基于51单片机的秒表系统设计（源代码+Proteus仿真图）

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<reg52.h>
#include<intrins.h>
//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]); //10sLCD1602_PutChar(8, 0, NumTable[(CountTimeH/10)%10]);   //sLCD1602_PutChar(9, 0, ':');LCD1602_PutChar(10, 0, NumTable[((CountTimeH%10)%10)%10]);  //CountTimeH   100ms 0.1s计时  最大3599LCD1602_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1msTL0=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++;        //0.01sbuzzer++;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

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