微机原理与接口技术电子秒表

Question

设计一个带时间显示的电子秒表，具体内容如下：
1.电子秒表的初始状态为零，分别显示分、秒、毫秒；
2.设计一个按钮，按第一次开始计时，按第二次计时暂停，显示当前记录的时间，按第三次计时停止，回到初始态；
3.有时间显示的功能，当不用电子秒表的功能时，显示当先的时间，分别为时、分、秒形式。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了实现这个电子秒表的设计，我们可以使用8051单片机（比如AT89C51）配合 proteus 软件进行硬件电路设计，并编写相应的汇编语言程序。下面我会提供一个基本的设计框架，包括电路设计和程序代码。

电路设计

在 Proteus 中，我们需要以下元件：

1. AT89C51 单片机
2. LED 数码管显示器（共阴极）
3. 按钮开关（例如 SW1、SW2 和 SW3 分别对应开始、暂停和停止功能）
4. 74HC595 驱动器（用于驱动数码管）
5. 两个定时器（Timer 0 和 Timer 1）

连接方式：

• LED 数码管通过 74HC595 驱动器连接到单片机的 P0 口（P0.0 到 P0.7），并设置其控制信号（CS, RCLK, SCLK）。
• SW1、SW2 和 SW3 分别连接到单片机的 P2.0, P2.1 和 P2.2 引脚。
• 定时器配置：Timer 0 作为系统时钟，Timer 1 用于计时。

程序代码 (8051汇编语言)

; 常量定义
COUNT_PER_SEC EQU 12
COUNT_PER_MIN EQU COUNT_PER_SEC * 60
COUNT_PER_HOUR EQU COUNT_PER_MIN * 60
MAX_TIME      EQU 23*COUNT_PER_HOUR + 59*COUNT_PER_MIN + 59*COUNT_PER_SEC + 999

; 寄存器定义
TMR1H equ 0x85 ; Timer 1 高字节
TMR1L equ 0x86 ; Timer 1 低字节
TH1   equ TMR1H ; TH1 = Timer 1 的高字节
TL1   equ TMR1L ; TL1 = Timer 1 的低字节
TMR0  equ 0x8A ; Timer 0
TMOD equ 0x8D ; Timer 控制寄存器
SCON equ 0xB9 ; Serial Control Register

; 初始化子程序
init:
    MOV TH1, #0 ; Timer 1 计数初值
    MOV TL1, #0
    MOV TMOD, #0x21 ; Timer 1 工作于模式1, 8位自动重载计数
    MOV TM0, #0 ; Timer 0 计数初值
    MOV TCON, #0x01 ; Timer 0 开启中断
    MOV P2, #0xFF ; 设置所有输入口为高电平
    MOV P0, #0x00 ; LED 显示清零
    MOV R0, #0 ; 当前时间存储变量
    MOV R1, #0
    MOV R2, #0
    MOV R3, #0
    RET

; 定时器0中断服务子程序
timer_isr:
    INC R3 ; 每隔1ms增加1
    JNB TF0, timer_isr_end ; 如果TF0未置位，继续检查
    SETB TF0 ; 清除TF0标志
    JC overflow ; 时间溢出处理
timer_isr_end:
    RETI

; 时间溢出处理子程序
overflow:
    INC R2 ; 秒加1
    CPL P2.0 ; SW1 状态翻转
    CJNE R2, #COUNT_PER_SEC, overflow_end ; 若未满1s，跳过
    MOV R2, #0 ; 重置秒计数
    INC R1 ; 分加1
    CPL P2.1 ; SW2 状态翻转
    CJNE R1, #COUNT_PER_MIN, overflow_end ; 若未满1min，跳过
    MOV R1, #0 ; 重置分钟计数
    INC R0 ; 小时加1
    CPL P2.2 ; SW3 状态翻转
    CJNE R0, #COUNT_PER_HOUR, overflow_end ; 若未满1小时，跳过
    MOV R0, #0 ; 重置小时计数
overflow_end:
    MOV TH1, #0 ; 重新装载Timer 1计数初值
    MOV TL1, #0
    CLR TR1 ; 关闭Timer 1中断
    MOV P0, R0 ; 更新小时显示
    MOV P0, R1 ; 更新分钟显示
    MOV P0, R2 ; 更新秒显示
    MOV P0, R3 ; 更新毫秒显示
    SETB TR1 ; 开启Timer 1中断
    RETI

main:
    CALL init
start:
    JMP start

注意事项

由于篇幅限制，这里仅提供了关键部分的代码和电路设计概述。你需要在 Proteus 中搭建电路，并将上述代码烧录到单片机中。同时，还需要根据实际使用的 LED 数码管类型调整显示逻辑，因为不同的数码管可能有不同的段选线和公共线连接方式。

此外，由于汇编语言的复杂性，建议学习一些基础知识后再尝试理解代码。如果你对汇编语言不熟悉，可以考虑使用 C 语言或其他高级语言进行编程，这样会更易于理解和调试。

在 Proteus 中，确保正确连接各个元件，并在单片机的 Keil uVision 或其他集成开发环境（IDE）中编译和下载程序。