基于51单片机的秒表系统设计（源代码+Proteus仿真图）
目录
总体设计
晶体震荡电路
复位电路
按键控制电路
LCD1602显示电路
蜂鸣器电路
Proteus仿真图调试结果
源代码：
Proteus仿真提取链接
总体设计
本设计是采用AT89C51单片机为中心，利用其定时器/计数器定时和记数的原理，结合显示电路、电源电路、LCD1602液晶以及键盘电路来设计计时器。将软、硬件有机的结合起来，使得系统能够实现四位LCD显示，最大显示时间为09:59:99，有开始/暂停、复位、记录和查看功能，并设有每秒提醒功能。
此次的设计是采用定时器进行计时并且在LCD1602上显示时间，先要基本了解硬件内在结构，确定用P0并行端口进行LCD1602控制输入，使用P2.0、P2.1、P2.2控制LCD的RE、RW、EN端口。P1.0控制蜂鸣器、P1.1控制开始/暂停、P1.2、P1.3控制查看上一条、下一条、P1.4控制记录、P1.5控制复位、P1.6控制每秒提醒。
晶体震荡电路
利用12分频的晶振的一个机器周期为一微妙，通过循环延时产生0.1秒的延时，通过XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器构成内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器，引线XTAL1和XTAL2引脚分别为振荡器的反相放大器输入端，振荡器的反相放大输出端，再接上晶振形成一个完整电路，产生震荡。
复位电路
采用上电加按键复位电路，也就是手动复位，上电后，由于电容充电，使RET持续一段高电平时间，当单片机运行时，按下复位键也能使RET持续一段时间的高电平，从而实现上电加开关复位的操作上电加复位电路。
按键控制电路
需要实现秒表的开始/暂停、记录、查看上一条、查看下一条、复位、每秒提醒的开关。用6个按键实现。P1.1控制开始/暂停、P1.2、P1.3控制查看上一条、下一条、P1.4控制记录、P1.5控制复位、P1.6控制每秒提醒。
LCD1602显示电路
所谓的1602是指显示的时候，有两行内容每行有16个字符。
基本操作时许
- 读状态：输入：RS=L,RW=H,E=H
--输出：D0-D7=状态字 - 写指令：输入：RS=L,RW=L,D0-D7=指令码
--输出：无 - 读数据：输入：RS=H,RW=H,E=H
--输入：D0-D7=数据 - 写数据：输入：RS=H,RW=L,D0-D7=数据，E=高脉冲
--输入：无
蜂鸣器电路
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。由于题目内容有计时时间每秒都得有提醒功能，因此我们还得用蜂鸣器。如图所示：
Proteus仿真图调试结果
源代码：
#include
#include
//1602定义
sbit RS = P2^0; //定义端口
sbit RW = P2^1;
sbit EN = P2^2;
#define RS_CLR RS=0 //状态量定义，方便读取代码
#define RS_SET RS=1
#define RW_CLR RW=0
#define RW_SET RW=1
#define EN_CLR EN=0
#define EN_SET EN=1
#define DataPort P0 //1602数据接口
//按键定义
sbit key1=P1^3; //查看上一天记录
sbit key2=P1^2; //查看下一条记录
sbit key3=P1^1; //开始/暂停
sbit key4=P1^4; //记录
sbit key5=P1^5; //复位
sbit key6=P1^6;
//蜂鸣器定义
sbit Beep=P1^0; //1时不响，0时响
//全局变量定义
unsigned int RecordTableH[11]; //保存分和秒
unsigned char RecordTableL[11]; //保存毫秒
unsigned int CountTimeH; //记录分、秒时间
unsigned char CountTimeL; //记录毫秒时间
unsigned char DataRecordFlag = 0; //数据记录标志位,表示记录的数据量（记录了多少个数据）
unsigned char DataFlag = 0; //保存数据标志,用于记录保存数据的个数
unsigned int buzzer=0;
code unsigned char NumTable[]="0123456789";
bit Counting = 0; //计时标志0暂停/停止,1计时状态
//函数声明
void LCD1602_WriteCom(unsigned char com); //1602部分
void LCD1602_WriteData(unsigned char Data);
void LCD1602_Clear(void);
void LCD1602_PutString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s);
void LCD1602_PutChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data);
void LCD1602_Init(void);
void LCD1602_Delay(unsigned int t);
void delay_ms(unsigned int t);
void IniTC0(void) ; //初始化定时计数器0
void KeyWork(void); //按键扫描以及按键功能动作
void DisplayCountTime(void); //显示计时的时间
void main()
{
IniTC0();
LCD1602_Init();
Beep = 1;
LCD1602_PutString(4,0,"Well Come");
LCD1602_PutString(2,1," Stopwatch ");
delay_ms(1000);
LCD1602_Clear();
while(1)
{
DisplayCountTime();
KeyWork();
}
}
/*------------------------------------------------
写入命令函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_WriteCom(unsigned char com)
{
LCD1602_Delay(5);
RS_CLR;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort= com;
_nop_();
EN_CLR;
}
/*------------------------------------------------
写入数据函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD1602_Delay(5);
RS_SET;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort= Data;
_nop_();
EN_CLR;
}
/*------------------------------------------------
清屏函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_Clear(void)
{
LCD1602_WriteCom(0x01);
LCD1602_Delay(5);
}
/*------------------------------------------------
写入字符串函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_PutString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s)
{
if (y == 0)
{
LCD1602_WriteCom(0x80 + x); //表示第一行
}
else
{
LCD1602_WriteCom(0xC0 + x); //表示第二行
}
while (*s)
{
LCD1602_WriteData( *s);
s ++;
}
}
/*------------------------------------------------
写入字符函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_PutChar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data)
{
if (y == 0)
{
LCD1602_WriteCom(0x80 + x);
}else {
LCD1602_WriteCom(0xC0 + x);
}
LCD1602_WriteData( Data);
}
/*------------------------------------------------
初始化函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_Init(void)
{
LCD1602_WriteCom(0x38); /*显示模式设置*/
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x38);
LCD1602_WriteCom(0x08); /*显示关闭*/
LCD1602_WriteCom(0x01); /*显示清屏*/
LCD1602_WriteCom(0x06); /*显示光标移动设置*/
LCD1602_Delay(5);
LCD1602_WriteCom(0x0C); /*显示开及光标设置*/
LCD1602_Clear();
}
/*------------------------------------------------
1602延时函数
------------------------------------------------*/
void LCD1602_Delay(unsigned int t)
{
unsigned char c;
while(t--)
{
for(c = 50; c > 0; c--);
}
}
void delay_ms(unsigned int t)
{
unsigned char c;
while(t--)
{
for(c = 50; c > 0; c--);
}
}
void IniTC0(void)
{
TMOD=0x01; //设置定时计数器的工作模式
TR0 = 0; //关闭定时计数器
TF0 = 0; //清空定时计数器标志位
TH0=0xFC; //定时1ms，当计时时间不准在这修改
TL0=0x18;
ET0 = 1; //开启定时计数器0中断
EA=1; //开总中断
}
void KeyWork(void) //判断按键按下就动作，提高实时性
{
if(key1 == 0) //显示上一条记录,只有在不计时时有效
{
if(!Counting && DataRecordFlag != 0)//只有不在计时，并且有数据时才能察看（DataRecordFlag表示记录的数据条数）
{
DataFlag++;
if(DataFlag >= DataRecordFlag)
{
DataFlag = DataRecordFlag;
}
if(DataFlag >= 10)
{
LCD1602_PutString(0,1,"10: ");//显示条数并且把后面的显示清空
}else {
LCD1602_PutChar(0, 1, NumTable[DataFlag]);
LCD1602_PutString(1,1,": ");
}
LCD1602_PutChar(4, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/6000)%6]); //显示记录的时间
LCD1602_PutChar(5, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 1, ':');
LCD1602_PutChar(7, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/100)%6]);
LCD1602_PutChar(8, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/10)%10]);
LCD1602_PutChar(9, 1, ':');
LCD1602_PutChar(10, 1, NumTable[((RecordTableL[DataFlag]%10)%10)%10]);
LCD1602_PutChar(11, 1, NumTable[RecordTableL[DataFlag]/10]);
}
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key1)
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key2 == 0) //显示下一条记录,只有在不计时时有效
{
if(!Counting && DataRecordFlag != 0)//只有不在计时，并且有数据时才能察看（DataRecordFlag表示记录的数据条数）
{
DataFlag--;
if(DataFlag == 0)
{
DataFlag = 1;
}
LCD1602_PutChar(0, 1, NumTable[DataFlag]);//显示条数并且把后面的显示清空
LCD1602_PutString(1,1,": ");
LCD1602_PutChar(4, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/6000)%6]); //显示记录的时间
LCD1602_PutChar(5, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 1, ':');
LCD1602_PutChar(7, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/100)%6]);
LCD1602_PutChar(8, 1, NumTable[(RecordTableH[DataFlag]/10)%10]);
LCD1602_PutChar(9, 1, ':');
LCD1602_PutChar(10, 1, NumTable[((RecordTableL[DataFlag]%10)%10)%10]);
LCD1602_PutChar(11, 1, NumTable[RecordTableL[DataFlag]/10]);
}
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key2)
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key3 == 0) //开始/停止计时
{
Counting = !Counting; //切换计时状态并进行相应地动作
if(Counting)
{
TR0 = 1; //开启定时器计数,开始计时
}else {
TR0 = 0; //关闭定时几计数,停止计时
}
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key3)
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key4 == 0) //记录时间
{
if(Counting) //在计时时才有用
{
DataRecordFlag++;
DataFlag = DataRecordFlag;
if(DataRecordFlag > 10) //判断是否为第十条，第十条数据时进行记录，超过第十条时无动作需要复位
{
DataRecordFlag = 10;
DataFlag = 10;
}else {
if(DataRecordFlag == 10)
{
RecordTableH[DataFlag] = CountTimeH;
RecordTableL[DataFlag] = CountTimeL;
LCD1602_PutString(0,1,"10: ");
}else {
LCD1602_PutChar(0, 1, NumTable[DataRecordFlag]);
LCD1602_PutString(1,1,": ");
RecordTableH[DataFlag] = CountTimeH;
RecordTableL[DataFlag] = CountTimeL;
}
}
LCD1602_PutChar(4, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/6000)%6]); //显示记录的时间
LCD1602_PutChar(5, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 1, ':');
LCD1602_PutChar(7, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/100)%6]);
LCD1602_PutChar(8, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/10)%10]);
LCD1602_PutChar(9, 1, ':');
LCD1602_PutChar(10, 1, NumTable[((RecordTableL[DataRecordFlag]%10)%10)%10]);
LCD1602_PutChar(11, 1, NumTable[RecordTableL[DataRecordFlag]/10]);
}
delay_ms(5); //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
while(!key4)
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
if(key5 == 0)
{
if(!Counting) //只有不在计时，并且有数据时才能复位（DataRecordFlag表示记录的数据条数）
{
CountTimeH=0;
CountTimeL=0;
DataFlag=0;
DataRecordFlag=0;
LCD1602_PutChar(4, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/6000)%6]); //显示记录的时间
LCD1602_PutChar(5, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 1, ':');
LCD1602_PutChar(7, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/100)%6]);
LCD1602_PutChar(8, 1, NumTable[(RecordTableH[DataRecordFlag]/10)%10]);
LCD1602_PutChar(9, 1, ':');
LCD1602_PutChar(10, 1, NumTable[((RecordTableL[DataRecordFlag]%10)%10)%10]);
LCD1602_PutChar(11, 1, NumTable[RecordTableL[DataRecordFlag]/10]);
LCD1602_Clear(); //清屏
delay_ms(5);
while(!key5) //避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
DisplayCountTime(); //等待按键释放,避开抖动防止多次触发,期间继续显示计数时间
}
}
}
void DisplayCountTime(void)
{
LCD1602_PutChar(4, 0, NumTable[(CountTimeH/6000)%6]); //显示计时的时间
LCD1602_PutChar(5, 0, NumTable[(CountTimeH/600)%10]);
LCD1602_PutChar(6, 0, ':');
LCD1602_PutChar(7, 0, NumTable[(CountTimeH/100)%6]); //10s
LCD1602_PutChar(8, 0, NumTable[(CountTimeH/10)%10]); //s
LCD1602_PutChar(9, 0, ':');
LCD1602_PutChar(10, 0, NumTable[((CountTimeH%10)%10)%10]); //CountTimeH 100ms 0.1s计时 最大3599
LCD1602_PutChar(11, 0, NumTable[CountTimeL/10]); //CountTimeL 1ms计时 最大100ms /10 10ms 0.01s
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=0xFC; //定时1ms
TL0=0x18;
if(!(CountTimeL == 99 && CountTimeH == 6000))//判断是否到达计时最大值，到达09：59：99时无动作并且退出计时状态（毫秒的进制为100）
{
CountTimeL++;
if(CountTimeL > 99) //毫秒的计数时间到达100时进1到秒 10000us=10ms=0.01s
{
CountTimeL = 0;
CountTimeH++; //0.01s
buzzer++;
if(buzzer==10) //蜂鸣器每秒响一次
{
if(key6==0)
{
Beep=0;
delay_ms(100);
Beep=1;
}
buzzer=0;
}
if(CountTimeH > 6000) //设定计时最大值
{
CountTimeH = 6000;
Counting = 0;
}
}
}else {
Counting = 0; //计时标志位，为1时才开始计时
Beep = 0; //蜂鸣器响一下
delay_ms(5);
Beep = 0;
}
}
Proteus仿真提取链接
链接：https://pan.baidu.com/s/14fx9nKl5zEEOhQ0Kd2dftA
https://pan.baidu.com/s/14fx9nKl5zEEOhQ0Kd2dftA
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