带有电子钟的计数器论文

带有电子时钟的多功能计数器带有电子时钟的多功能计数器 摘要摘要 本系统是以 89C51 单片机为核心 并辅以键盘 LED 显示 蜂鸣器报警以 及计数器触发模块等电路构成一个多功能计数器 该计数器中不仅附有电子时 钟功能 还可以通过键盘来设置与系统有关的各项参数 而且系统还拥有记忆 报警次数及报警时间等几个记忆功能 这些都使得系统具有良好得人机交互界 面 一 方案论证与比较一 方案论证与比较 触发计数的脉冲的读入方式 方案一 通过单片机的 I O 口直接读入 通过程序扫描单片机的 I O 口来确定是否有计数脉冲产生 方案二 通过单片机的外部中断读入 通过计数脉冲源触发单片机的外部中断 使单片机接收产生的计数脉冲 方案一中需要扫描程序反复检测或经常性的定时检测 I O 口 这样不仅占用 了大部分的机时 使单片机的利用率降低 而且及时性也不够好 而方案二则 有效解决方案一的缺点 因此选用方案二 二 系统设计 二 系统设计 1 总体设计 1 系统框图 单片 机 LED显 示 键盘 计数脉 冲 蜂鸣器 报警 2 电路说明 键盘模块 显示模块和报警电路都是以单片机最小系统实现 即在本单 片机的 I O 口上实现 并无其它扩展接口器件 计数脉冲产生模块 使一个机械开关通过闭或合的状态改变来产生计数 脉冲 2 方案实现 1 计数脉冲产生电路 如图为计数脉冲产生电路 在硬件设计中 为了消除机械开关在闭或开的过 程中产生的抖动 特别加入了硬件消抖电路 并且在后续电路中加入一个施 密特触发器 CD40106 在电位反相的同时 也达到了整形的目的 2 蜂鸣器报警电路 如图为蜂鸣器驱动电路 蜂鸣器一端接 VCC 另一端通过三极管 9012 接 P0 4 口 当 P0 4 口有低电平时 三极管导通 驱动蜂鸣器工作 3 显示电路 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 RP2 1K a bf c g d e dp a bf c g d e dp a bf c g d e dp a bf c g d e dp com1 6 com2 8 com3 9 com4 12 a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 dp 3 DPY1 Q1 9012 Q2 9012 Q3 9012 Q4 9012 VC C CO M 1CO M 2CO M 3CO M 4 A B C D E F G DP 数码管显示电路如图所示 段选端口接到复用端口 P1 数码管的公共端 COM1 COM4 是经 PNP 三极管 9012 接单片机的 P0 0 P0 3 口上的 属于共 阳极的接法 当 COM 端有低电平时 选中数码管的某个位 4 键盘电路 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RP3 10K VCC P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 如图是键盘模块 8 个按键一端分别接 P2 0 7 口 并通过 10K 的电阻上拉 另一端地 没有按键状态下 P2 口为高电平 当有按键按下时 为低电平状 态 5 计数的实现 在计数脉冲源产生计数脉冲时触发单片机的外部中断 在此外部中断的中断 服务程序中 对脉冲进行计数 并且判断是否达到预定数值以进行报警 6 电子时钟的实现 电子时钟是基于定时器编程构造的 利用定时器的定时功能 先作一个最小 的时基 在最小时基的基础上 累加计时 例如 定时20ms作为最小的时 基 50个20ms累计就是1s 说明一秒时间到 1min是在1s的基础上累计的 60个1s累计为1min 1h是在1min的基础上累计的 60个1min累计得到 1h 24h为一个周期 重复计时 7 记忆功能 系统中要记住报警次数及报警时间 这些数值的记忆可以通过程序内部为它 们分配相应的记忆单元即可 3 系统电路图 4 软件系统 1 主程序流程图 初始化 开始 菜单选择 计数 数值 报警 次数 预报 警数 值 时间 上次 报警 时间 返回 由于系统程序较大 而且要求实时处理的随机事件较多 因此采用了由系统 标志统筹整个系统协调工作的程序设计方法 所有子程序调用一次后立即返 回主程序 提高了系统的工作效率 2 子程序 这里的子程序有 键盘扫描子程序 显示子程序 延时子程序等几个 具 体见系统程序 三 系统调试三 系统调试 1 硬件调试 本系统硬件调试主要是调试计数脉冲产生电路 使用电压表 测量施密特 触发器的输入和输出电压 使之满足系统要求 2 软件调试 本系统程序采用汇编程序编写 程序规模较大 在调试时采用先调试各个 子程序模块 然后再调试整个系统 有效提高了调试效率 3 软硬件综合调试 将软硬件与硬件结合 通过硬件运行程程序 修改掉有问题的部分 并进 行系统优化 四 功能及使用说明 1 本系统可显示计数数值 报警次数数值 预报警数值 当前时间以及上次 报警时的时间 2 通过按键 KEY5 可以切换显示 默认状态下显示的是计数数值 最高位数 值为 0 按一次 KEY5 改变显示为报警次数值 最高位数值为 1 再按一次 KEY5 改变显示为预报警数值 最高位数值为 2 以上最高位的 0 1 和 2 分别指示的是不同显示内容 我称之为显示模式 0 显示模式 1 和显示模 式 2 3 在显示模式 2 下 可以通过按键 KEY1 KEY2 和 KEY3 来调整预报警数 值 最在可设设为 999 同样在模式 0 下 所能计的数值最大也是 999 4 在显示模式 2 下 再按一次 KEY5 键 将显示时钟时间 在此模式下可通 过 KEY1 KEY2 KEY3 和 KEY4 来调准时钟时间 5 在上 4 操作后 再按一次 KEY5 可以显示上一次报警时的时间 如再次按 下 KEY5 这时又将回复到默认显示状态 6 通过按键 KEY10 可进行加一计数 7 当计数到预报警数值时 会触发警报 这时可通过按键 KEY6 来使系统停 止报警 8 KEY7 是系统复位键 可以使计数值和报警次数清零 注意事项 注意事项 1 只有工作在模式 0 下才能使系统正确计数 否则将出错 2 只有在没有人或物经过时才能查看模式 1 或 2 或时间 否则系统将运行错 误 五 结论五 结论 本系统以 89C51 单片机为核心 并辅以键盘 LED 显示 蜂鸣器报警以及计 数器触发模块等电路完成了一个多功能计数器 系统的参数可设置功能以及重 要数据的记录功能 使系统功能完整 本作品中计数脉冲是通过一个按键来产 生的 如果将之换为红外传感器或热释电传感器等器件后 该系统便可以作为 实际的人数计数器使用 如图书馆里的人数统计 参参 考考 文文