倒計(jì)時(shí)器 1.doc

課程 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)題目 倒計(jì)時(shí)器一、設(shè)計(jì)目的：訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用己學(xué)課程的基本知識，獨(dú)立進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)工作，掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試，應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、分析及調(diào)試檢測。二、設(shè)計(jì)要求：1. 應(yīng)用MCS-51單片機(jī)設(shè)計(jì)倒計(jì)時(shí)器電路；2. 選用4位LED數(shù)碼顯示，倒計(jì)時(shí)間分4檔可選，9999-0s，0999-0s，0099-0s，0009-0s；3. 硬件設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的任務(wù)選定合適的單片機(jī)，根據(jù)控制對象設(shè)計(jì)接口電路。設(shè)計(jì)的單元電路必須有工作原理，器件的作用，分析和計(jì)算過程；4. 軟件設(shè)計(jì)根據(jù)電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據(jù)流程圖編寫相應(yīng)的程序，進(jìn)行調(diào)試并打印程序清單；5. 原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)所確定的設(shè)計(jì)電路，利用Protel等有關(guān)工具軟件繪制電路原理圖、PCB板圖、提供元器件清單。三、參考資料：1 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)，李群芳、黃建編著，電子工業(yè)出版社；2 單片機(jī)原理及應(yīng)用，張毅剛編著，高等教育出版社；3 51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)，王建校，楊建國等編著，科學(xué)出版社；4 單片機(jī)原理及接口技術(shù)，李朝青編著，北京航空航天大學(xué)出版社；完成期限 2011.3.142011.3.18 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 2011年 3 月 13 日第一章 概述微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘９ぷ骱蜕铑I(lǐng)域中去的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。它已經(jīng)應(yīng)用到非微型計(jì)算機(jī)所無法應(yīng)用的領(lǐng)域，對社會(huì)產(chǎn)生了極大的影響。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，它以其獨(dú)特的機(jī)構(gòu)和性能，越來越普遍的應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)全稱為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器或嵌入式控制器。它具有嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)所要求的體系結(jié)構(gòu)，微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式等。它把計(jì)算機(jī)的基本部件都微型化集成到一塊芯片上，通常片內(nèi)部都含有中央處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM，EPROM，F(xiàn)lsh ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出（I/O）接口。它們之間的相互連接結(jié)構(gòu)如下圖所示： CPU ROMRAM 定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器I/O 外設(shè)接口時(shí)鐘第二章 原理2.1總體設(shè)計(jì)思想倒計(jì)時(shí)器以AT89C52單片機(jī)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(shí)鐘電路。倒計(jì)時(shí)的總體框圖如下圖所示：按鍵電路模塊復(fù)位電路晶振電路模塊AT89C52數(shù)碼管顯示電路模塊倒計(jì)時(shí)的總體框圖2.2復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給AT89C52的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可得單片機(jī)復(fù)位.復(fù)位時(shí)，PC初始化為0000H，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(cuò)或操作錯(cuò)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RST腳為高電平，使單片機(jī)重新啟動(dòng)。在系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)顯示不正常。為了調(diào)試方便，需要設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路。AT89C52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)的復(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(shí)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，但功能更完善的電路。本系統(tǒng)采用的電路工作原理是：上電瞬間，RC電路充電，RESET引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET保持10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12MHz時(shí)，C取10uF，R取10K，上電自動(dòng)復(fù)位電路由上電瞬間C與R構(gòu)成充電電路，RESET端的電位與電源Vcc相同，隨著充電電流的減少，RESET的電位逐漸下降。RC時(shí)間常數(shù)越大，上電時(shí)RESET端保持高電平的時(shí)間越長，這組參數(shù)足以保證復(fù)位操作。若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)行。按鍵S5的功能是按鍵復(fù)位，按下S5鍵時(shí)RST為高電平，只要保持10ms以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。按鍵復(fù)位用在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的復(fù)位，使系統(tǒng)重新運(yùn)行。2.3時(shí)鐘電路時(shí)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(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)有條不紊地一拍一拍地工作的。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)得穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能工作。在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只要外界一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。本系統(tǒng)使用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。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(shí)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(gè)電容的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。2.4按鍵電路本系統(tǒng)的按鍵電路的作用是能夠調(diào)整倒計(jì)時(shí)的初始值。倒計(jì)時(shí)是按9999、999、99、9順序排列顯示的，用四個(gè)按鍵分別設(shè)定它們的四種初始狀態(tài)。所達(dá)到的效果是按一下對應(yīng)的鍵時(shí)，所對應(yīng)的值出現(xiàn)。在程序中用K4對應(yīng)9999的設(shè)定，K3對應(yīng)999的設(shè)定，K2對應(yīng)99的設(shè)定，K1對應(yīng)9的設(shè)定。另外K1按鍵不但可以設(shè)定9的初值，還可以起到暫停倒計(jì)時(shí)運(yùn)行的作用；即當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，按K1鍵，系統(tǒng)暫停，如果繼續(xù)按K1鍵，則秒的值增加，完成的是設(shè)定9的功能。同樣，K4也有兩個(gè)功能：一個(gè)是設(shè)定9999的初值，一個(gè)是起到開啟系統(tǒng)的作用，即當(dāng)系統(tǒng)處于暫停時(shí)，按K4鍵，則系統(tǒng)開始運(yùn)行，如果繼續(xù)按K4鍵，則完成的是設(shè)定天的初值的功能。2.5數(shù)碼管顯示電路顯示功能與硬件關(guān)系極大，當(dāng)硬件固定后，如何在不引起操作者誤解的前提下提供盡可能豐富的信息，全靠軟件來解決。通常在顯示上采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)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(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)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(jì)中，為了減少端口資源，降低電能消耗，采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。本系統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間的最大范圍是9999秒，要求精確到秒，顯示格式是9999/999/99/9。從格式可知數(shù)碼管顯示電路要用到4位數(shù)碼管?？紤]到數(shù)碼管的段和位比較多，本系統(tǒng)選了兩個(gè)4位一體的共陽數(shù)碼管和一個(gè)一位的共陽數(shù)碼管。數(shù)碼管有段選和位選控制，在此電路中有8個(gè)位選，8個(gè)段選，分別用單片機(jī)的P0口和P1進(jìn)行8個(gè)位的控制。第三章 PTOTEL和KEIL軟件的使用3.1 Protel 99se的介紹PROTEL 99SE是一個(gè)全32位的電路板設(shè)計(jì)軟件。使用該軟件可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。在這里主要用它來繪制電路原理圖和生成印制電路板。原理圖的設(shè)計(jì)步驟如下：1.設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境。其中，工作環(huán)境設(shè)置是使用Design/Options和Tool和Preferences菜單進(jìn)行的，畫原理圖環(huán)境的設(shè)置主要包括圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設(shè)置等。2.放置元件。將電氣和電子元件放置在圖紙上。3.原理圖布線。元件一旦放置在原理圖上，不需要用導(dǎo)線將元件連接起來，連接時(shí)一定要符合電氣規(guī)則。4.編輯和調(diào)整。編輯元件的屬性包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào)整元件和導(dǎo)線的位置等操作。5.檢查原理圖。使用電氣規(guī)則功能檢查原理圖的連接是否合理和正確。給出檢查報(bào)告，若有錯(cuò)誤則要根據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行改正。6.生成網(wǎng)絡(luò)表。所謂網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過該表可以確認(rèn)各個(gè)元件和它們之間的關(guān)系。7.打印原理圖。對電路板的設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)步驟；1.使用原理圖編輯器設(shè)計(jì)原理圖，進(jìn)行電氣檢查并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表。2.進(jìn)入電路板環(huán)境，使用電路向?qū)Т_定電路板的層數(shù)、尺寸等電路板參數(shù)。3.使用Design/Netlist菜單，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表。4.布置元件，就是將元件合理地分布在電路板上。自動(dòng)布置元件或人工布置元件，多次布置直到自己滿意為止。5.人工布線是畫電路板的基礎(chǔ)，但比較耗時(shí)和費(fèi)力，另外由于自身經(jīng)驗(yàn)的不足，只得先采用自動(dòng)布線，在此基礎(chǔ)上作了適當(dāng)?shù)男薷摹?.完成修飾等工作，完成整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)。3.2 KEIL軟件介紹編寫完程序后即可使用匯編軟件對程序進(jìn)行編譯了.本設(shè)計(jì)所使用的編譯軟件是Keil 51，其步驟如下：1源文件的建立使用菜單“File-New”或者點(diǎn)擊工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開一個(gè)新的文本編輯窗口，在該窗口中輸入要調(diào)試的匯編語言源程序，保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名.c。2. 建立工程文件點(diǎn)擊“Project-New Project ”菜單，在出現(xiàn)的一個(gè)對話框中，輸入一個(gè)工程文件名，不需要擴(kuò)展名。點(diǎn)擊“保存”按鈕。3. 工程的詳細(xì)設(shè)置工程建立好以后，還要對工程進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置，以滿足要求。首先點(diǎn)擊左邊Project 窗口的Target 1，然后使用菜單“Project-Option for target target1”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框，對部分內(nèi)容進(jìn)行必要的設(shè)置改即可，不過大部份設(shè)置項(xiàng)都是取默認(rèn)值。4. 編譯、連接在設(shè)置好工程后，即可進(jìn)行編譯、連接。選擇菜單Project-Build target，對當(dāng)前工程進(jìn)行連接。如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對該文件進(jìn)行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼；如果選擇Rebuild All target files 將會(huì)對當(dāng)前工程中的所有文件重新進(jìn)行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的，而Translate .項(xiàng)則僅對該文件進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接。第四章 總電路、源程序及元器件清單4.1總電路圖4.2 PCB制圖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;/允許CPU中斷ET0 = 1; /定時(shí)器0中斷打開TMOD = 0x1;/設(shè)定時(shí)器0為模式1，16位模式TH0=0xB1;TL0=0xDF;/設(shè)定時(shí)值為TR0 = 1;ds=0;KeyV = 0;TempKeyV = 0;jsflag=0; while(1); void KeyAndDis_Time0(void) interrupt 1 using 2 TH0=0xB1;TL0=0xDF;/設(shè)定時(shí)值為if (!Key1) KeyV = 1; if (!Key2) KeyV = 2; if (KeyV!= 0) /有鍵按下 Delay(10); /延時(shí)防抖 按下10ms再測 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元件清單名稱參數(shù)和型號數(shù)量單片機(jī)AT89C521塊PNP三極管S