倒計時器設(shè)計(單片機課程設(shè)計報告)

1、xxxxxxxxxxx學(xué)校課程設(shè)計報告課程名稱:單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 設(shè)計題目： 倒計時器 系 別： 通信與控制工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 10級電信2班 學(xué)生姓名: 張帆 杜斌 學(xué) 號: 10409203、10409221 起止日期: 2012年12月24日 2013年1月6日指導(dǎo)教師: 教研室主任： 指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權(quán)重成績張帆杜斌1、設(shè)計過程中出勤、學(xué)習態(tài)度等方面0.22、課程設(shè)計質(zhì)量與答辯0.53、設(shè)計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績 教研室審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日教學(xué)系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘

2、要本系統(tǒng)采用STC89C52作為主控芯片,設(shè)計一款的倒計時器,該倒計時器能在數(shù)碼管顯示倒計時的時間，時間可由按鍵進行設(shè)定，4位數(shù)碼管做顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)5種倒計時模式，通過控制按鍵進行選擇9999s-0s、999s-0s、99s-0s、9s-0s、開始值由人工輸入-0s的特點。首先檢測按鍵，當相應(yīng)的按鍵按下時，進入相應(yīng)的倒計時方式。工作方式五為可調(diào)初值的倒計時方式，初值也是通過獨立按鍵來設(shè)定。定時中斷二十次后即一秒后，初值自動減一。當初值減到零后，計時停止。關(guān)鍵詞：STC89C52；數(shù)碼管顯示；獨立按鍵；振蕩電路目 錄設(shè)計要求11 方案論證與對比11.1 方案一11.2 方案二11.3 方案對比與

3、選擇12 單元電路設(shè)計與計算22.1 STC89C52簡介22.2時鐘振蕩電路的設(shè)計32.3復(fù)位電路的設(shè)計32.4數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計42.5 獨立按鍵電路的設(shè)計53 系統(tǒng)軟件設(shè)計63.1 倒計時主程序流程63.2 定時器工作流程74 系統(tǒng)功能測試與整體指標85 詳細儀器清單96 總結(jié)與思考及致謝10參考文獻10附錄一：倒計時器DXP原理圖11附錄二：倒計時器電路PCB板圖12附錄三：實物圖13附錄四：程序14倒計時器 設(shè)計任務(wù)與要求本項目是由單片機執(zhí)行設(shè)定的程序，在數(shù)碼管顯示倒計時的時間，且能由單片機接受矩陣鍵盤設(shè)定的時間。由4位數(shù)碼管做顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)5種倒計時模式，通過控制按鍵進行選擇99

4、99s-0s、999s-0s、99s-0s、9s-0s、開始值由人工輸入-0s。1 方案論證與對比現(xiàn)在，在許多領(lǐng)域中，定時器得到了廣泛的應(yīng)用，比如在體育比賽中的計時器；游戲中的倒計時；紅綠燈，交通控制器，鬧鐘等等?？梢姷褂嫊r器在社會中的重要性。當然，設(shè)計倒計時器的方法很多，以下是兩個設(shè)計方案。1.1 方案一 基于STC89S52單片機的LCD液晶顯示模塊1602顯示的倒計時器。主要是以單片機來控制，用按鍵來設(shè)定倒計時初始時刻的值，用按鍵來進行倒計時初值的選擇，LCD1602液晶作為顯示模塊來顯示倒計時間。1.2 方案二基于STC89S52單片機的數(shù)碼管顯示模塊顯示的倒計時器。主要是以單片機來控

5、制，用按鍵來設(shè)定倒計時初始時刻的值，按鍵來進行倒計時初值的選擇。采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進行譯碼。1.3方案對比與選擇 比較兩個方案，我們發(fā)現(xiàn)，方案二總體比方案一好。首先方案一雖然硬件電路簡單，但造價較高，且在編寫程序?qū)崿F(xiàn)所要求的功能時較難，而方案二所用的顯示模塊是比較熟悉的數(shù)碼管，編寫程序是相對容易，且電路造價不高，因此，綜合考慮之后決定采用方案二。2單元電路設(shè)計LED數(shù)碼管倒計時器以STC89C52單片機為核心，起著控制作用，系統(tǒng)包括四位數(shù)碼管顯示電路，按鍵電路，復(fù)位電路，時鐘振蕩電路。倒計時的總體框圖如下圖1所示：STC89C52 數(shù)碼管顯示電路

6、時鐘振蕩電路獨立按鍵電路復(fù)位電路 圖1 倒計時的總體框圖2.1 STC89C52簡介STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，2個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件

7、可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。圖2 STC89C52引腳圖2.2 時鐘振蕩電路的設(shè)計單片機必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路，只要外界一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。本系統(tǒng)使用的是內(nèi)部時鐘方式。時鐘電路如下圖2所示。一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波

8、時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容C1、C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調(diào)。本系統(tǒng)的C1、C2的值為30pf。 圖3 時鐘振蕩電路2.3復(fù)位電路的設(shè)計在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 無論用戶使用哪種類型的單片機,總要涉及到單片機復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象,這主要

9、是單片機的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。 基本的復(fù)位方式基本的復(fù)位方式基本的復(fù)位方式基本的復(fù)位方式 單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。此系統(tǒng)我們選用了手動按鈕復(fù)位，手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖1）。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當人為按下

10、按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。圖4 復(fù)位電路2.4 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型

11、的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。在這里我們使用的是8段數(shù)碼管顯示（包含小數(shù)點），通常在顯示上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多，所耗得電能較大；動態(tài)顯示的特點是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計中，為了減少端口資源，降低電能消耗，

12、采用的是動態(tài)顯示方法。本系統(tǒng)的倒計時時間的最大范圍是9999S，要顯示出最大范圍的值，從而可知數(shù)碼管顯示電路要用到4位數(shù)碼管。圖5數(shù)碼管顯示電路原理圖2.5 獨立按鍵電路設(shè)計通過5個獨立按鍵控制不同的5種工作方式。因為第五種工作方式為可調(diào)的倒計時模式，所以另外加了四個調(diào)初始值的按鍵，一個計時開始/停止鍵。圖6 獨立按鍵電路圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 倒時計器主程序流程圖 程序的的開始時先設(shè)定定時器0，先給定時，器裝初值。檢測按鍵是否按下，如果有按鍵按下，進入相應(yīng)的倒計時方式。定時器0的定時時間是50ms,每當進入定時中斷一次變量aa自動加一，當aa等于20時即為計時一秒，此時計時器清零，重新賦初

13、值，并且之前設(shè)定的倒計時初值num值自動減一，同時進行相關(guān)的顯示 。開始 檢測按鍵 進入相應(yīng)工作方式等待進入中斷 進入中斷aa+aa=20?計數(shù)器清零 num-相應(yīng)的顯示重設(shè)計數(shù)初值，啟動NY圖7 主程序流程圖Y3.2定時器0的中斷程序流程定時器0的定時時間是50ms，用作掃描數(shù)碼管顯示，在定時器0開啟時，定時器0開始定時，此時主程序正常運行，當定時器0的定時時間到時，主程序不在執(zhí)行，開始進入中斷程序，在中斷程序中，若計時了1s就對時間進行處理且計數(shù)標志清零，賦值給相應(yīng)的變量且減1，若沒有則計數(shù)標志就進行加1，若倒計時的時間為零則重新賦值，中斷程序執(zhí)行完后返回主程序。如圖8所示。開始初始化及T

14、0中斷設(shè)定設(shè)置堆棧指針計數(shù)器預(yù)清零設(shè)置計數(shù)器初值開中斷允許等待中斷圖8定時器0的中斷程序流程圖4系統(tǒng)功能測試硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。 1、脫機檢查：用萬用表逐步按照電路原理圖檢查印制電路中所有器件的各引腳，尤其是電源的連接是否正確：檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障，順序是否正確；檢查各開關(guān)按鍵是否能正常開關(guān)，是否連接正常；各限流電阻是否短路等內(nèi)容。為了保護芯片，應(yīng)先對各IC電位進行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。2、聯(lián)機調(diào)試:暫時拔掉89C52芯片，將仿真器的40仿真插入89C52的芯片插座進行調(diào)試，檢驗鍵盤/顯示接口電路是否滿足要求設(shè)

15、計?？梢酝ㄟ^一些簡單的測軟件來查看接口工作是否正常。例如，我們可以設(shè)計一個軟件，使89C52的P1、P2口輸出55H或AAH，同時讀P3口，運行后用萬用表檢查相應(yīng)端口電平是否一高一低，在仿真器中檢查讀入的P3口8位是否為1，如果正常則說明89C52正常工作。還可以設(shè)計一個使所有LED全顯示“8.”的靜態(tài)顯示程序來檢驗LED的好壞。如果運行測試結(jié)果與預(yù)期不符，很容易根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障原因并采取針對性措施排除故障。開始時，數(shù)碼管的亮度不夠理想。經(jīng)檢查知，是段選電阻（接P0口的限流電阻）太大。最后，換成470歐的電阻后，數(shù)碼管顯示正常。軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯

16、誤，同時也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序的調(diào)試應(yīng)一個模塊一個模塊地進行，首先單獨調(diào)試各功能子程序，檢驗程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常等.最后逐步將各子程序連接起來進行聯(lián)調(diào)。本系統(tǒng)的程序的編寫就是在Keil C軟件中用C語言完成的。在程序中用到了一個定時器，為了使倒計時的時間準確，必須計算對定時器的初值，當程序完成之后，生成HEX文件。再利用Proteus軟件進行仿真。經(jīng)過仿真和實際測試，在實際使用時完全沒有閃爍。在程序中，定時器50ms中斷一次，變量 aa自增，中斷20次時，秒的顯示自減，誤差很小大約為0.1%。電路中的五個按鍵可以分別用來設(shè)定倒計時的計數(shù)范圍，系統(tǒng)由5V電源來驅(qū)動。

17、經(jīng)過測試與分析，此系統(tǒng)穩(wěn)定可用，滿足設(shè)計要求。5 詳細儀器清單表格1 儀器清單儀器名稱數(shù)量STC89C521獨立按鍵10USB接口1開關(guān)2四位共陰極數(shù)碼管1晶振12M11K電阻8200R電阻830PF電容28.2K電阻1470R電阻122UF電容16 總結(jié)與致謝在設(shè)計倒計時器課程設(shè)計的過程中，我深切體會到，實踐是理論運用的最好檢驗。本次設(shè)計是對我這一學(xué)期所學(xué)知識的一次綜合性檢測和考驗，無論是動手能力還是理論知識運用能力都得到了提高，同時加深了我對網(wǎng)絡(luò)資源認識，大大提高了查閱資料的能力和效率，使我有能有更多的時間去設(shè)計軟件部分。本系統(tǒng)要求我們要有豐富的編程經(jīng)驗，還要能會看單片機開發(fā)板原理圖，能熟

18、悉那些I/O口的作用，且能夠準確的運用數(shù)電等多方面的知識。在軟件調(diào)試過程中，我學(xué)會不少的東西，掌握一些調(diào)試軟件的方法。在設(shè)計仿真圖和設(shè)計電路圖中，對Proteus、Keil和Protel等軟件掌握的更加牢固，而且所設(shè)計的基于單片機的倒計時器，精確度高，達到了應(yīng)用要求這次課程設(shè)計使我掌握了很多實踐知識，在老師和同學(xué)的幫助下對單片機有了進一步的了解。這次課程設(shè)計對我來說有著深遠的意義，讓我對未來的路又看得清楚了些。在此我要深深的感謝那些傳授我知識的老師們，是你們無私的奉獻，才會有如今掌握一定知識的我們。 參考文獻1 朱定華,戴汝平.單片微機原理與應(yīng)用M 北京:清華大學(xué)出版社,20032 樓然苗,李

19、光飛.單片機課程設(shè)計指導(dǎo)M.北京航空航天大學(xué)出版社,20073 張鑫,單片機原理及應(yīng)用(2版)M.電子工業(yè)出版社,20104 譚浩強著. C程序設(shè)計(第二版)M. 清華大學(xué)出版社,1999附錄一：倒計時器DXP原理圖附錄二：倒計時器電路PCB板圖附錄三：實物圖附錄四：程序#include <reg52.h>/*設(shè)計者：杜斌、張帆*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned intchar temp14; char temp23; char temp32; char temp41;char temp54,a; char code

20、 duan=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71; sbit key1=P20; sbit key2=P21; sbit key3=P22; sbit key4=P23;sbit key5=P36;sbit start5=P35; sbit JIAQIAN=P24; sbit JIABAI=P25; sbit JIASHI=P26; sbit JIAGE=P27;uint num1=9999,num2=999,num3=99,num4=9,num5=0,t,i;void

21、delay(uint t);void main()P1=0xf0;P0=0x3f;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1; while(1)if(key1=0) delay(10);if(key1=0)key1=0;for(i=0;i<4;i+)switch(i) case 0:P1=0xfe;break; case 1:P1=0xfd;break; case 2:P1=0xfb;break; case 3:P1=0xf7;break; P0=temp1i; delay(6); if(

22、key2=0) delay(10);if(key2=0)key2=0;for(i=0;i<3;i+) switch(i) case 0:P1=0xfe;break; case 1:P1=0xfd;break; case 2:P1=0xfb;break; P0=temp2i; delay(6); if(key3=0) delay(10);if(key3=0)key3=0;if (key3=0) for(i=0;i<2;i+) switch(i) case 0:P1=0xfe;break; case 1:P1=0xfd;break; P0=temp3i; delay(6); if(ke

23、y4=0) delay(10);if(key4=0)key4=0;P1=0xfe;for(i=0;i<1;i+) P0=temp4i; delay(6); if(key5=0) delay(10);if(key5=0)key5=0;if(JIAQIAN=0)delay(10);if(JIAQIAN=0)num5=num5+1000;if(num5>10000)num5=0;while(!JIAQIAN);delay(20);while(!JIAQIAN); if(JIABAI=0)delay(10);if(JIABAI=0)num5=num5+100;if(num5>10000)num5=0;while(!JIABAI);delay(20);while(!JIABAI);if(JIASHI=0)delay(10);if(JIASHI=0)num5=num5+10;if(num5>10000)num5=0;while(!JIASHI);delay(20);while(!JIASHI);if(JIAGE=0)delay(0);num5=num5+1;if(num5>10000)num5=0; while(!JIAGE);delay(20);while(!JIAGE);for(i=0;i<4;i+)sw