CN107632515A - 一种基于单片机的数字电子秒表的设计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于单片机的数字电子秒表的设计,本发明采用AT89C52单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计计时器,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现五位LED显示,显示时间为0~99.999秒,计时精度为0.001秒,能正确地进行计时,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。
Description
技术领域
本发明专利涉及单片机技术领域,具体涉及一种基于单片机的数字电子秒表的设计。
背景技术
秒表计时器是电器制造,工业自动化控制、国防、实验室及科研单位理想的计时仪器,它广泛应用于各种继电器、电磁开关,控制器、延时器、定时器等的时间测试。
奥运男子百米飞人大战中,牙买加飞人博尔特以9秒69的成绩夺得冠军。而博尔特冲过终点的瞬间,荧屏显示其成绩为9秒68。相差的这个0.01秒,系由电子计时系统确认。
奥运会男子100米蝶泳决赛上,美国选手菲尔普斯以50秒58的成绩惊险夺冠,距离“八金梦想”仅一步之遥。塞尔维亚选手查维奇以50.59秒获得银牌,只比菲尔普斯慢0.01秒。这种细微的差距,即使是现场大屏幕用经典超慢镜头回放,也无法分辨。
2004年8月28日15点15分,中国选手孟关良/杨文军在雅典奥运会男子500米划艇决赛中,以1分40秒278的成绩获得中国在雅典奥运会的第28金。这是中国皮划艇项目的第一枚奥运金牌,也是中国水上项目在历届奥运会上所获得的第一枚金牌。孟关良/杨文军的成绩比获得银牌的古巴选手只快了 0.072秒,以至于两人在夺冠之后还不敢相信。
自首届现代奥运会在希腊雅典举办以来,奥运计时技术一直在不断地向前发展。一百多年过去了,首届现代奥运会上计时所用的跑表如今换成了一系列高科技计时装 置,如高速数码摄像机、电子触摸垫、红外光束、无线应答器等等。鉴于当今计时技术的快速发展,即便千分之一秒的毫微差距,也决定着冠军的归属。
在现在的体育竞技比赛中,随着运动员的水平不断提高,差距也在不断缩小。有些运动对时间精度的要求也越来越高,有时比赛冠亚军之间的差距只有几毫秒,因此就需要高精度的秒表来记录成绩。
发明专利内容
本发明专利涉及一种基于单片机的数字电子秒表的设计,本发明采用AT89C52单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现五位LED显示,显示时间为0~99.999秒,计时精度为0.001秒,能正确地进行计时,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。
附图说明
图1:数字秒表硬件电路基本原理图。
图2:单片机引脚图。
图3:显示电路基本原理图。
图4:按键电路图。
图5:内部振荡电路图。
具体实施方式
为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利,并不用于限定本发明专利。
本发明专利涉及一种基于单片机的数字电子秒表的设计,本发明采用AT89C52单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现五位LED显示,显示时间为0~99.999秒,计时精度为0.001秒,能正确地进行计时,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。
进一步的,本发明利用AT89C52单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,使其能精确计时。利用中断系统使其能实现开始暂停的功能。P0口输出段码数据,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。硬件电路按照图1进行设计。根据要求知道秒表设计主要实现的功能是计时和显示。因此设置了四个按键和五位数码管显示时间,三个按键分别是开始,停止、复位和查看上次计时时间按键。利用这四个建来实现秒表的全部功能,而五位数码管则能显示最多99.999秒的计时。
进一步的,本发明在选取单片机时,充分借鉴了许多成形产品使用单片机的经验,并根据自己的实际情况,选择了ATMEL公司的AT89S51。AT89C52P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,其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。AT89S52单片机采用40引脚的双列直插封装方式。图2为引脚排列图, 40条引脚说明如下:
(1) Vss接地;
(2)Vcc正常操作时为+5伏电源;
(3)XTAL1内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地;
(4) XTAL2内部振荡电路反相放大器的输出端。是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。
进一步的,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五位数码管显示时间,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。显示电路基本原理如图3所示,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,各数码管分时轮流选通,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位数码管,并送出相应的段码,依此规律循环,即可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的时刻分别显示,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。
进一步的,本发明中有四个按键,分别实现开始、暂停、复位和查看功能。这三个键可以采用中断的方法,也可以采用查询的方法来识别。对于复位键和查看键,主要功能在于数值复位和对上次计时时间的查看,对于时间的要求不是很严格,而开始和暂停键主要用于时间的锁定,需要比较准确的控制。因此可以考虑,对复位键和查看键采用查询的方式,而对于开始和暂停键采用外部中断。四个按键均采用低电平有效,具体电路连接图如图4所示,当按键没有按下时,单片机的I/O口直接连接电源,因此需要接上拉电阻来进行限流,本设计中选取阻值为2kΩ 的电阻作为上拉电阻,根据计算可知此时的灌电流为2.5mA,查看AT89C52的资料得知次电流在安全范围内,符合安全设计要求。
进一步的,单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准,89S52片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路,XTAL1和 XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端,89S52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡方式与外部振荡方式。外部方式的时钟很少用,若要用时,只要将XTAL1接地,XTAL2接外部振荡器就行。对外部振荡信号无特殊要求,只要保证脉冲宽度,一般采用频率低于12MHz的方波信号。时钟发生器把振荡频率两分频,产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。P1在每一个状态S的前半部分有效,P2在每个状态的后半部分有效。本设计采用的内部振荡方式,内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定,实用电路中使用较多。本设计只要按照图5所示电路进行设计连接就能使系统可靠起振并能稳定运行。图中,电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用,电容值一般为5~33pF。但在时钟电路的实际应用中一定要注意正确选择其大小,并保证电路的对称性,尽可能匹配,选用正牌的瓷片或云母电容,如果可能的话,温度系数尽可能低。本设计中采用大小为30pF的电容和12MHz的晶振。
进一步的,系统总电路由以上设计的显示电路,时钟电路,按键电路和复位电路组成,只要将单片机与以上各部分电路合理的连接就组成了系统总电路。AT89C52单片机为主电路的核心部分,各个电路均和单片机相连接,由单片机统筹和协调各个电路的运行工作。AT89C52单片机提供了XTAL1和XTAL2两个专用引脚接晶振电路,因此只要将晶振电路接到两个专用引脚即可为单片机提供时钟脉冲,但在焊接晶振电路时要尽量使晶振电路靠近单片机,这样可以为单片机提供稳定的始终脉冲。
进一步的,本设计系统所用到的单片机端口数比较多,所以在这里将对数字电子秒表的硬件资源的大概分配加以说明。片内RAM的分配、各功能键的定义以及各端口的分配安排如表1所示。
表1 端口的分配安排表
进一步的,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联系。软件代码如下:
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已,并不用以限制本发明专利,凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明专利的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于单片机的数字电子秒表的设计,其特征在于,本发明专利涉及一种基于单片机的数字电子秒表的设计,本发明采用AT89C52单片机为中心器件,利用其定时器/计数器定时和记数的原理,结合显示电路、LED数码管以及外部中断电路来设计计时器。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的数字电子秒表的设计,其特征在于,本发明将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够实现五位LED显示,显示时间为0~99.999秒,计时精度为0.001秒,能正确地进行计时,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。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的数字电子秒表的设计,其特征在于,本发明选择了ATMEL公司的AT89S51单片机。
Priority Applications (1)
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CN201610567939.5A CN107632515A (zh) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 一种基于单片机的数字电子秒表的设计 |
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Publications (1)
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CN107632515A true CN107632515A (zh) | 2018-01-26 |
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Citations (2)
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CN202795605U (zh) * | 2012-06-05 | 2013-03-13 | 昆明理工大学 | 一种基于单片机控制的倒计时及语音提示装置 |
CN104020661A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-09-03 | 熊浩仁 | 一种多功能数字钟 |
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2016
- 2016-07-15 CN CN201610567939.5A patent/CN107632515A/zh active Pending
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