXTALL2接外外部振荡荡器就行行。对外外部振荡荡信号无无特殊要要求，只只要保证证脉冲宽宽度，一一般采用用频率低低于122MHzz的方波波信号。时钟发生生器把振振荡频率率两分频频，产生生一个两两相时钟钟信号PP1和P2供单片片机使用用。P1在每一一个状态态S的前半半部分有有效，PP2在每个个状态的的后半部部分有效效。本设设计采用用的内部部振荡方方式，内内部振荡荡方式所
46、所得的时时钟信号号比较稳稳定，实实用电路路中使用用较多。本本设计系系统的时时钟电路路如图11.4所示示。只要要按照图图1.6所示电电路进行行设计连连接就能能使系统统可靠起起振并能能稳定运运行。图图中，电电容器CC1、C2起稳定定振荡频频率、快快速起振振的作用用，电容容值一般般为533ppF。但但在时钟钟电路的的实际应应用中一一定要注注意正确确选择其其大小，并并保证电电路的对对称性，尽尽可能匹匹配，选选用正牌牌的瓷片片或云母母电容，如如果可能能的话，温温度系数数尽可能能低。本本设计中中采用大大小为330pFF的电容容和12MMHz的的晶振8。图1.66 内部振振荡电路路（4） 时序AT899S522典型的的指令周周期（执执行一条条指令的的时间称称为指令令周期）为为一个机机器周期期，一个个机器周周期由六六个状态态（十二二振荡周周期）组组成。每每个状态态又被分分成两个个时相PP1和P2。所以以，一个个机器周周期可以以依次表表示为SS1P1，S1P2，SS6P1，S6P2。通常常算术逻逻辑操作作在P11时相进进行，而而内部寄寄存器传传送在PP2时相进进行。图1.77 889S552时序序图1.77给出了了AT889S552单片片机的取取指和执执行指令令的定时时关系。这这些内部部时钟信信号不能能从外部部观察到到，所用用XTAAL2振振