基于proteus的51单片机开发实例16-简易秒表

1. 基于proteus的51单片机开发实例16-简易秒表

1.1. 实验目的

本实例中我们来加深对51单片机定时器/计数器的理解，及定时器定时功能的使用方法，利用定时功能来实现一个简易秒表，该秒表通过两位数码管显示0~99秒的计时，并且可以通过按键实现秒表的启动、停止、清零。

图1 简易秒表电路

1.2. 设计思路

之所以说是简易秒表，因为我们平时所见到的秒表不仅有秒时间的变化，还有毫秒的变化，如下面的动图所示。而我们实现的秒表只有秒数的变化，没有毫秒级的变化。

图2 更精确的秒表

本例的设计思路是使用一个按键来控制秒表的启动、停止、清零功能。具体实现过程是：第一次按下按键，秒表开始工作，两位数码管从00开始显示，每秒显示的数字加1，一直加到99，然后再从00开始显示；当第二次按下按键，数码管的显示停止，同时数码管正在显示的数字不再变化；第三次按下按键，数码管的数字清零，变为显示00。

1.3. 基础知识

本例设计的基础知识有定时器的工作原理；数码管的显示原理，按键检测识别原理，这些我们在之前已经学习过了。

本例的另一个重点是程序代码比之前的代码复杂了，代码中涉及了端口位定义，位变量定义，数组的定义及初始化，函数的定义，C语言中switch case语句的使用等等；我们将在代码部分一一解释。

1.4. 电路设计

本实例的电路图如图1所示。单片机的P0和P1口接两个共阳极数码管，用于秒表显示。按键连接到P3.4端口，P3.4口在按键未按下时处于高电平，按键按下后，变为低电平。

1.5. 程序设计

本实例的程序代码如下所示。

这个程序代码中有很多知识点，我们来学习一下。

1、头文件包含#include <AT89x52.h>

这个语句的作用是将预定义好的51单片机的端口定义、寄存器定义等各种信息包含进来。例如我们在程序中用到的P3^4，EA,TH0等，我们之所以可以直接使用这些名称，就是因为在这个头文件中已经帮我们定义好了。如果程序中没有这条头文件包含的语句，则凡是用到这些名称的语句都会报错。

图3 51单片机头文件部分内容

2、位定义

在程序中有这些语句sbit K1 = P3^4; bit Key_State; 这两个都是位定义语句，只不过两者还有些区别，sbit是定义端口的某一位，而bit则定义一个位数据，这个位数据只有两个值0或1。

3、数组的定义和初始化

看一下这个语句unsigned char DSY_CODE[]={

0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90

}

这个语句实现的功能就是在定义的同时初始化了数组中各元素的值。细心的人可能会发现，这个数组中元素个数没有定义，这是C语言的一个特色：数组定义的同时初始化的话，如果不定义数组元素的个数，那么默认按照初始化的值的个数设置。

再看这个unsigned char ViewData[2]; 只是定义了数组，没有初始化数组元素的值，所以必须指明数组元素的个数，并且如果程序中要对这个数组赋值的话，只能一个一个的赋值，ViewData[0]=0xC0;ViewData[1]=0xC0;而不能直接这样赋值ViewData[2]={0xc0,0xc0};这就是数组定义的同时初始化和数组只定义不初始化时的区别。

4、全局变量

全局变量必须在所有函数之前定义，并且全局变量在程序运行期间，它的值是不变的，除非程序中人为改变了这个值。

5、函数的定义和声明

函数可以在调用之前先声明，然后再调用它的函数之后定义，也可以在声明的同时定义，本例中就是在声明的同时定义。函数的声明只要一句话，例如void Key_Event_Handle(void)；而函数的定义是指将函数要实现的功能写出来，具体说就是把函数的内容补充完善。

6、switch case语句

switch case语句属于判断语句，switch后面括号中的变量就是判断条件，这个判断条件只能是整数，不能是小数。每个case语句后面的功能执行完后，最好加一个break语句，以跳出整个判断结构，否则只要下面的case条件满足，就一直执行，这样容易造成混乱。

关于51单片机C语言编程的一些知识，今天就先说到这里，后面我们会有更多了解。

1.6. 实例仿真

编译程序后，将生成的hex文件载入proteus电路的单片机中，开始仿真，仿真时随时按下按键（要默记按键是第几次按下），观察两位数码管显示数字的变化，充分理解该实例的功能实现。

下面视频是本实例的仿真过程。

视频加载中...

1.7. 总结

通过本实例的学习，我们更加熟悉了51单片机定时器/计数器的定时功能，同时也更多的了解了51单片机C语言程序设计中的端口位定义，位变量定义，数组的定义及初始化，函数的定义，C语言中switch case语句的使用等等编程方法，这对我们继续深入掌握编程知识很有用处。

单片机秒表实例

下面是用单片机来实现秒表功能的一个例子， 该源程序已在实验板上调试通过，可直接引用，并可利用软件编程的灵活性，加以拓展，实现更为复杂的功能。

#include <pic.h>

#include <math.h>

//此程序实现计时秒表功能，时钟显示范围 00.00～95.99 秒，分辨度:0.01 秒

unsigned char s0，s1，s2，s3；

//定义 0.01 秒、0.1 秒、1 秒、10 秒计时器

unsigned char s[4]；

unsigned char k ，data ，sreg；

unsigned int i；

const table[10]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0XD8，0x80，0x90}；

//不带小数点的显示段码表

const table0[10]={0X40，0X79，0X24，0X30，0X19，0X12，0X02，0X78，0X00，0X10}；

//带小数点的显示段码表//TMR0 初始化子程序

void tmint()

{

T0CS=0；//TMR0 工作于定时器方式

PSA=1；//TMR0 不用分频

T0IF=0；//清除 TMR0 的中断标志

T0IE=1；//TMR0 中断允许

}

//spi 显示初始化子程序

void SPIINIT()

{

PIR1=0；

SSPCON=0x30；

SSPSTAT=0xC0；

//设置 SPI 的控制方式，允许 SSP 方式，并且时钟下降沿发送。与"74HC595，当其//SCLK 从低到高跳变时，串行输入寄存器"的特点相对应

TRISC=0xD7；//SDO 引脚为输出，SCK 引脚为输出

TRISA5=0；//RA5 引脚置为输出，输出显示锁存信号

}

//系统其它部分初始化子程序

void initial()

{

TRISB1=0；

TRISB2=0；

TRISB4=1；

TRISB5=1；//设置与键盘有关的各口的输入输出方式

RB1=0；

RB2=0；//建立键盘扫描的初始条件

}

//SPI 传输数据子程序

void SPILED(data)

{

SSPBUF=data；//启动发送

do {

；

}while(SSPIF==0)；

SSPIF=0；

}

//显示子程序，显示 4 位数

void dispaly()

{

RA5=0；//准备锁存

for(k=4；k>0；k--)

{

data=s[k-1]；

if(k==3) data=table0[data]；//第二位需要显示小数点

else data=table[data]；

SPILED(data)；//发送显示段码

}

for(k=0；k<4；k++)

{

data=0xFF；

SPILED(data)；//连续发送 4 个 DARK，使显示好看一些

}

RA5=1；//最后给锁存信号，代表显示任务完成

}

//软件延时子程序

void DELAY()

{

for(i = 3553；--i ；) continue；

}

//键扫描子程序

void KEYSCAN()

{

while(1){

while(1)

{

dispaly()；//调用一次显示子程序

if ((RB5==0)||(RB4==0)) break；

}

DELAY()；//若有键按下，则软件延时

if ((RB5==0)||(RB4==0)) break；

//若还有键按下，则终止循环扫描，返回

}

}

//等键松开子程序

void keyrelax()

{

while(1){

dispaly()；//调用一次显示子程序

if ((RB5==1)&&(RB4==1)) break；

} //为防止按键过于灵敏，每次等键松开才返回

}

//系统赋值初始化子程序

void inizhi()

{

s0=0x00；

s[0]=s0；

s1=0x00；

s[1]=s1；

s2=0x00；

s[2]=s2；

s3=0x00；

s[3]=s3；//s0=s1=s2=s3=0，并放入显示缓冲数组中

sreg=0x00；//tmr0 中断次数寄存器清 0

}

//中断服务程序

void interrupt clkint(void)

{

TMR0=0X13；

//对 TMR0 写入一个调整值。因为写入 TMR0 后接着的

//两个周期不能增量，中断需要 3 个周期的响应时间，

//以及 C 语言自动进行现场保护要消耗周期

T0IF=0；//清除中断标志

CLRWDT()；

sreg=sreg+1；//中断计数器加 1

if(sreg==40) //中断次数为 40 后，才对 S0，S1，S2，S3 操作

{

sreg=0；

s0=s0+1；

if(s0==10){

s0=0 ；

s1=s1+1；

if(s1==10){

s1=0 ；

s2=s2+1；

if(s2==10){

s2=0；

s3=s3+1；

if(s3==10) s3=0 ；

}

}

}

}

s[0]=s0；

s[1]=s1；

s[2]=s2；

s[3]=s3；

}

//主程序

main()

{

OPTION=0XFF；

tmint()；//TMR0 初始化

SPIINIT()；//spi 显示初始化

initial()；//系统其它部分初始化

di()；//总中断禁止

while(1) {

inizhi()；//系统赋值初始化

KEYSCAN()；//键扫描，直到开始键按下

keyrelax()；//等键松开

ei()；//总中断允许

KEYSCAN()；//键扫描直到停止键按下，在键扫描时有显示

keyrelax() ；//等键松开

di()；//总中断禁止

KEYSCAN()；//键扫描到清 0 键按下，在键扫描时有显示

keyrelax() ；//等键松开

}

}

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