绪论
秒表计时器在现在应用场合非常的广泛，近年来，随着科学技术的进步和时代的发展，人们对计时器的功能和精度提出了越来越高的要求，各种计时器的设计也越来越重要。秒表计时器是在一种计时器上实现一种精确计时功能的一种器件。它广泛应用于各种比赛场所，同时，它以其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化，而受到广大消费者的喜爱。近年来随着计算机技术的飞速发展，计算机也正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统二个分支。单片机作为最典型的嵌入式系统，由于其微小的体积和极低的成本，广泛应用于家用电器、仪器仪表、工业控制单元以及通信产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。同时数模电技术、微电子技术也快速发展使得大量集成芯片出现，从而实现很多简单功能代替了原来的模拟电路。这样利用单片机、集成芯片和电子电路就可以很方便的进行设计，其中最典型、现在应用也很多的就是电子产品的设计。本设计就是利用单片机技术将秒表和时钟两种计时器的功能集中到一种计时装置上，从而实现计时器功能的集成化，使其使用起来更加方便。本设计的一大特点就使用C语言进行编程，STC89C52单片机进行控制，按键进行计时，数码管显示计时。
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宿州学院毕业论文（设计） 基于单片机的800米第一名计时器的设计
1. 主要器件简介
本章主要介绍了设计中所涉及到的主要元器件及芯片，其中包括51系列的STC89C52单片机、MAX232、LED点阵显示单元等。通过对这些器件的了解，我们不仅更加巩固了所学的基础理论知识，而且真做到能够将它们运用到实际当中。
1.1 显示单元简介
1.1.1 发光二极管
发光二极管简称为LED，其英文全称是Light Emitting Diode。发光二极管有多种化合物制作而成，比如由镓(Ga)与磷(P)、砷(AS)等的化合物制成。图1-1，当空穴与电子复合时能辐射出可见光，发光二极管就是根据此原理制成。在电路及仪器中发光二极管可用作指示灯，或组成数字或汉字显示。发光二极管根据所含化学元素不同会发出不同颜色的光。比如：磷砷化镓二极管发红光，碳化硅二极管发黄光，磷化镓二极管发绿光。
发光二极管是半导体二极管的一种，其可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样都由一个PN结组成，因此也同半导体二极管一样具有单向导电性能。当给发光二极管正向偏置时，在电场的作用下，P区的多子空穴将向N区移动；N区的多子电子将向P区移动。在约为几微米至几十微米的空间电荷区内，从P区扩散到N区的空穴与空间电荷区的一部分负离子中和和从N区扩散至P区的电子与空间电荷区的一部分正离子发生中和，并能产生自发辐射的荧光。[7]由于半导体材料不同，因此空穴和电子所处的能量状态也不尽相同。根据空穴和电子复合时所释放出的能量大小、多少不同，其发出光的波长也不同。若复合时释放的能量如果越多，那么发出的光的波长就会越短。通常采用的是发黄光、红光或绿光的二极管，如图1-2。
图1-1 LED结构图 图1-2 LED
同普通二极管差不多，当反向电压超过5V时，发光二极管就会被反向击穿。发光二极管的正向的伏安曲线随着电压的增值会越来越陡。因此使用时需要串联一个电阻限流以免流过管子的电流过大导致二极管烧毁。限流电阻R可用串联公式计算：
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公式:R=(E-UF)/IF
上式中的E表示所接电源电压，UF为LED的正向压降， 压降范围在1.8V-2.4V之间，IF表示发光二极管的一般工作电流，电流范围在0.02A-0.03A之间。
1.1.2 数码管
由于数码管能在低电压、小电流条件下驱动发光，能与CMOS、TTL电路兼容、且发光响应时间及其短，高频特性好，单色性能好，亮度高，体积小，重量轻、性能简易检测、抗冲击性能好、使用寿命长、成本低。因此他被广泛用作数字仪器仪表、数控装置、计算机的显示器件。
LED数码管简称数码管。由于所从事的行业不同，人们对数码管的称呼也有所不同，其实表示的都是同样的产品。
根据数码管显示数段的同数码管可分为七段和八段数码管。与七段数码管相比，八段数码管较其多了一个数码管，即多一位小数点（dp）显示段位。我们根据显示“8”的位数多少，可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位等数码管。
根据二极管单元连接方式的不同，发光二极管可分为共阳极和共阴极两种数码管。共阳极数码管指的是发光二级光所有的阳极端接到一起形成公共阳极（COM）的数码管。因此共阳数码管在使用时应将公共极端接到+5V电源上。当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就会点亮，如果该字段的阴极为高电平时，相应字段就不会被点亮。与共阳极数码管的接法相反，共阴数码管则是将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极的数码管，共阴数码管在应用时，公共极端接到地线Gnd上。如果想点亮某一字段，就应该使相应字段二极管的阳极为高电平时。若该字段二极管的阳极为低电平时，相应字段就不可能会被点亮。
数码管属于显示屏中的一类， 通过对其不同的管脚输入相对的电流，使其发亮，从而显示出不同数字。例如：能够显示 时间、日期、温度等所有可以用数字表示的参数。
由于数码管的价格便宜和使用简单，因此其被广泛使用的在电器方面，尤其是在家电领域的应用十分广泛。比如应用在空调、热水器、冰箱等家电上面。绝大多数热水器使用的是数码管显示，其他家电也有用液晶屏和荧光屏。此设计中，我们使用的是8段共阳极数码管。通过STC89C52RC单片机P1口控制数字显示，P2控制锻码显示，以达到设计需要。实现分、秒、10ms计时显示。图1-3 给出了一部分数码管的实物图如下：
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图1-3 4段共阳极数码管实物图
1.2 主要芯片简介
1.2.1 STC89C52RC单片机
单片机又被称为单片微型计算机，英文字母的缩写MCU。单片机不是完成某一简单逻辑功能的芯片，而是一种集成电路芯片。单片机是一种把计算机系统集成到一个芯片上的集成电路芯片。单片机是通过超大规模集成电路技术 把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、定时器/计时器、随机处理器RAM、中断系统、多种I/O和只读存储器ROM口等功能集成在一块硅片上的小而完善的微型计算机系统。其被广泛的应用在工业控制等领域。
STC89C52RC单片机是MCS-51单片机系列单片机的派生产品，它的指令系统、硬件结构和片内资源上与8051单片机完全兼容，采用DIP40封装(如图1-4所示)，即40引脚双列直插式。STC89C52RC单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
主要特性有：
1.工作频率范围：0～40MHz； 2.用户应用程序空间为8K字节； 3.片上集成512字节RAM； 4.片上集成512字节RAM； 5.具有EEPROM功能； 6.具有看门狗功能；
7.5个外部中断源，两级中断优先级； 8.通用异步串行口；
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9.工作电压：3.3伏～5.5伏；
10.增强型8051单片机，指令系统完全兼容传统8051；
11.PDIP40封装。工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）； 12.通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏开
路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。 13.ISP（In-System Programming）（系统可编程）/IAP（In Application Programming） （应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口直接下载用户 程序，数秒即可完成。 STC89C52单片机的工作模式：
? 掉电模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 ? 空闲模式：典型功耗2mA
? 正常工作模式：典型功耗4MA～7mA ? 掉电模式可由外部中断唤醒
图1-4 STC89C52单片机实物图 图1-5 STC89C52单片机引脚图
STC89C52单片机的实物图如图1-4，引脚图如上图1-5所示： GND（20引脚）：接地 VSS（40引脚）：接电源 I/O引脚：
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口； P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口；
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O
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