基于51單片機(jī)的可預(yù)置分秒倒計(jì)時(shí)裝置

1、1.設(shè)計(jì)方法本次課程設(shè)計(jì)的題目是設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)可編程倒計(jì)時(shí)裝置。具體要求是按秒倒計(jì)時(shí)并鍵盤預(yù)置分、秒各兩位數(shù)，鍵控啟動(dòng)計(jì)時(shí)，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)；計(jì)時(shí)器歸零時(shí)輸出一音頻信號(hào)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選用AT89C52單片機(jī)作為最基本的部件，包括數(shù)碼管部分，蜂鳴器部分，矩陣鍵盤部分等幾大模塊，以下依次進(jìn)行介紹。1.1 硬件簡(jiǎn)介（1）AT89C52AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理

2、器和Flash存儲(chǔ)單元。 AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。引腳圖如下：圖一PDIP封裝的AT89C52引腳圖該單片機(jī)的功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）為供電端口，接+5V電源的一端，GND（20腳）為

3、接地端，接地。P0P3為可編程通用I/O 腳，在本設(shè)計(jì)中，P0端口（3239 腳）被定義為數(shù)碼管數(shù)據(jù)輸入端口，分別與數(shù)碼管的相應(yīng)功能管腳相連接。P2端口外接一個(gè)74LS373對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行鎖存，然后從P2口的低四位輸出到數(shù)碼管的片選端，進(jìn)行對(duì)四位數(shù)碼管的選擇。P3口中的P3.0接蜂鳴器的使能端，控制蜂鳴器的選通。（2）時(shí)鐘振蕩器AT89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路

4、。對(duì)外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF10pF。（3） 鍵盤按鍵電路矩陣鍵盤：為了節(jié)省I/O口，通常將按鍵排列成矩陣形式，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。本設(shè)計(jì)采用4*4矩陣電路，包括09十個(gè)數(shù)字，設(shè)置，啟動(dòng)，暫停，左移，右移和確定這十六個(gè)按鍵。P1.0P1.3為列掃描，P1.4P1.7為行掃描。（4）數(shù)碼管圖二 數(shù)碼管簡(jiǎn)介圖如圖所示，數(shù)碼管主要有兩種形式，共陰極和共陽極。共陰極的數(shù)碼管就

5、是公共端接地，共陽極的數(shù)碼管就是公共端接電源。本次設(shè)計(jì)采用的是共陽極的設(shè)計(jì)方案。1.2 設(shè)計(jì)思路在本設(shè)計(jì)中：（1）4x4矩陣鍵盤，有數(shù)字0-9輸入，可以方便快捷的預(yù)置分秒，拋棄了分秒按鍵，采用左右按鍵，使得預(yù)置數(shù)值時(shí)更加方便，可以隨心所以左右移動(dòng)，選擇輸入。另增加一個(gè)暫停鍵，功能是使得再倒計(jì)時(shí)的過程中，隨時(shí)暫停，再按啟動(dòng)鍵時(shí)，倒計(jì)時(shí)繼續(xù)開始。（2）數(shù)碼管采用的是4位一體共陽數(shù)碼管，有4個(gè)位選端，來分別選擇4個(gè)數(shù)碼管。（3）蜂鳴器采用的是有源蜂鳴器，無源蜂鳴器和有源蜂鳴器的區(qū)別在于，有源蜂鳴器只需加入一個(gè)高電平就可以發(fā)聲，而無源蜂鳴器需要輸入一定頻率的脈沖才可以發(fā)聲，從而選擇簡(jiǎn)單高效的有源蜂鳴器

6、。1.3 設(shè)計(jì)框圖圖三 設(shè)計(jì)框圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)圖根據(jù)思路設(shè)計(jì)出的硬件如下圖所示圖四 硬件電路連接圖3 程序設(shè)計(jì)框圖4 資源分配表（1）P0.0-p0.7 上先接一個(gè)排阻，作為上拉電阻。如下圖所示圖五 上拉電阻然后引腳接入共陽數(shù)碼管的段選端,如下圖所示：圖六 數(shù)碼管（2）P1.0-P1.7 接矩陣鍵盤，其中p1.0-p1.3為列掃描，p1.4-p.17為行掃描如下圖所示：圖七 矩陣鍵盤連接圖（3）P2口的p2.0-p2.3先接入一個(gè)74ls373鎖存器，之所以要接這個(gè)鎖存器是因?yàn)槲覀冞x用的是共陽數(shù)碼管，需要大驅(qū)動(dòng)，直接用單片機(jī)接的話帶不起來，亮度會(huì)很低。如下圖：圖八 鎖存器之后373的Q輸出端

7、的q0-q3再接入供養(yǎng)數(shù)碼管的位選端，分別選中4個(gè)數(shù)碼管，高電平有效，如圖4.3所示。（4）P3口的p3.0接入蜂鳴器，輸入一個(gè)低電平，蜂鳴器便發(fā)聲。5 源程序#include#include#define uint unsigned int #define uchar unsigned charsbit P3_0=P30;char seg_n4=10,10,10,10; /設(shè)置阿拉伯?dāng)?shù)字表示uchar seg_code10=0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x98; /共陽碼表 uchar seg4=0xff,0xf

8、f,0xff,0xff; /設(shè)置值全局變量段值uchar num4=0,0,0,0; /位是否賦值標(biāo)志位uchar key_num=50;uint rupt;uint buz;/*延時(shí)函數(shù)*/void delay1ms(void) /誤差 0us unsigned char a,b,c; for(c=1;c0;c-) for(b=142;b0;b-) for(a=2;a0;a-);void delay500ms(void) /誤差 0us unsigned char a,b,c; for(c=23;c0;c-) for(b=152;b0;b-) for(a=70;a0;a-);void del

9、ay20ms(void) /誤差 0us unsigned char a,b; for(b=215;b0;b-) for(a=45;a0;a-);/*中斷函數(shù)*/void Timer1Interrupt(void) interrupt 3 /中斷1MS TH1 = 0x0FC; TL1 = 0x18; rupt+;/*動(dòng)態(tài)掃描數(shù)碼管*/void seg_scan(uchar chose) /chose 選擇閃爍顯示或不閃爍，1為閃爍，0為不閃uint i=0 ;uint j=0 ;for(;j125;j+)for(i=0;i4;i+)P2=0x01;P2=_crol_(P2,i); P0=se

10、gi;delay1ms();P0=0xff; /段值清零，防止亂碼if(chose=0) j=125; /如果為0，選擇為不閃模式，跳出循環(huán)if(chose=1) delay500ms();/選擇為閃爍模式，執(zhí)行閃爍延時(shí)500ms/*鍵盤掃描*/void keyboard_scan()uchar x=50;uchar i=0; /i為行，j為列uchar j=0;uchar r4=0xe0,0xd0,0xb0,0x70;uchar l4=0x0e,0x0d,0x0b,0x07;uchar key44=9,8,7,14,6,5,4,24,3,2,1,34,0,42,43,44; /按鍵值，代碼P

11、1=0xf0;for(i=0;i4;i+)if(P1=ri) /確定在第I行P1=0x0f;for(j=0;j4;j+)if(P1=lj) /確定在第J列P1=0xf0; delay20ms(); /延時(shí)20MS 再測(cè)for(i=0;i4;i+)if(P1=ri) /確定在第I行P1=0x0f;for(j=0;j4;j+)if(P1=lj) /確定在第J列x=keyij; key_num=x;/*設(shè)置按鍵鍵盤掃描*/void setup()uchar i=0;seg0=0x88;seg1=0x88;seg2=0x88;seg3=0x88;for(;i!=1;)seg_scan(0);keybo

12、ard_scan();if(key_num=44) i=1;/*賦值函數(shù)*/void seg_value()uchar y4=0,0,0,0;char i=0;seg0=0xff; /數(shù)碼管清零seg1=0xff;seg2=0xff;seg3=0xff;for(i=0;i+)for(numi=0 ; numi!=1;) key_num=50; /key_num需要賦值一個(gè)無關(guān)值，以免出現(xiàn)亂碼segi=0x88; /賦值為A，30為學(xué)林值，88為共陽值 seg_scan(1);keyboard_scan();switch(key_num)/檢測(cè)是否有功能鍵按下case 24 :if(y0&y1&

13、y2&y3)segi=seg_codeseg_ni; /清掉Agoto label_reset;break; /4位都賦值完畢，且按下確定鍵，則進(jìn)入下一階段case 42 :if(seg_ni=10) segi=0xff; /左移鍵按下 elsesegi=seg_codeseg_ni; i-;break;case 43 :if(seg_ni=10) segi=0xff; /右移鍵按下 elsesegi=seg_codeseg_ni; i+;break;case 44 :goto label_reset;break;if(i=-1) i=3; if(i=4) i=0; numi=0; /只允許在

14、賦值0-9的情況下跳出本循環(huán)，左移右移不跳出if(key_num10) if(i=0)|(i=2)if(key_num=0;)for(;seg_n1=0;)for(;seg_n2=0;)for(;seg_n3=0;)for(TR1=1;TR1!=0;)for(;rupt=1000;) /中斷1次1MS，1000次為1S；rupt=0;TR1=0;seg3=seg_codeseg_n3;seg2=seg_codeseg_n2;seg1=seg_codeseg_n1;seg0=seg_codeseg_n0;seg_n3=(seg_n3-1); seg_scan(0);keyboard_scan()

15、;if(key_num=14) while(1)seg_scan(0);key_num=50;keyboard_scan();if(key_num=34) goto label;seg_n3=9;seg_n2=(seg_n2-1);seg_n2=5;seg_n1=(seg_n1-1);seg_n1=9;seg_n0=(seg_n0-1);/*蜂鳴器警報(bào)*/void buzzer()P3_0=0;/*主程序*/void main()TMOD = 0x10; TH1 = 0x0FC; /TR1用來倒計(jì)時(shí)1S中斷 TL1 = 0x18; EA = 1; ET1 = 1;begin:setup();

16、/循環(huán)鍵盤掃描_設(shè)置按鍵seg_value(); /賦值階段 if(key_num=44) goto begin; /如果設(shè)置鍵按下，從頭開始運(yùn)行程序seg1=(seg1 & 0x7f) ; /點(diǎn)亮第二位小數(shù)點(diǎn)，表明設(shè)置值完成，此后不能再設(shè)置start(); /循環(huán)鍵盤掃描_啟動(dòng)按鍵cutdown(); /倒計(jì)時(shí)程序buzzer(); /蜂鳴器鳴聲程序6 性能分析 本次設(shè)計(jì)，主要突出的是友好的用戶體驗(yàn)，以及穩(wěn)定的系統(tǒng)。特別是在賦值階段，可以重復(fù)多次覆蓋賦值。（1）在進(jìn)入賦值階段，會(huì)有閃爍顯示，這表示正在賦值，也與我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫碾娮邮直硗谕?，電子手表在調(diào)整時(shí)間時(shí)，也會(huì)閃爍顯示，這使得用戶可以很好的接受本系統(tǒng)，有一個(gè)好的用戶體驗(yàn)。（2）在閃爍的時(shí)候，當(dāng)前賦值位都會(huì)閃爍顯示A，從而表明正在賦值的地方。這讓用戶更加直觀的了解程序的運(yùn)行，非常方便的知道所賦值的地方。（3）在賦值階段，可以不斷的覆蓋賦值，方便用戶修改定時(shí)的時(shí)間，還可以直接點(diǎn)擊設(shè)定，把所有的值清空，重新賦值，這都是很人性化的。（4）在賦值完成，點(diǎn)擊確定后，會(huì)點(diǎn)亮在分秒數(shù)碼管中間的小數(shù)點(diǎn)，友好的指示出了賦值完成。（5）在點(diǎn)擊啟動(dòng)按鍵后，在小數(shù)點(diǎn)消失的時(shí)刻便是計(jì)時(shí)開始的時(shí)刻，將程序內(nèi)部的運(yùn)行表明的一清二楚。（6）本設(shè)計(jì)在要求的基礎(chǔ)上還增加了暫停按鍵，隨時(shí)點(diǎn)擊暫停鍵，便暫停