倒计时器 1.doc

课程 单片机原理及应用课程设计题目 倒计时器一、设计目的：训练学生综合运用己学课程的基本知识，独立进行单片机应用技术开发工作，掌握单片机程序设计、调试，应用电路设计、分析及调试检测。二、设计要求：1. 应用MCS-51单片机设计倒计时器电路；2. 选用4位LED数码显示，倒计时间分4档可选，9999-0s，0999-0s，0099-0s，0009-0s；3. 硬件设计根据设计的任务选定合适的单片机，根据控制对象设计接口电路。设计的单元电路必须有工作原理，器件的作用，分析和计算过程；4. 软件设计根据电路工作过程，画出软件流程图，根据流程图编写相应的程序，进行调试并打印程序清单；5. 原理图设计根据所确定的设计电路，利用Protel等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图、提供元器件清单。三、参考资料：1 单片微型计算机与接口技术，李群芳、黄建编著，电子工业出版社；2 单片机原理及应用，张毅刚编著，高等教育出版社；3 51系列单片机及C51程序设计，王建校，杨建国等编著，科学出版社；4 单片机原理及接口技术，李朝青编著，北京航空航天大学出版社；完成期限 2011.3.142011.3.18 指导教师 专业负责人 2011年 3 月 13 日第一章 概述微型计算机的出现是电子数字计算机广泛应用到人们日常工作和生活领域中去的一个重大转折点。它已经应用到非微型计算机所无法应用的领域，对社会产生了极大的影响。单片微型计算机是微型计算机发展的一个重要分支，它以其独特的机构和性能，越来越普遍的应用到国民经济建设的各个领域。单片机全称为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。因为单片机主要用于控制系统中，所以又称微控制器或嵌入式控制器。它具有嵌入式应用系统所要求的体系结构，微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。它把计算机的基本部件都微型化集成到一块芯片上，通常片内部都含有中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM，EPROM，Flsh ROM）、定时器/计数器和各种输入/输出（I/O）接口。它们之间的相互连接结构如下图所示： CPU ROMRAM 定时器/ 计数器I/O 外设接口时钟第二章 原理2.1总体设计思想倒计时器以AT89C52单片机为核心，起着控制作用。系统包括四位数码管显示电路，按键电路，复位电路，时钟电路。倒计时的总体框图如下图所示：按键电路模块复位电路晶振电路模块AT89C52数码管显示电路模块倒计时的总体框图2.2复位电路复位是单片机的初始化操作，只需给AT89C52的复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可得单片机复位.复位时，PC初始化为0000H，使单片机从OUT单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，由于程序运行出错或操作错误而使系统处于死锁状态。为摆脱死锁状态，也需按复位键使得RST脚为高电平，使单片机重新启动。在系统中，有时会出现显示不正常。为了调试方便，需要设计一个复位电路。AT89C52单片机复位电路共有上电复位、按键电平复位和按键脉冲复位。本系统的复位电路主要完成系统的上电复位和系统在运行时用户的按键复位功能。复位电路可由简单的RC电路构成，也可使用其它的相对复杂，但功能更完善的电路。本系统采用的电路工作原理是：上电瞬间，RC电路充电，RESET引脚端出现正脉冲，只要RESET保持10ms以上高电平，就能使单片机有效的复位。当时钟频率选用12MHz时，C取10uF，R取10K，上电自动复位电路由上电瞬间C与R构成充电电路，RESET端的电位与电源Vcc相同，随着充电电流的减少，RESET的电位逐渐下降。RC时间常数越大，上电时RESET端保持高电平的时间越长，这组参数足以保证复位操作。若复位电路失效，加电后CPU从一个随机的状态开始工作，系统就不能正常运行。按键S5的功能是按键复位，按下S5键时RST为高电平，只要保持10ms以上的高电平，就可以使单片机复位。按键复位用在系统运行时的复位，使系统重新运行。2.3时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准有条不紊地一拍一拍地工作的。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统得稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路，只要外界一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。本系统使用的是内部时钟方式。一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振，在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。2.4按键电路本系统的按键电路的作用是能够调整倒计时的初始值。倒计时是按9999、999、99、9顺序排列显示的，用四个按键分别设定它们的四种初始状态。所达到的效果是按一下对应的键时，所对应的值出现。在程序中用K4对应9999的设定，K3对应999的设定，K2对应99的设定，K1对应9的设定。另外K1按键不但可以设定9的初值，还可以起到暂停倒计时运行的作用；即当系统在运行时，按K1键，系统暂停，如果继续按K1键，则秒的值增加，完成的是设定9的功能。同样，K4也有两个功能：一个是设定9999的初值，一个是起到开启系统的作用，即当系统处于暂停时，按K4键，则系统开始运行，如果继续按K4键，则完成的是设定天的初值的功能。2.5数码管显示电路显示功能与硬件关系极大，当硬件固定后，如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息，全靠软件来解决。通常在显示上采用的方法一般包括两种：一种是静态显示，另一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁，程序编写简单，但占用端口资源多，所耗得电能较大；动态显示的特点是显示稳定性没静态好，程序编写复杂，但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中，为了减少端口资源，降低电能消耗，采用的是动态显示方法。本系统的倒计时时间的最大范围是9999秒，要求精确到秒，显示格式是9999/999/99/9。从格式可知数码管显示电路要用到4位数码管。考虑到数码管的段和位比较多，本系统选了两个4位一体的共阳数码管和一个一位的共阳数码管。数码管有段选和位选控制，在此电路中有8个位选，8个段选，分别用单片机的P0口和P1进行8个位的控制。第三章 PTOTEL和KEIL软件的使用3.1 Protel 99se的介绍PROTEL 99SE是一个全32位的电路板设计软件。使用该软件可以容易地设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和电路仿真。在这里主要用它来绘制电路原理图和生成印制电路板。原理图的设计步骤如下：1.设置原理图设计环境。其中，工作环境设置是使用Design/Options和Tool和Preferences菜单进行的，画原理图环境的设置主要包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等。2.放置元件。将电气和电子元件放置在图纸上。3.原理图布线。元件一旦放置在原理图上，不需要用导线将元件连接起来，连接时一定要符合电气规则。4.编辑和调整。编辑元件的属性包括元件名、参数、封装图等。调整元件和导线的位置等操作。5.检查原理图。使用电气规则功能检查原理图的连接是否合理和正确。给出检查报告，若有错误则要根据错误进行改正。6.生成网络表。所谓网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表，通过该表可以确认各个元件和它们之间的关系。7.打印原理图。对电路板的设计主要分为以下几个步骤；1.使用原理图编辑器设计原理图，进行电气检查并生成原理图的网络表。2.进入电路板环境，使用电路向导确定电路板的层数、尺寸等电路板参数。3.使用Design/Netlist菜单，调入网络表。4.布置元件，就是将元件合理地分布在电路板上。自动布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己满意为止。5.人工布线是画电路板的基础，但比较耗时和费力，另外由于自身经验的不足，只得先采用自动布线，在此基础上作了适当的修改。6.完成修饰等工作，完成整个电路板的设计。3.2 KEIL软件介绍编写完程序后即可使用汇编软件对程序进行编译了.本设计所使用的编译软件是Keil 51，其步骤如下：1源文件的建立使用菜单“File-New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编辑窗口，在该窗口中输入要调试的汇编语言源程序，保存该文件，注意必须加上扩展名.c。2. 建立工程文件点击“Project-New Project ”菜单，在出现的一个对话框中，输入一个工程文件名，不需要扩展名。点击“保存”按钮。3. 工程的详细设置工程建立好以后，还要对工程进行进一步的设置，以满足要求。首先点击左边Project 窗口的Target 1，然后使用菜单“Project-Option for target target1”即出现对工程设置的对话框，对部分内容进行必要的设置改即可，不过大部份设置项都是取默认值。4. 编译、连接在设置好工程后，即可进行编译、连接。选择菜单Project-Build target，对当前工程进行连接。如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码；如果选择Rebuild All target files 将会对当前工程中的所有文件重新进行编译然后再连接，确保最终生产的目标代码是最新的，而Translate .项则仅对该文件进行编译，不进行连接。第四章 总电路、源程序及元器件清单4.1总电路图4.2 PCB制图4.3源程序#includesbit Key1=P32;sbit Key2=P33;sbit Key3=P34;sbit Key4=P35;unsigned char KeyV,TempKeyV; sbit P34=P13; sbit P35=P12;sbit P36=P11;sbit P37=P10;sbit JDQ=P20;sbit beep=P21; unsigned int js; unsigned int ds; unsigned char jsflag;static unsigned int i;unsigned char code LEDDis=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF,0xBF;unsigned char code table =0x3F,0x06,0x5B,0x4F, 0x66,0x6D,0x7D,0x07, 0x7F,0x6F,0x77,0x7C, 0x39,0x5E,0x79,0x71;void Delay(unsigned int ii)unsigned int jj;for(;ii0;ii-)for(jj=0;jj0;iii-)for(jjj=0;jjj60;jjj+);void main() EA = 1;/允许CPU中断ET0 = 1; /定时器0中断打开TMOD = 0x1;/设定时器0为模式1，16位模式TH0=0xB1;TL0=0xDF;/设定时值为TR0 = 1;ds=0;KeyV = 0;TempKeyV = 0;jsflag=0; while(1); void KeyAndDis_Time0(void) interrupt 1 using 2 TH0=0xB1;TL0=0xDF;/设定时值为if (!Key1) KeyV = 1; if (!Key2) KeyV = 2; if (KeyV!= 0) /有键按下 Delay(10); /延时防抖 按下10ms再测 if (!Key1) TempKeyV = 1; if (!Key2) TempKeyV = 2; if (KeyV = TempKeyV) if (KeyV = 1) jsflag=0; if(ds=0) ds=600; if(Key1=1) ds=9999; if(Key2=1)ds=999; if(Key3=1) ds=99; if(Key4=1) ds=9; js=js+1;JDQ=0; if(js=45)beep=0;if(js=50)js=0; ds=ds-1; beep=1; if(KeyV=2) jsflag=1; if(jsflag=1) JDQ=1; if(ds=0) JDQ=1; jsflag=1; KeyV=0; P0=LEDDisds/1000;P34=0; Delay500(5);P34=1; P0=LEDDisds/100%10;P35=0; Delay500(5);P35=1; P0=LEDDisds/10%10;P36=0; Delay500(5);P36=1; P0=LEDDisds%10;P37=0; Delay500(5);P37=1;4.4元件清单名称参数和型号数量单片机AT89C521块PNP三极管S