基于單片機(jī)的倒計時裝置設(shè)計

可修編可修編-基于單片機(jī)的倒計時裝置設(shè)計摘要單片機(jī)倒計時裝置在生活和生產(chǎn)的各領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，凡是有電路自動控制要求的地方都會有單片機(jī)設(shè)計的身影出現(xiàn)；單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已成為工程應(yīng)用的新技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，提高了工作效率，降低了勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上，更重要的意義還在于：單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本篇論文討論了簡單的倒計時器的設(shè)計與制作，此設(shè)計是單片機(jī)的倒計時裝置設(shè)計，該裝置利用AT89C51單片機(jī)作為倒計時器的核心控制器，針對需要倒計時的場合進(jìn)行可調(diào)時間的倒計時功能。其中分和秒都是兩位數(shù)字顯示，鍵盤預(yù)先設(shè)置要倒計時的時間，按鍵啟動倒計時裝置，數(shù)碼管動態(tài)顯示倒計時的畫面，當(dāng)?shù)褂嫊r歸零后，發(fā)出聲音，提示倒計時結(jié)束。關(guān)鍵詞：單片機(jī)人189c51；顯示電路；數(shù)碼管；時鐘電路；倒計時器Designofcountdowndevicebasedon

singlechipmicroputerAbstractSinglechipcountdowndeviceiswidelyusedineveryfieldoflifeandproduction,everycircuitautomaticcontrolrequirementswillfigurechipdesign;MCUapplicationtechnologyhasbeeanewtechnologyintheengineeringapplication,MCUapplicationtoproductminiaturization,multifunctionandintelligence,toimprovetheworkefficiency,reducelaborintensity,improveproductquality,reducetheconsumptionofenergyandmaterialstoensuresafety.ButthemeaningofSCMapplicationnotonlywiderangeofitandbroughttheeconomicbenefits,moreimportantsignificanceliesin:theapplicationofSCMisfundamentallychangingthetraditionalcontrolsystemdesignconceptandthedesignmethod.SCMisoftenusedasacoreponent,onlySCMknowledgeisnotenough,itshouldbebasedonthespecifichardwarestructure,aswellasthespecificapplicationofthecharacteristicsofthesoftwarebinedwiththesoftwaretoimprove.Thispaperdiscussesthedesignandfabricationofasimplecountdowntimer,thisdesignisMCUcountdowndevicedesign,thedeviceusingAT89C51microcontrollerasthecorecontrollerofthecountdowntimer,forapplicationsthatneedacountdownoftimetoadjustthecountdownfunction.Theminutesandsecondsaretwodigitaldisplay,keyboardsetinadvancetocountdowntime,buttontostartthecountdowndevice,digitaltubedynamicdisplaycountdownscreen,whenthecountdowntozero,sound,indicatedtheendofthecountdown.Keywords:singlechipmicroputerAT89c51;displaycircuit;digitaltube;clockcircuit;countdowntimer目錄摘要I關(guān)鍵詞IAbstract II目錄III第一章緒論11.1課題的學(xué)術(shù)背景及其實際意義11.2相關(guān)領(lǐng)域的成果1課題來源及主要研究容2第二章設(shè)計原理32.1設(shè)計要求32.2工作原理4程序設(shè)計與方案論證4系統(tǒng)框圖5第三章器件的選擇及介紹6單片機(jī)AT89C51 6主要功能特性6AT89C51的引腳說明7單片機(jī)定時器的使用11顯示器件選擇11第四章硬件電路的設(shè)計14硬件電路注意事項14硬件電路設(shè)計原理圖15第五章各部分電路介紹165.1復(fù)位電路165.2時鐘電路175.3按鍵電路185.4蜂鳴器電路19第六章軟件設(shè)計與流程圖21倒計時器主程序流程圖21按鍵流程圖：21定時器流程圖：22蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖：23主程序流程圖：24第七章整體電路仿真圖25結(jié)束語26致28參考文獻(xiàn)29附錄30附錄1倒計時器總原理圖30附錄2程序清單31附錄3元件清單36第一章緒論課題的學(xué)術(shù)背景及其實際意義倒計時已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚奈锲?，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于各種公共場所，為人們?nèi)粘Ｉ钪袑W(xué)習(xí)、工作、娛樂等帶來方便，但由于原有簡單的計時功能不足以滿足人們的需求，希望能滿足人們對新產(chǎn)品的需求，成為新產(chǎn)品的重要倒計時。所有這些都帶來了更大的便利。所有這些都是基于倒計時計時器。因此，研究倒計時計時器具有重要的意義和實用價值。本設(shè)計的工作原理是以單片機(jī)芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個計數(shù)器，包括以下功能：輸出時間，按下鍵就開始計時，并將時間顯示在LED數(shù)碼顯示器上。了解單片機(jī)和鍵盤的控制和顯示原理，為學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)，在供應(yīng)鏈管理中提高自己的能力和設(shè)計能力，創(chuàng)新能力培養(yǎng)和豐富知識理論，理論和實踐相結(jié)合。本次設(shè)計的意義是對單片機(jī)的部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)作進(jìn)一步的了解，同時也對單片機(jī)接口技術(shù)的中斷技術(shù)、存儲方式和控制方式進(jìn)行了深入的了解。相關(guān)領(lǐng)域的成果隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的倒計時裝置已逐漸被廣大家庭所接受，這對每個人的生活和工作都很方便。倒計時裝置的任務(wù)，是在一個設(shè)置時間倒計時，顯示當(dāng)前距離設(shè)置的時間，廣泛使用的主要活動，以提高人們的關(guān)注和緊迫感。我國80年代初的倒計時裝置的發(fā)展，得到了廣泛的應(yīng)用。隨著新材料技術(shù)、電子傳感器技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)也向著網(wǎng)絡(luò)化、社會化、傳輸線、總線結(jié)構(gòu)。隨著超大規(guī)模數(shù)字集成電路和單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實現(xiàn)氣體的監(jiān)測成為可能，并成為一種發(fā)展趨勢。它體積小，操作簡單，攜帶方便，性能好，性價比高，應(yīng)用前景廣闊。課題來源及主要研究容本選題是由教師選擇的幾門學(xué)科，雖然倒計時計時器已經(jīng)很常見了，但自己動手，要學(xué)習(xí)實際操作的知識，通過這個過程將有很大的收獲，鞏固了單片機(jī)應(yīng)用的知識，提高了自己的動手能力和解決問題的能力。本設(shè)計為單片機(jī)倒計時裝置的設(shè)計，該裝置采用AT89C51單片機(jī)為核心控制器的倒計時器，用于倒計時功能的機(jī)會進(jìn)入倒計時之際。分鐘和秒是2個數(shù)字顯示，鍵盤設(shè)置在提前到倒計時時間，按鈕啟動倒計時裝置，數(shù)碼管動態(tài)顯示倒計時屏幕，當(dāng)?shù)褂嫊r到零，聲音，表示結(jié)束的倒計時。第二章設(shè)計原理2.1設(shè)計要求利用AT89C51單片機(jī)結(jié)合LED顯示器設(shè)計一個簡易的倒時計數(shù)器，可用來煮掛面、燒開水等。對于短時間的計數(shù)，當(dāng)計數(shù)為0時，紅色發(fā)光二極管燈閃爍，通知計數(shù)停止了，該做應(yīng)當(dāng)做的事。倒計時計數(shù)器的基本功能如下。顯示格式為“分分:秒秒”。用4個按鈕來設(shè)置當(dāng)前想要計算的時間。一旦按鈕被按下開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)為0時，發(fā)出一陣音樂聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1~K4動作如下。K1—可調(diào)整倒計數(shù)的時間1~60分鐘。K2一設(shè)置倒計數(shù)的時間為5分鐘，顯示“0500”。K3一設(shè)置倒計數(shù)的時間為10分鐘，顯示“1000”。K4一設(shè)置倒計數(shù)的時間為20分鐘，顯示“2000”。按K1鍵則在LED上顯示出設(shè)置畫面。此時，若：a.按操作鍵K2—增加倒計數(shù)的時間1分鐘。b.按操作鍵K3—減少倒計數(shù)的時間1分鐘。c.按操作鍵K4一設(shè)置完成。附加功能：?一計數(shù)開始按鈕。設(shè)置定好時間后，按下雙就開始計數(shù)，計數(shù)完后，發(fā)出一陣音樂，可以按下雙后音樂停。工作原理倒計時計數(shù)器所倒數(shù)的時間由數(shù)字顯示，控制器使用單片機(jī)AT89C51。本設(shè)計基于單片機(jī)技術(shù)原理，以單片機(jī)芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設(shè)計制作出一個簡單的計數(shù)器，包括以下功能：輸出時間，按下鍵就開始計時，并將時間顯示在1￡口數(shù)碼顯示器上。當(dāng)?shù)褂嫈?shù)為0時，蜂鳴器就發(fā)出音樂聲響等等。該計數(shù)器系統(tǒng)主要由計數(shù)器模塊、1￡口數(shù)碼顯示器，顯示器模塊、蜂鳴器模塊、鍵盤模塊、復(fù)位模塊等部分組成。程序設(shè)計與方案論證近年來，隨著計算機(jī)在社會領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新?，F(xiàn)在，在很多方面已經(jīng)廣泛使用了計時器，如在定時鬧鐘的安全措施；游戲倒計時；保持交通燈的秩序；紅燈、交通控制器、鬧鐘等因因此，體現(xiàn)出倒計時計時器在社會中的重要性。當(dāng)然，有很多方法來設(shè)計倒計時計時器，下面是2種不同的設(shè)計方案。方案一：基于AT89C51單片機(jī)的1￡口液晶顯示模塊1602顯示倒計時。主要控制單片機(jī)，用按鈕來設(shè)置倒計時的初始值，1￡D1602液晶作為顯示模塊顯示剩余時間。方案二：基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)碼管顯示模塊顯示倒計時。主要是對單片機(jī)進(jìn)行控制，用按鈕來設(shè)置初始值的倒計時，數(shù)碼管作為顯示模塊來顯示時間的休息。此電路為倒計時計時器的數(shù)碼管顯示，采用基于軟件的界面方法，即不使用專用的硬件解碼器，并使用軟件程序進(jìn)行解碼。方案比較：通過以上2種方案的比較，我們發(fā)現(xiàn)第一種方案，雖然硬件電路簡單，但成本較高，編寫程序?qū)崿F(xiàn)所需的功能是很難的。而第二種方案所用的顯示模塊更熟悉的是1￡口數(shù)碼管，比較容易寫程序，而且電路成本不高。因此，綜合考慮，決定了此設(shè)計的方案使用第二種方法。系統(tǒng)框圖LED數(shù)碼管倒計時器以AT89C51單片機(jī)為核心，起著控制作用。系統(tǒng)包括八位數(shù)碼管顯示電路，按鍵電路，復(fù)位電路，晶振電路，時鐘電路以及蜂鳴器電路等組成。倒計時的總體框圖如下圖2-1所示：圖2-1倒計時總體框圖有圖2-1可以看出該系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計是以單片機(jī)AT89C51系統(tǒng)為核心，用于整個設(shè)計的數(shù)據(jù)處理及控制顯示電路，由蜂鈴器組成的報警電路的正常工作。在這里我們選用8位單片機(jī)AT89C51。第三章器件的選擇及介紹單片機(jī)AT89C51AT89C51是一種低功耗高性能的8位單片機(jī)，片帶有一個4KB的Flash在線可編擦除只讀存儲器，它采用了CMOS工藝和人丁乂￡1公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)和51系列單片機(jī)兼容。片的存儲器允許在線重新編程或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。同時已具有三級程序存儲器的性能。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算ATMEL公司的AT89C51更實用，因為它不僅和MCU-51系列單片機(jī)指令、管腳完全兼容，而且它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上。這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機(jī)的程序還可以加密，功能較之89C51更加強(qiáng)大，使用也更加靈活。主要功能特性4KB的^$八在線可編擦除只讀存儲器，擦寫可達(dá)1000次

具有斷電標(biāo)志POF具有兩個數(shù)據(jù)指針DPTR0和具有斷電標(biāo)志POF具有兩個數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1兩個16位可編程定時/計數(shù)器1個串行中斷兩個外部中斷源可直接驅(qū)動LED低功耗空閑和掉電模式32個雙向1/0口振蕩頻率0~33MHz128x8bit32個雙向1/0口振蕩頻率0~33MHz128x8bit部RAM共6個中斷源包含3級程序鎖定位具有片看門狗定時器AT89C51的引腳說明AT89C51是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出”/。）端口，同時含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。

||注U1?XTAL1XTAL2PD.O^ADOPD.VAD1-.■：＜.-三T?VP0.3/AD3FCI4AD4PD.5^AD5P0.6/AD6PC7/AD7RSTI1INALEEAP2.Q/ASP2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2,^/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P0.3/AD3FCI4AD4PD.5^AD5P0.6/AD6PC7/AD7RSTI1INALEEAP2.Q/ASP2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2,^/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1521三三K工77前1.；~7-二

二77.O.11^1

PPP3J/RXDP3irrxD.2.35..67.A—JIJI^1pppppPP3-2；11'111P3.3/NTTP3MoP3.5/T1P36JWR

P3.7^D■'二匚zz三三AT89C51圖3-1AT89C51引腳圖VCC（40腳）：供電電壓。GND（20腳）：接地。P0口（32腳~39腳）井0口為一個8位漏級開路雙向1/0口，每腳可吸收81江門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口（1腳~8腳）：P1口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口（21腳~28W）：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收輸出4個丁兀門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口（10腳~17腳）：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向1/0口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，P3口管腳備選功能如下表所示：表3-1P3口第二功能引腳第2功能P3.0RXD（串行口輸入端）P3.1TXD（串行口輸出端）P3.2/州丁0（外部中斷0請求輸入端，低電平有效）P3.3/用「（外部中斷1請求輸入端，低電平有效）P3.4丁0（定時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖輸入端）P3.5口（定時器/計數(shù)器1計數(shù)脈沖輸入端）P3.6/川區(qū)（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效）P3.7 用口（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號?？?1（9腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持口51腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。41￡?？?6（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，41￡端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，41￡只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)41￡禁止，置位無效。/PSEN（29腳）：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP（31腳）：當(dāng)禮人保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）,不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)北人端保持高電平時，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及部時鐘工作電路的輸入。XTAL2（18腳）：來自反向振蕩器的輸出。單片機(jī)定時器的使用本設(shè)計所用到的AT89C51有3個16位的定時器，而本設(shè)計只用到了定時器0和定時器1,所使用的工作方式都是定時器工作方式1,方式1時16位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計數(shù)器由TH0或TH1的全部8位和兀0或兀1的全部8位構(gòu)成。使用工作方式1功能時，定時時間計算公式是：（65536-計數(shù)初值）*機(jī)器周期機(jī)器周期=晶振周期*12本系統(tǒng)所用到的定時器0的定時時間是1ms；定時器1的定時時間是10ms；而電路所用的晶振是12MHZ,算得一個機(jī)器周期為加5,因此由以上的公式可知定時器0的初值THO是0xFC,TLO是0內(nèi)8；定時器1的初值TH1是0xD8,TL1是0xF0。顯示器件選擇1￡口數(shù)碼管由于其成本低、驅(qū)動電路簡單、配置靈活、與單片機(jī)接口簡單等很多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中。因此我們選用1￡口數(shù)碼管作為顯示器件。數(shù)碼管的工作原理如下：數(shù)碼管由8個LED發(fā)光二極管組成，外形如圖3-2所示。a~g和dp為8個發(fā)光二極管，其中a~g用于顯示字符，dp用于顯示小數(shù)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)光二極管正向?qū)〞r，借著點(diǎn)亮每一段的LED就可以顯示出數(shù)字。在數(shù)碼管中，若將二極管的陽極連在一起,稱為共陽極數(shù)碼管；而若將二極管的陰極連在一起，稱為共陰極數(shù)碼管，本設(shè)計采用的就是共陰極接法的數(shù)碼管。下圖是八段數(shù)碼管的引腳：

4MGND+dp圖3-2LED引腳圖各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下表：表3-2段碼位與顯示位對應(yīng)關(guān)系表段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba字型和對應(yīng)的共陰極段碼如下表：表3-3十六進(jìn)制數(shù)及空白字符與P的顯示段碼字型共陰極段碼字型共陰極段碼03FH96FH106HA77H25BHB7CH34FHC39H466HD5EH

56DHE79H67DHF71H707H空白00H87FHP73H注：（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點(diǎn)不亮的情況（2）空白字符即沒有任何顯示第四章硬件電路的設(shè)計4.1硬件電路注意事項本設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面，兩者都是相互結(jié)合的，不能分開；從時間上看，硬件設(shè)計的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術(shù)準(zhǔn)備充分，硬件設(shè)計的大返工時比較少的，軟件設(shè)計的任務(wù)貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設(shè)計任務(wù)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，各種功能很強(qiáng)的芯片不斷出現(xiàn)，是硬件電路的集成度越來越高，硬件設(shè)計的工作量在整個項目中所占的比重逐漸下降。為使應(yīng)用硬件電路設(shè)計盡可能合理，應(yīng)注意以下幾個方面：(1)盡可能利用功能強(qiáng)的芯片，簡化電路，功能強(qiáng)大的芯片可以取代普通芯片的數(shù)量，在生產(chǎn)過程中，新的芯片價格繼續(xù)下降，并比若干個普通芯片的價格總和高。(2)留有設(shè)計余地。在設(shè)計硬件電路時，要考慮到將來修改擴(kuò)展的方便。如果我們在未來不留余地的努力，有可能是一個小的修改或擴(kuò)展，并被壓迫進(jìn)行了全面的返工，因為很少有最后的電路設(shè)計。(3)程序空間，選用片程序空間足夠大的單片機(jī)，本設(shè)計采用AT89C51單片機(jī)。(4)RAM空間，AT89C51部RAM不多，當(dāng)要增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時，往往覺得不足。如果系統(tǒng)配置了外部RAM,則建議多留一些空間。隨著軟件設(shè)計水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以是系統(tǒng)功能提高很多，而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級換代。只要硬件電路設(shè)計早期考慮這一點(diǎn)，就

應(yīng)該為系統(tǒng)的未來升級足夠的存空間，即使是設(shè)計的一個存插槽，也不會堵塞芯片。（5）I/O端口;當(dāng)原型開發(fā)和應(yīng)用于該領(lǐng)域，一些問題往往被發(fā)現(xiàn)是被忽略，并沒有解決的問題，通過簡單的軟件措施。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端：有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果硬件電路設(shè)計預(yù)留了部分的1/0端口，雖然時間和空間是沒有用的，但需要使用的時間來方便。4.2硬件電路設(shè)計原理圖U1PZSfAUP27W1SP口工即口PD.Ii'ADIrnz.'ADZPDJAD3PD.h'AD*POLADSrn.?k!AOSPOJ^ADTPZZfAIDPZ^A11PJ.^TUP35T1U1PZSfAUP27W1SP口工即口PD.Ii'ADIrnz.'ADZPDJAD3PD.h'AD*POLADSrn.?k!AOSPOJ^ADTPZZfAIDPZ^A11PJ.^TUP35T1電路原理圖如圖4-1所示第五章各部分電路介紹5.1復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給AT89C51的復(fù)位引腳RST加上大于2個機(jī)器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可得單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位時，PC初始化為0000%使單片機(jī)從OUT單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵使得口51腳為高電平，使單片機(jī)重新啟動。在系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)顯示不正常，也為了調(diào)試方便，我們需要設(shè)計一個復(fù)位電路，AT89C51單片機(jī)復(fù)位電路共有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。本系統(tǒng)是復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)的上電復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時用戶的按鍵復(fù)位功能。復(fù)位電路可由簡單的RC電路構(gòu)成，也可使用其它的相對復(fù)雜，功能更完善的電路。本系統(tǒng)采用的電路如圖5-1所示。工作原理是當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳口5丑全稱口￡5￡1）出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果口51持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。復(fù)位電路如下圖所示:5.2時鐘電路時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。單片機(jī)必須在時鐘的驅(qū)動下才能工作。在單片機(jī)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(jī)部的各個單元，決定單片機(jī)的工作速度。本系統(tǒng)使用的是部時鐘方式。時鐘電路如下圖5-2所示:圖5-2時鐘電路原理圖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C4、C5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(jìn)行微調(diào)。本系統(tǒng)的及、C2的值為1nF。單片機(jī)在工作時，有部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù)，￡表示。圖5-2中的時鐘頻率為12乂也，即f=12MHz,則時鐘周期為1/12us。5.3按鍵電路題目中要求通過按鍵來設(shè)置定時的時間，并且能為1-60分間的任意時間，根據(jù)要求以《作為第二功能選擇位，來更改時間設(shè)置的模式。不按右時，按下心、K3、心分別為定時5分鐘，10分鐘，20分鐘；按下右后，初始為00分鐘（為方便上下調(diào)節(jié)選擇30為初始值），然后再按能為加1分鐘，按心為減1分鐘，設(shè)置完成好后,按下K5就開始計數(shù)。按鍵電路如下圖5-3所示：圖5-3按鍵電路原理圖5.4蜂鳴器電路蜂鳴器電路是由一個有源蜂鳴器、一個電阻和一個開關(guān)三極管組成。此電路的作用是倒計時時間到零時，蜂鳴器發(fā)出報警聲。在本系統(tǒng)中，是利用單片機(jī)的P2X口來控制，P2X為低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報警。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母"H”或“HA”表示。單片機(jī)驅(qū)動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM輸出口直接驅(qū)動，另一種是利用1/0定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動。本設(shè)計選擇利用1/0定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動波形對蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動。利用I/O定時翻轉(zhuǎn)電平來產(chǎn)生驅(qū)動波形的方式必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個波形就可以用來驅(qū)動蜂鳴器了。比如為2500Hz的蜂鳴器的驅(qū)動，可以知道周期為400口s,這樣只需要驅(qū)動蜂鳴器的I/O口每200Hs翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個頻率為2500W，占空比為1/2duty的方波，再通過三極管放大就可以驅(qū)動這個蜂鳴器了。電路如下圖5-4所示：圖5-4蜂鳴器電路原理圖第六章軟件設(shè)計與流程圖倒計時器主程序流程圖主程序開始初始化，然后掃描鍵盤、復(fù)位電路和計數(shù)器。當(dāng)鍵盤按鍵有按下時，調(diào)整計數(shù)器值，1￡口顯示新值。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時，計數(shù)器重置為初始值，復(fù)位時間重置。當(dāng)計數(shù)器值倒計為0時，蜂鳴器發(fā)出聲音，計數(shù)器停止倒計，程序結(jié)束。倒計時器主流程序流程圖分別有按鍵流程圖、定時器流程圖、蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖、主程序流程圖編寫程序。在該系統(tǒng)中，將軟硬件相結(jié)合，實現(xiàn)了電路功能。軟件在系統(tǒng)中起著很重要的作用，利用程序?qū)τ布_(dá)到控制作用。因此下面說明軟件的實現(xiàn)。按鍵流程圖：可修編可修編-6.1.3蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖：返回主程序6.1.4主程序流程圖：可修編可修編-第七章整體電路仿真圖系統(tǒng)仿真用的是Proteus軟件，可通過仿真顯示出所設(shè)計系統(tǒng)的功能，對于程序的調(diào)試等有很大的幫助。系統(tǒng)仿真是在keil編程，使用前調(diào)試成功，下載到電路中的AT89C51里，可以實現(xiàn)倒計時功能，如圖7-1所示：

FS.i'Afi■?0".1口R3AAIIPZ.HK1ZPJJAI3白皿FS.i'Afi■?0".1口R3AAIIPZ.HK1ZPJJAI3白皿1dPZJLXI5FJIHCil!F3.￥!＞：＞pdjTITra*imPOVTDE5TIE加1.FlTYffl圖7-1倒計時電路仿真圖結(jié)束語在此設(shè)計倒計時器的過程中，我深切體會到，實踐是理論運(yùn)用的最好檢驗。本次設(shè)計是一個綜合測試和測試我的三年的知識，無論是實踐能力還是理論知識都得到了改進(jìn)，同時加深了我對網(wǎng)絡(luò)資源的認(rèn)識，大大提高了獲取信息的能力和效率，使我有足夠的時間投入到生產(chǎn)的電路中。本系統(tǒng)的制作主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、電子工藝等多方面的知識。在設(shè)計仿真圖和編些程序中，對Proteus和Keil等軟件掌握的更加牢固，而且所設(shè)計的基于單片機(jī)的倒計時器，精確度高，達(dá)到了應(yīng)用要求。學(xué)會了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。我發(fā)現(xiàn)，在我們以前在書中有一些知識，在實際應(yīng)用中并不十分理想，所有的參數(shù)都需要調(diào)整自己的。有時會遇到虛假數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，這就要求我們應(yīng)該更加注重實踐。在畢業(yè)設(shè)計中，我們要注意的關(guān)鍵和細(xì)節(jié)之間的關(guān)系。失敗不可怕，只要不趴下，昂首向前走，希望總會有。同組同學(xué)相互包容，彼此合作，取長補(bǔ)短，才能鑄就最后的成功?？梢赃@樣說畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次運(yùn)用和檢閱，同時對自學(xué)能力提出很高的要求，所以平時的學(xué)習(xí)離開思考，就是嚴(yán)重的錯誤，我們學(xué)習(xí)不應(yīng)該有偏科現(xiàn)象，各方面的知識都應(yīng)該要接觸，這樣做才能為畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。致大學(xué)的學(xué)習(xí)生活轉(zhuǎn)眼即逝，13級的電氣自動化技術(shù)專業(yè)是一個有著積極奮進(jìn)，充分活力的集體。在這里，我感受到了濃厚的學(xué)習(xí)氣氛，接觸到了豐富的專業(yè)知識，逐漸培養(yǎng)了學(xué)習(xí)研究能力。借此機(jī)會，我要衷心感我的指導(dǎo)老師莉老師對我的教誨、關(guān)心和幫助。老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，積極進(jìn)取的工作作風(fēng)以及平易近人的性格給我留下了深刻的印象。本論文是在指導(dǎo)老師莉老師的精心指導(dǎo)下完成的。在論文的研究過程中，老師在學(xué)習(xí)和生活中給予我熱情的關(guān)懷與幫助。在學(xué)習(xí)中，給我提供了一個寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我能充分發(fā)揮自己的思維和創(chuàng)造能力。從論文的選題，方案的制定以及論文的撰寫，都得到了老師的熱心幫助。在研究過程中，開闊了我的視野，為以后的學(xué)習(xí)、工作打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，要感其他同學(xué)們，他們給我無私的幫助和極大的幫助，克服困難的經(jīng)歷將成為我美好的回憶。同時，感您在這所大學(xué)的三年，為我們的專業(yè)知識打下基礎(chǔ)；然后還要感所有的同學(xué)們，正是因為有了大家的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。在此，向曾經(jīng)幫助過我的同學(xué)表示感。最后，衷心的感電氣系各位老師幾年來對我諄諄不諱的教導(dǎo)與培養(yǎng)，使得我順利完成學(xué)業(yè)。在此我表示真誠的感！參考文獻(xiàn)[1]康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）.．華中科技電子技術(shù)組．2007[2]華成英童詩白．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）．．清華大學(xué)電子學(xué)教研組．2006[3]樓然苗光飛.單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)..航空航天大學(xué)出版，2007．[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[乂].第四版.：高等教育，1999.142-465.[5]先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計實例[乂].:清華大學(xué),2002.25-300.[6]MilosD.Ercegovac.Tomas-Lang.IntroductionTodigitalSystem.JohnWileySon[M].1989.12-17.[7]榮.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[乂].：華中理工大學(xué).2000.121-126.建忠，2004年，電子科技大學(xué)，《單片機(jī)原理及應(yīng)用》全利.《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》高等教育吳金榮.《8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用》清華大學(xué)雷思孝、育長，《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及工程應(yīng)用》電子科技大學(xué)[12]單片機(jī)學(xué)習(xí)板89C51（AT89C51系列），石油大學(xué)電子工程學(xué)院，2008年9月［13］群芳.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用皿］.：清華大學(xué)，2011［14］何光明.C語言程序設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)［M］.：清華大學(xué)，2008［15］居義.單片機(jī)課程設(shè)計實例教程皿］.:清華大學(xué),2010［16］徐漢斌.單片機(jī)原理及應(yīng)用W］.:華中科技大學(xué),2013［17］傳申.單片機(jī)原理與接口技術(shù)應(yīng)用教程川］.：清華大學(xué)，2010附錄附錄1倒計時器總原理圖K3BITP2.6K3BITP2.6K4BITP2.7K5BITP3.0附錄2程序清單LEDEQUP0.01口￡被控制口0.0K1BITP2.4;K1被控制p2.4K2BITP2.5JSEQU40HBYEQU41HXLEQU21HXL0EQU35HXL1EQU30HXL2EQU31HXL3EQU32HXL4EQU33HXL5EQU34HJYEQU36HORG0000HLJMPMAITORG000BHLJMPT0_INTORG0300HMAIT:MOVSP,#60HSETB20HSETBP0.0MOVJS,#50MOVXL,#50MOVR1,#00MOVR2,#00MOVR3,#00MOVR4,#00MOVBY,#03JNBK1,LOOP1JNBK2,TIAOLOOP2JNBK3,TIAOLOOP3JNBK4,TIAOLOOP4SJMPMAITQDTIME:MOVTMOD,#01HMOVTH0,#0B1HMOVTL0,#0E0HSETBET0SETBEAJH:SETBTR0JNB20H,MAITSJMPJHMAIT5:SJMPMAITLOOP1:LCALLTIMEK1,MAITRERI:MOVA,R1MOVDPTR,#TABMOVP2,#11110001BMOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEMOVP2,#11110010BMOVA,R4MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEMOVP2,#11111100BMOVA,R2MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEJNBK2,D1JNBK3,D2JNBK5,D3SJMPRERIMAIT7:SJMPMAITTIAOLOOP2:SJMPLOOP2TIAOLOOP3:SJMPLOOP3TIAOMAIT:SJMPMAITTIAOQDTIME:SJMPQDTIMED1:LCALLTIME1K2,RERIINCR4CJNER4,#09H,D4MOVR4,00HINCR1CJNER1,#06H,D4D9:LCALLFUJNBK3,D2JNBK4,D3SJMPD9TIAOLOOP4:SJMPLOOP4TIAOQDTIME2:SJMPQDTIMETIAOMAIT2:SJMPMAIT7TIAOQDTIME4:SJMPQDTIMEQDTIME3:SJMPQDTIMEMAIT3:SJMPMAIT5D4:SJMPRERID2:LCALLTIME1K3,RERIMOVA,R4JZD5DECR4SJMPRERID5:MOVA,R1JZRERIDECR1LCALLTIME1MOVR4,#09SJMPRERID3:LCALLTIME1K5,RERISJMPTIAOQDTIME2QDTIME2:SJMPQDTIME3TIAOMAIT4:SJMPMAIT3LOOP2: ;定義定時5分鐘LCALLTIMEK2,TIAOMAITRERT1:MOVR4,#05MOVA,R4MOVDPTR,#TABMOVP2,#11110010BMOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEMOVP2,#11111101BMOVA,#00MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEJNBK5,TIAOQDTIMESJMPRERT1LOOP3: ;定義定時10分鐘LCALLTIMEK3,TIAOMAIT2RERI2:MOVR1,#01MOVA,R1MOVDPTR,#TABMOVP2,#11110001BMOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEMOVP2,#11111110BMOVA,#00MOVCA,A+DPTRMOVP1,ALCALLTIMEJNBK5,TIAOQDTIME