1、課題名稱基于51單片機的9999秒倒計時器設計內容及要求1、設計目的：綜合運用己學課程的基本知識，獨立進行單片機應用技術開發工作，掌握單片機程序設計、調試，應用電路設計、分析及調試檢測。2、技術指標：1)、應用MCS-51單片機設計倒計時器電路。2)、選用4位LED數碼顯示，倒計時間分4檔可選，9999-0s，0999-0s，0099-0s，0009-0s3)、硬件設計根據設計的任務選定合適的單片機，根據控制對象設計接口電路。設計的單元電路必須有工作原理，器件的作用，分析和計算過程4)、軟件設計根據電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據流程圖編寫相應的程序，進行調試并打印程序清單；5)、原理圖設計

2、根據所確定的設計電路，利用Protel等有關工具軟件繪制電路原理圖、PCB板圖、提供元器件清單。基本工作量要求完成資料及文獻的查找、方案的初步設計、PCB板的設計、硬件的設計、軟件流程的設計、系統的綜合調試、實習報告。進度計劃起止時間工作內容第一周第二周第三周第四周第五周第六周第七周第八周熟悉畢業設計方案，查閱相關資料完成方案的初步設計，開題報告電路的仿真和PCB板的設計軟件流程的設計和軟件的編寫完成軟件的編寫與調試硬件電路的裝配與調試電路的軟硬件綜合調試完成畢業設計參考文獻1李朝青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）.北京航空航天大學出版社，19982李廣弟.單片機基礎.北京航空航天大學出版

3、社，19943閻石.數字電子技術基礎（第三版）. 北京高等教育出版社，19894 趙晶Prote199高級應用M人民郵電出版社，20005 鄭步生，吳渭Multisim200l電路設計及仿真入門與應用M電子工業出版社，20026 沈美明，溫冬嬋IBMPC匯編語言程序設計M.清華大學出版社，2001重慶工業職業技術學院畢業設計（論文）系 部： 自動化系 專 業 班 級： 08計控301 課 題 名 稱：基于51單片機的9999秒倒計時器設計 指 導 教 師： 學 生 姓 名： 學 號： 二O一 一 年 四月目錄一. 緒論6二總體設計方案72.1設計要求7三AT89C52單片機介紹73.1單片機結

4、構介紹73.2單片機組成原理9四復位電路工作原理94.1上電自動復位原理10五數碼管顯示電路125.1 LED數碼顯示器的結構135.2 LED數碼顯示器的分類155.3 LED數碼顯示方式16六時鐘電路模塊17七程序設計及原理圖187.1程序設計187.2原理圖237.3 PCB圖237.4元件清單24八結束語25九參考文獻26摘要近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動著傳統控制檢測日新月異的更新。由于單片機具有體積小、易于產品化、面向控制、集成度高、功能強、可靠性高、價格低等特點，其在工業控制、機電一體化、智能儀表、通信等諸多領域中得到了廣泛的應用。在實

5、時檢測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往是作為一個核心部件來使用。但是僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。本論文針對倒計時系統的設計的需求，介紹了MCS-51單片機的部分基本原理，如51單片機的接口功能、中斷、定時器等等。倒計時系統需要用到鎖存器、LED數碼顯示器等主要模塊，通過不同的模塊之間相互作用，完成倒計時的初步硬件結構。對于倒計時器中的LED數碼顯示器來說，采用以軟件為主的接口方法，即采用Keil uVision3軟件程序進行譯碼。【關鍵詞】倒計時器 單片機 矩陣鍵盤 Keil uVision3 LED數碼顯示器 一總體設

6、計方案 倒計時器以AT89C52單片機為核心，起著控制作用。系統包括四位數碼管顯示電路，按鍵電路，復位電路，時鐘電路。倒計時的總體設計思路分為五個模塊：按鍵電路模塊，復位電路，晶振電路模塊，AT89C52，數碼管顯示電路模塊。2.1設計要求：1)、應用MCS-51單片機設計倒計時器電路。2)、選用4位LED數碼顯示，倒計時間分4檔可選，9999-0s，0999-0s，0099-0s，0009-0s3)、硬件設計根據設計的任務選定合適的單片機，根據控制對象設計接口電路。設計的單元電路必須有工作原理，器件的作用，分析和計算過程4)、軟件設計根據電路工作過程，畫出軟件流程圖，根據流程圖編寫相應的程序

7、，進行調試并打印程序清單；5)、原理圖設計根據所確定的設計電路，利用Protel等有關工具軟件繪制電路原理圖、PCB板圖、提供元器件清單。二、硬件設計1 80C52單片機80C52 芯片內部集成了 CPU、RAM、ROM、定時/計數器和I/O口等各功能部件，并由內部總線把這些部件連接在一起。80C52單片機內部包含以下一些功能部件：一個8位CPU；一個片內振蕩器和時鐘電路；4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片內有無ROM）； 128B內RAM； 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路； 兩個16位定時/計數器； 21個特許功能寄存器；

8、4個8位并行I/O口，共32條可編程I/O端線； 一個可編程全雙工串行口；5個中斷源，可設置成2個優先級。振蕩器及時序 OSC8051CPU程序存儲器4KB ROM數據存儲器256B2個16位定時器/計數器64K總線擴展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口不同型號MCS-51單片機CPU處理能力和指令系統完全兼容，只是存儲器和I/O接口的配置有所不同。其中8051主要包括算術/邏輯部件ALU、累加器A、只讀存儲器ROM、隨機存儲器RAM、程序計數器PC、定時器/計數器、I/O接口電路等，還有堆棧寄存器SP等部件。這些部件集成在一塊芯片上，通過內部總線連接，構成完整的微型計算機。2復位電路復位是

9、單片機的初始化操作，只需給AT89C52的復位引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可得單片機復位.復位時，PC初始化為0000H，使單片機從OUT單元開始執行程序。除了進入系統的正常初始化之外，由于程序運行出錯或操作錯誤而使系統處于死鎖狀態。為擺脫死鎖狀態，也需按復位鍵使得RST腳為高電平，使單片機重新啟動。在系統中，有時會出現顯示不正常。為了調試方便，需要設計一個復位電路。AT89C52單片機復位電路共有上電復位、按鍵電平復位和按鍵脈沖復位。本系統的復位電路主要完成系統的上電復位和系統在運行時用戶的按鍵復位功能。復位電路可由簡單的RC電路構成，也可使用其它的相對復

10、雜，但功能更完善的電路。本系統采用的電路工作原理是：上電瞬間，RC電路充電，RESET引腳端出現正脈沖，只要RESET保持10ms以上高電平，就能使單片機有效的復位。當時鐘頻率選用12MHz時，C取10uF，R取10K，上電自動復位電路由上電瞬間C與R構成充電電路，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時間常數越大，上電時RESET端保持高電平的時間越長，這組參數足以保證復位操作。若復位電路失效，加電后CPU從一個隨機的狀態開始工作，系統就不能正常運行。按鍵S5的功能是按鍵復位，按下S5鍵時RST為高電平，只要保持10ms以上的高電平，就可以使單

11、片機復位。按鍵復位用在系統運行時的復位，使系統重新運行。3上電自動復位電路RST 引腳是復位信號的輸入端，只要高電平的復位信號持續兩個機器周期以上的有效時間，就可以使單片機上電復位。上電自動復位是通過電容充電實現的，上電瞬間，RST 端電位與Vcc 相同，隨充電電流的減少，RST 的電位逐漸下降，直到復位信號無效。按鍵復位在此不在作過多的介紹，其原理和上電復位是相同的。但其采用的是脈沖復位電路和電平復位電路兩種。本電路應用定時器0方式1工作方式，該方式是一個16 位計數器的計時中斷法。所以工作方式寄存器TMOD的M1M0兩位為01。設置定時器模式時，加1計數器是對內部機器周期計數（1個機器周期

12、等于12個振蕩周期，即計數頻率為晶振頻率的1/12）。比如，12M的晶振每秒可產生1M的機器周期1，50ms就是50000個機器周期，定時器0工作方式1工作，計數長度為=65536個外部脈沖，65536-50000周期=初值15536，從15536開始計數，總共累加50000次計數器產生一次溢出，所以定時器的高八位和低八位TH0和TL0的值為：TH0 = (65536-TIME)/256；TL0 = (65536-TIME)%256；其中TIME=50000；其中TL0是低八位當達到256的時候，向高八位進1，然后低八位重新計數，所以高八位對差值求整，低八位對差值求余。由于采用的是定時器0所以

13、TMOD的高四位為0000；選通控制只要用軟件使TR0就啟動了定時器，所以門控位GATE為0；表示設置為定時方式。所以工作方式TMOD=0000 0001H=0X01H。復位電路：4顯示電路顯示功能與硬件關系極大，當硬件固定后，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：一種是靜態顯示，另一種是動態顯示。其中靜態顯示的特點是顯示穩定不閃爍，程序編寫簡單，但占用端口資源多，所耗得電能較大；動態顯示的特點是顯示穩定性沒靜態好，程序編寫復雜，但是相對靜態顯示而言占用端口資源少。在本設計中，為了減少端口資源，降低電能消耗，采用的是動態顯示方法

14、。本系統的倒計時時間的最大范圍是9999秒，要求精確到秒，顯示格式是9999/999/99/9。從格式可知數碼管顯示電路要用到4位數碼管。考慮到數碼管的段和位比較多，本系統選了兩個4位一體的共陽數碼管和一個一位的共陽數碼管。數碼管有段選和位選控制，在此電路中有8個位選，8個段選，分別用單片機的P0口和P1進行8個位的控制。5.1 LED 數碼顯示器的結構 LED 數碼顯示器是一種有 LED 發光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了 8 個 LED 發光二極管，其中 7 個用于顯示字符，剩下的一個用于顯示小數點，故通常稱之為 7 段發光二極管數碼器。在數碼管中，若將二極管的陽極連在一起，稱為共

15、陽極數碼管；若將二極管的陰極連在一起，稱為共陰極數碼管。如圖3.7所示。圖3.7 (a)為a到g在數碼管的編排，(b)分別為共陰極、共陽極電路當發光二極管導通時，它就會發光。每個二極管就是一個筆畫，若干個二極管發光時，就構成了一個顯示字符。若將單片機的I/O口與數碼管的ag及h相連，高電平的位對應的發光二極管亮，即I/O輸出不同的代碼，就可以控制數碼管顯示不同的字符。例如：當I/O輸出得代碼為0011 1111時，數碼管顯示的字符為0。這樣形成的顯示字符的代碼稱為顯示代碼或者段選碼。本次設計的實驗板用的共陰LED顯示器，根據電路連接圖16進制數字的顯示代碼如表3.1所示2。表3.1 16進制數

16、字的顯示代碼16進制hgfedcba顯示代碼0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH70000011107H8011111117FH9011011116FHA0111011177HB011111007CHC0011100139HD010111105EHE0111100179HF0111000171H.1000000080H5.3 LED 數碼管顯示方式LED顯示器工作方式有兩種：靜態顯示方式和動態顯示方式。靜態顯示的特點是每個數碼管的段選必須接一個8位數據線來保持顯示

17、的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優點是占用CPU時間少，顯示便于監測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。本次設計采用的是動態顯示方式。動態顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。選亮數碼管采用動態掃描顯示。所謂動態掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字形碼和相應的位選，利用發光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數碼管同時都在顯示。動態顯示的亮度比靜態顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態顯示電路中的。 六時鐘電路模塊時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準有條不紊地

18、一拍一拍地工作的。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統得穩定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。單片機必須在時鐘的驅動下才能工作。在單片機內部有一個時鐘振蕩電路，只要外界一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元，決定單片機的工作速度。本系統使用的是內部時鐘方式。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。七軟件設計 7.1 程

19、序設計#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

20、,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; /定時器0中斷打開TMOD = 0x1;/設定時器0為

21、模式1，16位模式TH0=0xB1;TL0=0xDF;/設定時值為TR0 = 1;ds=0;KeyV = 0;TempKeyV = 0;jsflag=0;while(1);void KeyAndDis_Time0(void) interrupt 1 using 2TH0=0xB1;TL0=0xDF;/設定時值為if (!Key1)KeyV = 1;if (!Key2)KeyV = 2;if (KeyV!= 0) /有鍵按下Delay(10); /延時防抖 按下10ms再測if (!Key1)TempKeyV = 1;if (!Key2)TempKeyV = 2;if (KeyV = TempK

22、eyV) 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=

23、0;Delay500(5);P35=1;P0=LEDDisds/10%10;P36=0;Delay500(5);P36=1;P0=LEDDisds%10;P37=0;Delay500(5);P37=1;7.2 原理圖7.3 PCB圖7.4 元件清單名稱參數和型號數量單片機AT89C521塊PNP三極管S85504個電阻1K9個4709個10K（8位排阻）1個10K1個數碼管1個共陽4位數碼管1個瓷片電容30PF2個晶振12M1個杜邦線單若干電解電容10uf1個排針大1排微動開關5個蜂鳴器1個單片機插座40腳1個八結束語用單片機及有關電子元件設計的倒計時器類型很多，也有較多的實用電路參考。但具體

24、電路結構要根據應用范圍來進行有針對性的設計。應做到電路實用，結構簡單，成本低廉，方便使用，定型穩的標準。應具有較強的可操作性。 本設計方案是對單片機倒計時器的一個起草，若有不成熟的地方，請各位老師指導，多謝。本電路的設計在馬玉利老師的精心指導下，經過了反復的修改，糾正了不成熟的的設計方案，設計的書寫格式上，也得到馬老師指點，可以說沒有馬玉利老師的指導，我是完不成該畢業設計的。在此我表示衷心的謝意。 九.參考文獻1李朝青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）.北京航空航天大學出版社，19982李廣弟.單片機基礎.北京航空航天大學出版社，19943閻石.數字電子技術基礎（第三版）. 北京高等教育出版

25、社，19894 趙晶Prote199高級應用M人民郵電出版社，20005 鄭步生，吳渭Multisim200l電路設計及仿真入門與應用M電子工業出版社，20026 沈美明，溫冬嬋IBMPC匯編語言程序設計M.清華大學出版社，20017 張友德，趙志英，涂時亮單片微型機原理、應用與實驗M上海復旦大學出版社，2000 重慶工業職業技術學院畢業設計（論文）答辯記錄學生姓名：_左天軍_ 班級：_08計控301_課題名稱：_基于52單片機的9999秒倒計時器的設計_指導教師： 馬玉利 答辯人員： 左天軍 答辯記錄： 記錄人： 日期：重慶工業職業技術學院畢業設計（論文）評分表姓 名左天軍班 級08計控30

26、1學 號畢業設計（論文）題目基于52單片機的9999秒倒計時器的設計指導老師王湘林老師答辯日期年 月 日類 別項 目分 值評 分教師簽名平時成績（占20%）學習態度與規范要求10（指導教師）文獻資料與實際能力10水平成績（占50%）工作量（圖紙、作品、設計說明書等）5（指導教師）專業水平與完成質量30設計成果實用價值、工藝水平、創新性10文字表達5答辯成績（占30%）設計（論文）主要內容闡述10（答辯組長）回答指定的主要問題情況10回答進一步深入的問題情況10總評成績指導教師評語教研室主任（簽名） 年 月 日tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30k