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摘要近年来随着科学技术的发展，单片机的应用正在不断走下面还深入。本文简单阐述了基于单片机的数字秒表的的设计。本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒，是各种体育竞赛的必要设备之一。本设计的数字秒表采用AT89S52单片机为主要器件，利用其定时器的原理，结合显示电路、LED数码管以及外部外部中断电路来设计计时器。将软硬件结合起来，使得系统能实现0~99.99秒的计时，计时精度位0.01秒。硬件系统利用proteus仿真，在仿真中就能观察到系统的实际运行情况。关键字：单片机数字秒表仿真一硬件设计1、1总体方案的设计数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。本设计中用单片机和数码管组成数字秒表力求结构简单。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。主控制器采用单片机AT89S52，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。本设计利用AT89S52单片机的定时器，使其能精确计时。利用中断系统使其实现启动和暂停的功能，P0口输出段码数据，P2.0~P2.2连上译码器作为位选，P3.2和P3.3接口的两个按钮分别实现启动和暂停功能。设计的基本要求是正确性。硬件电路按下图进行设计。计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms，当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms位AT89S52单片机控制开关四位数码管位控制（即最后一位）加一，达到100次就对100ms位加一，以此类推，直到99.99s为止。再看按键的处理。两个按键采用中断的方法，设置外部中断0和外部中断1位脉冲边沿触发方式，这样一来每当按键按下时便会触发中断，从而实现启动和暂停。1.2单片机的选择本设计在选取单片机时，充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。并根据自己的实际情况，选用了ATMEL公司的AT89S52。ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C51/62和8751/52，低电压、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封装，是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。AT89S52为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于汇聚调整时的功能控制。功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，汇聚调整控制，汇聚测试图控制等。单片机外部结构AT89S52单片机采用40脚的DIP封装，如下所示。（1）主电源引脚Vss和Vcca、Vss接地b、Vcc正常操作时为+5V接地P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RST/VPDP0.7P3.0VPPP3.1ALEP3.2PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3P2.2XTAL2XTAL1P2.1VSSP2.0外接晶振引脚XTAL1和XTAL2a、XTAL1内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡时，此引脚接地。b、XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的的另一端。当采用外部振荡时，此引脚接外部振荡源。（2）控制或与其他电源复用引脚a、RST/VPD当振荡器运行是，在此引脚上出现两个机器周期的高电平（由低到高跳变），将使单片机复位在Vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，由VPD向内部提供备用电源，以保持内部RAM中的数据。b、ALE/PROG正常操作时为ALE功能（允许地址锁存）提供把地址的低字节锁存到外部存储器，ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的1/6）周期性的发出正脉冲信号。因此，它可以用作对外输出的时钟，或用于定时目的。c、PSEN外部程序存储器读选通信号输出端，在从外部程序存储取指令（或数据）期间，PSEN在每个机器周期内两次有效。d、EA/Vpp内部程序存储器和外部程序存储器选择端。当EA/Vpp位高电平时，访问内部程序存储器，当EA/Vpp为低电平时，则访问外部程序存储器。对于EPROM编程期间，此引脚上加21VEPROM编程电源（Vpp）。（3）输入/输出引脚P0.0~P0.7，P1.0~P1.7，P2.0~P2.7，P3.0~P3.7。a、P0口（P0.0~P0.7）是一个8位漏极开路型双向I/O口，在访问外部存储器时，它是分时传送的低字节地址和数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载。b、P1口（P1.0~P1.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。能驱动四个LSTTL负载。c、P2口（P2.0~P2.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址。P2口可以驱动四个LSTTL负载。d、P3口（P3.0~P3.7）是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。能驱动四个LSTTL负载。1.3显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。对于一般的段式液晶屏，需要专门的驱动电路，而且液晶显示作为一种被动显示，可视性差，不适合远距离观看；对于具有驱动电路和单片机接口的液晶显示模块，一般多采用并行接口，对单片机的接口要求较高，占用资源多；另外，AT89S52单片机本身没有专门的液晶驱动接口。而数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、响应速度快、价格便宜、易于购买等优点，而且有远距离视觉效果，很适合夜间或者远距离操作。因此在本设计中，我们采用7段数码管作为显示介质。数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。由于本设计需要采用四位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂，所以采用动态显示。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。动态方式显示时，各数码管轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管并送出相应的段码，在另一时刻选通另一数码管，并送出相应的段码，依次规律循环，即可以使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。1.4系统总体电路的设计系统总体电路如下图所示AT89S52单片机为主电路的核心部分，各个电路均与单片机相连，由单片机统筹协调各个电路的运行工作。开始键和暂停键使用了外部中断，所以需要连到单片机的P3.2和P3.3引脚上，这两个I/O口的第二功能是单片机的外部中断0端AT89S52段驱动位驱动四位数码管口和外部中断1端口。显示电路由四位数码管组成，采用动态显示方式，因此有8位段控制和4位位控制，8位段接控制接P0口，P0.0~P0.7分别控制数码管的abcdefgdp显示，位控制接在P2.0和P2.1两个口，在通过一个2—4译码器实现位控制。XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89S52A2Y04B3Y15Y26E1Y37U2:A74LS139234567891RP1RESPACK-8二软件设计2.1主程序设计本系统程序主要模块由主程序、定时中断服务程序、外部中断0服务程序和外部中断1服务程序组成。其中主程序是整个程序的主体。可以对各个中断程序进行调用。协调各个子程序之间的关系。主程序主要是设置定时器大的工作模式，对定时器赋初值，开总中断、两个外部中断以及定时器溢出中断。并设置外部中断为脉冲边沿触发方式。2.2中断程序设计本方案中用到了三个中断:外部中断0、外部中断1和定时器T0溢出中断。CPU在响应中断时，先处理高级中断，后处理低级中断，若有多个同级中断时，则应按自然优先顺序处理。例如当CPU正在处理一个中断申请时，又出现了另一个优先级比它高的中断请求，这时，CPU就暂停对当前优先级较低的中断源的服务，转去响应优先级比它高的中断请求，并为其服务。待服务结束，再继续执行原来较低级的中断服务程序。而当CPU为级别高的中断服务程序服务时，如果级别低的中断发出中断请求，此时CPU是不会响应的，所以为了避免开始和暂停两个按键中的一个出现没有响应的情况，在进行编程是要注意中断的使用，避免出现中断的嵌套。合理分配中断对本设计是很重要的。（1）外部中断0服务程序外部中断0服务程序结合外部P3.2键实现数字秒表的启动功能。流程如下图所示。（2）外部中断1服务程序外部中断1服务程序结合外部P3.3键实现数字秒表的停止功能。流程图如下所示。外部中断0入口启动定时器T0TR0=1中断返回（3）定时器T0中断服务程序当T0一处后，向CPU发出中断请求信号。CPU跳转到定时中断程序执行，具体流程如下。外部中断1入口停止计时TR1=0中断返回定时器中断入口重装计数初值中断次数加1中断次数到10吗中断次数清零，0.01秒位加一0.01秒位到10吗0.01秒位清零，0.1秒位加一0.1秒位到10吗0.1秒位清零，1秒位加一1秒位到10吗1秒位清零，10秒位加一10秒位到10吗10秒位清零中断返回2.3程序清单#includereg52.hunsignedintdatatable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//显示码值unsignedinti,j,k,l,count;voiddelay(unsignedintz)//延时程序{unsignedintx,y;for(x=z;x!=0;x--)for(y=110;y!=0;y--);}voidmain(){TMOD=0x01;//设置定时器为模式1TH0=(65536-1000)/256;//给定时器赋定时初值TL0=(65536-1000)%256;EA=1;//开中断EX0=1;EX1=1;ET0=1;IT0=1;//设置外部中断位脉冲边沿触发方式IT1=1；while(1)//数码显示{P2=0x03;P0=table[i];delay(1);P2=0x02;P0=table[j];delay(1);P2=0x01;P0=(table[k]+0x80);delay(1);P2=0x00;P0=table[l];delay(1);};}voidex0()interrupt0//外部中断0{TR0=1;//开定时器，开始计数}voidex1()interrupt2//外部中断0{TR0=0;//停止计数}voidtimer0()interrupt1//定时器T0溢出中断{TH0=(65536-1000)/256;//重装计数初值TL0=(65536-1000)%256;count++;//溢出中断次数加一if(count==10){count=0;i++;//溢出10次，0.01s位加一if(i==10){i=0;//0.01s位到10了，清零，0.1s位加一j++;if(j==10){j=0;//0.1s位到10了，清零，1s位加一k++;if(k==10){k=0;//1s位到10了，清零，10s位加一l++;}}}}}三系统调试ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实