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1、基于 stm32 单片机的数字秒表设计摘要：本设计用 stm32 单片机搭以其它硬件组成数字电子秒表，采用主程序设计，通过数码管显示计时结果。对硬件电路和软件进行设计，并进行仿真测试， 结果表明，计时准确，结构简单，稳定性强。关键词：STM32；单片机；数字秒表一、研究原理在刚通电后打开电源开关，使系统初始化，此时计时器显示为 00.00.00，按下开关开始计时时，stm32 单片机接收到外部中发来的中断请求后，转到开启TIM2 定时器。计时是靠 TIM2 定时器的中断来完成的，TIM2 定时器时钟为 72Mhz， 定时器预分频为 72 分频，即时钟的 72 个周期，每 1 微妙定时器自加 1
2、，溢出值设定为 999，即从 0-999 的共 1000 次，每 1 毫秒发生一次定时器中断，每当一处定时溢出是就向 TIM 发出中断请求，实现数据的累加，达到 10 次就实现进位加一，以此类推，直到实现最大计时 23 小时 59 分 59.99 秒后复位。在定时器工作过程中，外部按下暂停键，信息会传送到 TIM2 的捕获输入引脚，CPU 就收到捕获中断请求执行定时器捕获中断的程序，显示数据，并将数据存到寄存区内。在暂停后，对 PA0 进行扫描，如果按下就回到主程序，准备开始新的计时。在暂停健被按下时，此时显示时间被存到缓存内，再按下暂停键，再次继续计时时，上次显示的计时时间从缓存区转到最终存
3、储区。在秒表停止计时后扫描查看键 PA2， PA2 口是高电平，就查看最近的一次计时缓存，是低电平就调用最终缓存区的计时数据查看前面的计时数据。从而实现多次计时和查看前面计时数据的功能。二、硬件设计设计成品由硬件电路和软件程序协调合一组成。硬件电路由显示电路、电源电路、控制电路、主控电路等组成。主控电路以 STM32 为主，显示电路则用 1602 来作为显示工具。本秒表利用 STM32 单片机的定时的定时原理，来达到精确计时的目标。开始和暂停的功能靠的是单片机的中断系统。在单片机的几个接口中，PB 口为输出口，输出计时数据，列扫描的输出则是安排在 PB0-PB4 口，三个按钮开关接口为 PA0
4、、PA1、PA2，功能依次为开始、暂停、存储和查看前面的计时数据。电路原理图在正确无误的情况下，尽力做到布局合理，美观大方。2.1 按键电路的选择与设计设计的秒表有 4 个按键，其中三个是主系统电路控制按键，一个是电源开关。三个主控按键分别是开始、暂停、查看和复位功能键。电源键用来将数据重置， 查询键则是用来查询前面的计时数据，三个按键都是低电平有效。当三个主控键 每按下电源与单片机的 I/O 口直接相接，为了限流接了一个 10k 的电阻作为上拉电阻，使次电流保证在安全范围内。有两个按键是采用捕获输入法，用到 TIM2定时器的捕获输入功能。2.2 复位电路的选择与设计对于复位电路，设计中采用的
5、是高电平复位，就是当复位引脚接到两虚两个 高电平时，完成复位操作。但不能持续高电平，因为这样的话，就会不停地执行 复位操作，不能进行其他命令。所以单片机要有足够的余量以应付单片机的其他 要求，并达到复位后不循环，可继续执行其他操作的要求。复位操作有两种：上 电复位、手动复位。上电复位是再接上电源后打开电源开关，系统自动初始化程。它在 STM32 中是一种上电延时复位，在通电时就启动复位电路完成复位操作，其中延时大概三个机器周期，后面正式开始运行。手动复位则是在运行过程中出现意外死机的情况为单片机复位而设置的。这个时候要两次向复位端发出至少两个连续高电平，单片机接收后可完成复位，重新进入工作程序
6、。2.3 系统总电路的设计系统总电路由上述的按键电路，复位电路，还有另外的显示电路组成。将单片机系统电路图和它们合理连接在一起，就是整个秒表的电路图了。三、软件设计3.1 主程序设计全程序由主程序，定时中断服务程序组成。主程序是整个程序的主体。运行过程中从主体开始，逐一开始运行，协调运用各个子程序，完成秒表的功能。系统得电复位后进入主程序。第一步是初始化，整个系统都完全从零开始。第二步是完成初始化，进入液晶显示程序。显示程序调用最近的缓存数据。在液晶显示器上动态显示。每调用一次就扫描一次 PA1 和 PA2 看复位键有没有请求，有的话就回到主程序再次准备计时。没有就看 PA2 有没有请求，没有
7、就一直调用，显示当前计时时间。有的话就跳转到调用最近的缓存程序，显示前次的计时时间。在同时，看 PA2 是否有请求发出，PA2 断开后就回到最新的动态计时时间的程序， 显示当前计时时间。3.2 中断程序设计程序设计中有三个中断信号：定时器溢出中断，捕获中断 2，捕获中断 3。三个中断都在定时器 1 中断服务程序中，用 if 语句判别是哪一个中断。当多个中断同时产生时，cpu 按顺序处理三个中断，三个中断不会被相互打断，任意一个中断程序执行时，其余中断信号需要本次中断程序执行完成后才会执行。四、数字电子秒表的安装与调试按照设计好的实物原理图，买好所需原件后，仔细焊制实物电路板，焊制之前把排版做好
8、，这样焊接后才能让实物更美观，简单明了。实物测试中，打开软件，调用已画好的原理图，选择图中的单片机并选择已经写好的程序文件载入， 成功后进行仿真，观测结果，在针对不足加以修改，最终达到设计要求。五、结束语在这次的秒表设计中，数字秒表以 stm32 单片机为主系统，辅以 1602 液晶显示器、控制按键、电阻、三极管等元器件组成。设计简单，明了，控制清晰明确， 性能稳定，程序精简明晰，并且计时精度达到了 1ms。虽然这个秒表以单片机位中心控制器，但还有许多其他的知识也需运用其中，根据具体的原件还要独立设 计程序，并且与软件相结合达到整个系统的软硬件协调。运用 C 语言来编写程序， 使整个系统程序层次分明简单易懂。作者简介：第一作者：庞豪杰（1998），男，汉族，浙江嘉兴人，学生，本科，浙江师范大学工学院，机电技术教育专业。第二作者：赖鑫卢（1998），女，汉族，浙江象ft人，学生，本科，浙江师范大学工学院，应用电子技术教育专业。