1、明達職業技術學院 畢業設計 (論文)20092010學年度信息工程系 系電子信息工程技術專業班級07電信（2）學號43073207 課題名稱：99秒倒數計時器的設計與制作學生姓名： 宋 云 云 指導教師： 陳 慕 銘 2009年 12月25日99秒倒數計時器的設計與制作作者：宋云云【摘要】：本論文是設計99秒倒數計時器，它是采用芯片AT89C51的功能并通過74LS373鎖存段碼后經數碼管顯示，并通過鍵盤可以任意調整倒計時時間。它應用比較廣泛，通常用于交通燈，體育場地，電子產品等各種領域。【關鍵詞】 AT89C51 74LS373 數碼管 鍵盤 第一章 方案的論證與選擇一.設計指標（1）該倒計

2、時器應具有基本倒時功能；（2）具有暫停，復位功能；（3）時間可以任意調整；（4）時間用數碼管顯示，初始值為99S,掃描時間為1MS。二.方案論證方案一：該方案采用單片機程序設計制作，它是利用芯片AT89C51的特殊功能，P3口控制按鍵開關，當按下開關S1，兩個數碼管將顯示99，然后通過P2.0和P2.1對控制數碼管的兩個三極管進行位選，P1口輸出段碼經74LS373鎖存來驅動數碼管進行倒計時，同時能實現復位、暫停、任意調整時間的功能。其系統框圖如圖1所示 圖圖1 方案一系統框圖方案二:該方案采用數字電路設計，利用555定時器定時1S脈沖控制異步十進制計數器74LS192的CP脈沖，實現倒計時，

3、并利用數碼管顯示。下圖2為系統框圖計數電路顯 示電 路時 間秒脈沖產 生圖2 方案二系統框圖方案選擇 第一種方案的電路結構比較簡單，時間精度比較高，而且在軟件編程方面相對簡單，第二種時間精確度不高并且電路復雜，綜合比較，故選擇第一種方案。第二章 系統硬件電路設計一單片機最小應用系統單片機最小系統是單片機在發揮具體測控功能時所必須的組成部分。單片機最小應用系統方框圖，如圖3所示圖3 單片機最小系統應用框圖1復位電路單片機在開機時都需要復位，以便CPU及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。單片機復位電路工作原理:當通電瞬間 穩壓電源給電容充電。RESET為復位輸入端,當RE

4、SET引腳持續兩個機器周期以上的高電平時,使單片機完成復位操作，隨著電容充電結束,將使電容與電阻之間將呈現低電平,單片機復位結束。復位操作的主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機程序存儲器從0000H單元開始執行程序。本設計主要采用上電自動復位電路，其電路圖如圖4所示圖4 復位電路2.時鐘電路本篇論文選擇的方案中采用的是內部振蕩方式。采用內部方式時在XTAL1和XTAL2引腳上接石英晶體和微調電容可以構成振蕩器，如圖5所示。圖中C1、C2起穩定振蕩頻率、快速起振的作用。內部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩定，實用電路中使用較多。振蕩頻率的選擇范圍為1MHz12MHz。圖5 振蕩電路二顯示電路

5、顯示器件有很多種，常用的有發光二極管，數碼管，液晶顯示器等，本文采用通用型的LED數碼管。 1.數碼管的結構和分類LED數碼管根據LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，它們的發光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，其結構圖分別如圖6所示，本設計使用共陽數碼管。 (a) 共陰結構 (b) 共陽結構圖6 數碼管結構2.顯示驅動方式數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類。本文主要采用動態顯示驅動。由于數碼管要點亮需要310mA的電流，但單片機不能提供如此大的電流故需要加74LS373加以驅動，單片

6、機輸出端引腳的電壓約為5V，如果直接加載到數碼管上將燒壞數碼管，因此在這部分電路中一并加限流電阻，根據理論計算和實際的經驗限流電阻取100，其電路圖如圖7所示圖7 顯示驅動電路374LS373功能簡介 74LS373是8D觸發器，同時具有鎖存，傳送，高阻三種工作狀態的寄存器，一般常用于鎖存地址，其功能引腳圖如圖8所示，真值表如表1所示。 表1 真值表 圖8 74LS373引腳圖三鍵控電路鍵盤是微機應用系統中使用最廣泛的一種數據輸入設備，按照鍵盤按鍵的結構形式，可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。本文主要采用獨立式鍵盤，此鍵盤控制電路主要是用于調整時間，其電路結構圖如圖9所示。 圖9 鍵盤控制電路3.

7、1 獨立式鍵盤的掃描識別原理獨立式鍵盤就是各個按鍵是相互獨立的，分別接一根輸入線，各條輸入線上的按鍵工作狀態不會影響其他輸入線的工作狀態。因此，通過檢測輸入線的電平狀態，可以判斷哪個按鍵被按下，若檢測是低電平則鍵盤閉合。 3.2 獨立式鍵盤的消抖原理 一般采用觸點式鍵盤，由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開的瞬間，電壓信號伴隨有一點時間的抖動，抖動時間與按鍵的機械特性有關，一般在5-10ms。為保證CPU一次按鍵動作，必須消除抖動的影響，消除抖動的措施有硬件消除和軟件消除。本文根據抖動信號特點，采用軟件消抖的方法，主要是在程序中調用延時子程序，判斷前后兩次讀值是否相等，相等則為鍵盤閉合，反之鍵

8、盤斷開。四總電路圖總電路圖如圖10所示 圖10 99秒倒數計時器總電路圖第三章 軟件程序設計本次程序設計采用匯編語言，程序包括時間1S產生模塊，時間顯示模塊，時間調整模塊等。一 程序流程圖 系統程序流程圖如圖10所示。 圖10 程序流程圖二單元程序設計1.時間產生 該部分主要完成時間基本單位1S鐘的產生，其方法主要通過定時/計數器工作于方式二產生。其對應程序如下。ORG 000BH LJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10 MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV IE,#82HTIMER:DJNZ

9、 R7,A2 MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV R7,#16 DJNZ 20H,A2 MOV 20H,#10 DJNZ 21H,A2 MOV 21H,#10 A2:RETI 2. 時間顯示該模塊主要作用是完成時間通過數碼管顯示，實現人機相互交接，對應程序如下：MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY3.時間調整該模塊主要作用是完成通過鍵盤任意調整時間

10、，使其實用性更廣，對應程序如下： M1: JNB P3.3,M1 JNB P3.6,M31 LJMP M3 M31: LCALL DELAY10MS JNB P3.6,M32 LJMP M3 M32: MOV R2,20H CJNE R2,#1,L6 MOV 20H,#10 SJMP M3 L6: DEC 20H MOV 53H,20H M3:JNB P3.7,L81 SJMP L8 L81:LCALL DELAY10MS JNB P3.7,L82 SJMP L8L82: MOV R3,21H CJNE R3,#1,L7 MOV R2,20H CJNE R2,#1, L8 MOV 20H,#1

11、0 MOV 21H,#10 SJMP L8 H2: LJMP Q1 L7: DEC 21H MOV 54H,21H L8: JNB P3.3, M51 LJMP M5M51: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JNB P3.3,H2 LJMP M5三源程序 系統總源程序見 附錄二第四章 電路的安裝與調試一、硬件調試按照附錄一的電路圖在面包板上連接好電路，接通電源，測得單片機40腳、31腳電壓為+5V，20腳接地，對應的數碼管也能顯示相應的數值，則證明電路完好。二、軟件調試 1.顯示調試 對程序的顯示模塊單步分析調試，發現數碼管有亂碼的現象，經檢查發現是使用了共陰數

12、碼管，解決方法是換成共陽數碼管，則數碼管能正常顯示數值。 2.控制調試程序運行時發現按調整時間的按鍵無效，按鍵按下發現數碼管閃而不發生變化，經檢查發現鍵盤去抖動時間較短，則在程序中加入更長的延時則按鍵恢復正常使用。 三、記錄實驗結果，完成報告心得體會 經過一個月的努力，畢業設計基本完成了，在畢業設計的過程中，學到很多有用的知識。在本次畢業設計中，我深深體會到做一個電子成品是多么的不容易，它是需要付出很多的艱辛勞動。其中包括方案的比較，元器件價格的比較，成品性能的比較等等諸多因素。但再復雜的產品都是從簡單而來的，我們只有現在打好基礎，發揮創新能力，才能與時俱進。同時在這次畢業設計中，我發現畢業設

13、計的內容都是我們平時我們書本里涉及到的知識，可是我發現自己掌握的并不扎實，自身存在太多問題了，幸好有指導老師和同學的幫助，才能順利完成這次畢業設計。通過這次畢業設計我會在以后的學習和工作中不斷地完善自己的不足。當今一個充滿機遇與智慧的社會，要想占有一席之地，那么需要有付出艱辛的努力和不怕困難的心理準備。致謝本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。我非常感謝我的指導老師陳慕銘，老師淵博的專業知識，嚴謹的態度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，更近一步熟練運用儀器儀表，熟

14、練的調試技巧，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向指導導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！另外還要感謝系領導和學校，給我提供了良好的設計環境，為我們順利完成畢業設計提供了一個良好的外界環境！【參考文獻】： 【1】單片機原理及接口技術 主編:徐煜明 韓雁 電子工業出版社 2005.1出版【2】單片機原理與運用 主編:董少明 中國鐵道出版社 2007.11出版.【3】8051單片機實踐與應用 主編:吳金戌 沈慶陽；清華大學出版社 2002年出版【4】模擬電子技術 主編:楊毅德 重慶大學出版社 2004年出版附錄一

15、:硬件電路圖附錄二:ORG 0000H SJMP START ORG 000BH LJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10 MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV IE,#82H MOV DPTR,#TABLE MOV 20H,53H MOV 21H,54H MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV R6,#0 MOV R7,#16 CLR TR0 A4: MOV A,20H MOVC A,A+DPTr MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H

16、 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY JNB P3.3,Q11 SJMP Q1 Q11:LCALL DELAY10MS JNB P3.3,M1 Q1:JB P3.0,A4 SETB TR0 A1:JB P3.2, A3 LJMP START A3:JB P3.1,A5 CLR TR0 Q2:MOV P1,30H MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P1,31H MOV P2,#01H LCALL DELAY JB P3.1,Q2 SETB TR0 A5: MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC

17、A,A+DPTR MOV 30H,A MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H MOVC A,A+DPTR MOV 31H,A MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV A,#01 CJNE A,21H,A1 MOV A,#01 CJNE A,20H,A1 LJMP S12M1:JNB P3.3,M1 M5：MOV R3,#1 M2: MOV R4,#1 M9: MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,

18、21H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY DJNZ R4,M9 DJNZ R3,M2 JNB P3.6,M31 LJMP M3 M31:LCALL DELAY10MS JNB P3.6,M32 LJMP M3 M32:MOV R2,20H CJNE R2,#1,L6 MOV 20H,#10 SJMP M3 L6:DEC 20H MOV 53H,20H M3:JNB P3.7,L81 SJMP L8 L81:LCALL DELAY10MS JNB P3.7,L82 SJMP L8L82: MOV R3,21H CJNE R3,#1,L7 MOV R2,20H CJNE R2,#1, L8 MOV 20H,#10 MOV 21H,#10 SJMP L8 H2: LJMP Q1 L7: DEC 21H MOV 54H,21H L8: JNB P3.3, M51 LJMP M5M51: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JNB P3.3,H2 LJMP M5TIMER:DJNZ R7,A2 MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV R7,#16 DJNZ