皖西學院課程設(shè)計任務(wù)書系別機電學院專業(yè)電氣學生姓名：凌剛學號：2023011047課程設(shè)計題目：基于STC89C51的定時器設(shè)計起迄日期:12月16日~12月28日課程設(shè)計地點:教學實驗樓B502樓指導教師:張磊下達任務(wù)書日期:2023年12月16日基于STC89C51的定時器設(shè)計目錄：課程設(shè)計目的…….............................2課程設(shè)計目的描述要求…………….22.1.設(shè)計描述………………...32.2.設(shè)計要求………………...3課程設(shè)計硬件電路的設(shè)計………….3……………..33.2設(shè)計方案確實定與說明……..…………...3設(shè)計方案的詳細硬件設(shè)計…………….....3硬件電路圖的繪制……….5keil編譯與proteus仿真…………….84.1.keil編譯…………………..84.2.proteus的仿真……………9程序設(shè)計思路和程序框圖………....105.1程序設(shè)計思路……………105.2定時器工作方式設(shè)置……………………115.3特殊功能存放器TCON的設(shè)置………...115.4中斷標號的查詢…………11定時器程序詳細程序框圖……………....12相關(guān)的計算……….…13總結(jié)……………….…138.定時器程序清單……..…………….…149．參考文獻…………....2110.附錄………………..…………….…211課程設(shè)計目的：基于STC89C51的定時器設(shè)計2課程設(shè)計題目描述和要求設(shè)計描述：利用STC89C51等接口芯片設(shè)計定時器，要求通過鍵盤輸入計時時間，按開始鍵開始計時，采用兩位數(shù)碼管顯示計時時間，計時結(jié)束提供一種以上的報警方式。2.2設(shè)計要求：1.選用STC89C51和相關(guān)接口芯片完成相應(yīng)的功能畫出詳細的硬件連接圖給出程序設(shè)計思路，畫出軟件流程圖給出所有程序清單并加上必要注釋完成proteus仿真撰寫設(shè)計報告，調(diào)試報告及設(shè)計心得3.課程設(shè)計硬件電路設(shè)計：設(shè)計工程簡介：定時器設(shè)計，此定時器是一款基于單片機STC89C51的計時工具，手動利用時間加減按鍵設(shè)定定時時間，當檢測到開始計時按鍵按下后，定時器開始倒數(shù)計時，當計時結(jié)束的時候翻開蜂鳴器和報警小燈，再檢測到暫停按鍵按下的時候，關(guān)閉蜂鳴器和報警小燈。設(shè)計方案的選定與說明因為STC89C51芯片I/O口完全能滿足定時器設(shè)計的需求，所以就沒有外接芯片來擴展單片機I/O的使用。硬件電路最根底的是單片機所需要的最小系統(tǒng)：電源電路，晶振電路，復位電路。除此之外，單片機通過P0口接上拉電阻后連接了數(shù)碼管的段選，P1^0口和P1^1口分別用作數(shù)碼管十位和個位的位選，P1^2口用作蜂鳴器的控制，P1^3口用作報警小燈的控制，P1^4口P1^5口和P1^6口用作定時器按鍵的控制，風別控制時間的加/連加，減/連減和開始/暫停。3.3設(shè)計方案的詳細硬件設(shè)計：因為對STC89C51有過編程經(jīng)驗，對于用它設(shè)計一個定時器還是有把握的，所有我們在8086和STC89C51這兩款單片機的選擇中選擇了STC89C51。STC89C51它有四個八位I/O口，我們用P0口接了上拉電阻，原因有三點：1：P0口片內(nèi)無上拉電阻2：P0為I/O工作狀態(tài)時，上方FET被關(guān)段，從而輸出腳浮空，因此，P0用于輸出線時為開漏輸出。3：由于片內(nèi)無上拉電阻，上方FET又被關(guān)斷，P0輸出時無法拉升端口電平。考慮到單片機I/O口的驅(qū)動電流問題，—0.16mA，低電平時輸入灌電流，最大20mA左右。因為沒有外接驅(qū)動芯片驅(qū)動數(shù)碼管，為了保護單片機不在高負荷下工作和簡化電路，選擇了共陽數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端連接三極管，根據(jù)一個二極管點亮大約需要電流5—10mA，當一個數(shù)碼管的段和小數(shù)點全部點亮的時候，大約需要電流50—80mA，為使三極管工作在飽和狀態(tài)并到達數(shù)碼管全部顯示時的驅(qū)動電流，基極電流的100倍需要大于發(fā)射極和集電極這間的電流，所以三極管接了一個1K的限流電阻。三級管的開關(guān)作用由P1^0口和P1^1口控制。設(shè)定時間需要按鍵，為了操作方便和編程方便設(shè)計了三個獨立按鍵，每個獨立按鍵設(shè)計了兩種功能。按鍵按下后單片機I/O口被置低，三個按鍵分別用作時間的加，減和定時器的開關(guān)，按鍵信號分別由p1^4口p1^5口和p1^6口輸入單片機！電源電路設(shè)計了兩路，一路是用USB接口供電，比擬方便，另一路就是外接電源，可以將3—5V電源正負極接在相應(yīng)插針上對定時器供電！硬件電路圖的繪制： 因為比擬熟悉altiumdesigner這個EDA常用軟件的使用，所以我選擇用這個軟件完成定時器硬件電路原理圖的繪制和PCB的繪制。1.電路原理圖：元件符號根本都是軟件庫文件里面符號，數(shù)碼管用的是遠光的共陽數(shù)碼管，庫文件里面沒有找到這個數(shù)碼管的原理圖，就自己畫了原理圖和封裝。2.PCB圖：PCB排版的時候遵守的幾個原那么：定時器數(shù)碼管要顯而易見便于觀察時間，按鍵操作要方便，布線勁量短和簡單，雙面板布線頂層與底層布線相互垂直3.PCB板3D視圖：4.實物圖：Keil編譯與proteus仿真：4.1.Keil編譯4.2.proteus仿真：將編寫好的c程序加載到keil軟件中，生成的hex文件再加載到proteus的單片機中，仿真完全通過。程序設(shè)計思路與程序框圖：5.1程序設(shè)計思路：在程序中用到了兩個定時器和兩個中斷，定時器0主要用作數(shù)碼管計時，每過一秒，數(shù)碼管顯示時間減一秒，減到零時停止計數(shù)并點亮報警小燈和翻開蜂鳴器報警。它的工作原理是利用程序使定時器0每1毫秒產(chǎn)生一次時間中斷，以1000次時間中斷定義一秒，再利用程序?qū)Φ玫降拿霐?shù)進行計數(shù)，再對得到的秒數(shù)分別對10整除和取余數(shù)得到數(shù)碼管顯示的十位和個位，通過定時器0每1毫秒刷新數(shù)碼管一次將秒數(shù)顯示出來，定時結(jié)束后，進入中斷1，點亮小燈和翻開蜂鳴器報警。中斷0主要用作數(shù)碼管的掃描和定時并在定時結(jié)束后翻開報警小燈，報警蜂鳴器以及進入中斷1效勞子程序。定時器1和中斷1用作產(chǎn)生不同頻率的波形送給蜂鳴器讓蜂鳴器報警。主函數(shù)中初始化各個變量和函數(shù)后，首先進入中斷0效勞子程序，然后循環(huán)進行按鍵的掃描。5.2定時器工作方式設(shè)置：5.3特殊功能存放器TCON的設(shè)置：5.4中斷標號的查詢：.定時器程序詳細程序框圖：初始化初始化中斷0效勞子程序定時器0每次定時1毫秒Flag=1定時器開始每秒減1計時，num-1計數(shù)定時器定時次數(shù)numbernumber=1000刷新數(shù)碼管num=0停止計時，點亮報警小燈，翻開蜂鳴器翻開中斷1，進入中斷效勞子程序刷新數(shù)碼管按鍵1按下延時去抖按鍵1放開按鍵1是否長按按鍵長按計時,key_num+1長按模式，計時連加num<99翻開蜂鳴器num<99num+1按鍵2按下延時去抖按鍵2放開按鍵2是否長按按鍵長按計時,key_num+1長按模式，計時連減num>0翻開蜂鳴器num>0num-1YNNNNN按鍵3按下延時去抖按鍵3放開翻開蜂鳴器關(guān)閉蜂鳴器關(guān)閉蜂鳴器num=99Nnum=99num=0num=0YYYYY是YY關(guān)閉蜂鳴器翻開定時標志，計數(shù)加1，關(guān)閉中斷0，關(guān)閉報警小燈count=2暫停計數(shù)，熄滅小燈和關(guān)閉蜂鳴器YYNYNNNYNNNYNYNNY定時器1效勞子程序：目的是產(chǎn)生不規(guī)那么的脈沖送給蜂鳴器，讓蜂鳴器以不同響聲報警。定時器1效勞子程序定時器1效勞子程序定時器定時，上下為分別是FE,FRQ定時器定時，上下為分別是FE,FRQFRQ-1FRQ-1蜂鳴器翻開和關(guān)閉相轉(zhuǎn)換蜂鳴器翻開和關(guān)閉相轉(zhuǎn)換相關(guān)計算：定時器每經(jīng)過一個機器周期定時器加1，51單片機的一個機器周期默認包括12個時鐘周期，這次用的定時器0和定時器1都是16位定時器，最高計數(shù)能到達65535,因為用的是11.0592M晶振，所以設(shè)定1毫秒的定時計算如下：12*〔65535-X〕X=64615將十進制的X=64615轉(zhuǎn)換成十六進制得到FC67,定時器的上下位分別是：THXx=FC,TLx=67.7總結(jié)：本次試驗是一個基于STC89C51的定時器設(shè)計，根據(jù)老師提供的設(shè)計要求，設(shè)計中需要用到數(shù)碼管，按鍵和報警小燈等，在硬件電路的設(shè)計中考慮了一下上電復位的時候單片機的引腳都置高電平了，接小燈和蜂鳴器和數(shù)碼管的時候都特別注意了一下，防止上電復位對設(shè)計造成影響。在這次設(shè)計中我對三極管和數(shù)碼管的用法和接線有了更加深刻的理解。在寫程序的時候，第一次是一次性把所有的程序給寫完的，包括數(shù)碼管的顯示，按鍵的掃描，中斷的調(diào)用等，但是仿真的時候出不來結(jié)果。然后就一個一個模塊調(diào)試，先調(diào)試的是數(shù)碼管，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)刷新時間還是有較高要求的，時間太長會閃爍，時間太短會造成重影，用了兩個數(shù)碼管，最后調(diào)整在大約3毫秒。調(diào)試按鍵的時候出現(xiàn)按一次跳變幾個數(shù)的情況，原因是按鍵沒有硬件去抖也沒有軟件去抖，因為軟件去抖也挺好實現(xiàn)的，就決定了在程序里面軟件去抖，最后去抖延時調(diào)整在大約15毫秒，按鍵可以很好的被識別。每個按鍵設(shè)計了兩種功能，對按鍵沒有放開的時候進行了計時，超過2秒就認為到達長按模式，這個調(diào)試的時候也出現(xiàn)過問題，就是按鍵去抖延時太長或者太短的時候，按下去很久數(shù)碼管依舊刷新不了，放開的時候會加1，最后按鍵去抖大約10到15毫秒的時候這個問題就不出現(xiàn)了。本來想讓報警小燈閃爍的，但是在中斷里面加程序的時候出現(xiàn)了死循環(huán)，最后就讓小燈常亮了，這是一個缺陷，蜂鳴器程序是在中斷1里面的，本來想加警車報警聲音的，但是延時控制的不是很好，這也是一個缺陷。最后定時器還是能完全實現(xiàn)老師要求的功能的。再同學們?nèi)嶒炇艺{(diào)試的時候，感謝老師對芯片用法的細心指導。8定時器程序清單：#include<reg51.h>//................................................................................////............................全局定義數(shù)據(jù)類型.....................................////..................................................................................//typedefunsignedcharuint8;typedefunsignedintuint16;typedefunsignedlonguint32;//...................................................................................////.........................定義數(shù)碼管顯示數(shù)字和一些全局變量.........................////...................................................................................//uint8codeDuanma[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};uint8Tempdata[2];uint8num,count;uint32number,frq;//....................................................................................////................................端口的定義..........................................////....................................................................................//sbitSEG1=P1^0; //數(shù)碼管1sbitSEG2=P1^1; //數(shù)碼管2sbitKEY1=P1^4;//獨立按鍵1sbitKEY2=P1^5;//獨立按鍵2sbitKEY3=P1^6; //獨立按鍵3sbitLED=P1^3; //報警小燈sbitBUZZ=P1^2; //蜂鳴器bitflag;//......................................................................................////.....................................函數(shù)聲明.........................................////......................................................................................//voiddelay2x(uint8t);voiddelay(uint8t);voiddisplay(void);voidtimer0_init(void);voidtimer1_init(void);//.....................................................................................////........................................主函數(shù).......................................////.....................................................................................//main(){ uint8key_num=0; //按鍵長按計時，時間到了，表示按鍵長按 flag=0; //計時標志 num=0; //數(shù)碼管計數(shù)初值KEY1=1; //按鍵初始化 KEY2=1; KEY3=1; timer0_init(); //中斷初始化 timer1_init(); while(1) //按鍵的循環(huán)掃描程序 { if(!KEY1) //按鍵1掃描程序，定時器時間加按鍵 { delay(15); //按鍵去抖 BUZZ=0; //按鍵按下后蜂鳴器響一下 if(!KEY1) //判斷按鍵是否按下 { while(!KEY1) //等待按鍵放開和進入長按模式 { BUZZ=0; key_num++; delay(10); if(key_num==200) //判斷是否進入長按模式 { key_num=0; while(!KEY1) { if(num<99) //判斷數(shù)碼管顯示是否到達了最大值99 num++; Tempdata[0]=num/10; //取數(shù)碼管顯示的十位數(shù) Tempdata[1]=num%10; //取數(shù)碼管顯示的個位數(shù) delay(510); //長按延時，調(diào)節(jié)數(shù)碼管顯示不閃爍不重影 } } } BUZZ=1; //蜂鳴器關(guān)閉 key_num=0; if(num<99) num++; } } if(!KEY2) //按鍵2掃描程序，定時器時間減按鍵，同按鍵1 { delay(15); BUZZ=0; if(!KEY2) { while(!KEY2) { BUZZ=0; key_num++; delay(15); if(key_num==200) { //key_num=0; while(!KEY2) { if(num>0) num--; Tempdata[0]=num/10; Tempdata[1]=num%10; delay(510); } } } BUZZ=1; key_num=0; if(num>0) num--; } } Tempdata[0]=num/10; Tempdata[1]=num%10; if(!KEY3) //按鍵3掃描程序，開始暫停按鍵 { delay(15); //按鍵去抖 BUZZ=0; if(!KEY3) { while(!KEY3) BUZZ=0; //翻開蜂鳴器 BUZZ=1; //關(guān)閉蜂鳴器 ET1=0; //關(guān)閉定時器1中斷 TR1=0; //關(guān)閉定時器1的開關(guān) count++; //計數(shù)，用于判斷標志位 flag=1; //置標志位，暫停，開始計時和關(guān)閉計時結(jié)束報警功能 if(count==2) { count=0; //暫停計數(shù) flag=0; LED=1; //熄滅小燈 BUZZ=1; //關(guān)閉蜂鳴器 } } } } } //..................................................................................////..............................定時器0中斷效勞子程序...............................////..................................................................................// voidinterrupt_timer0()interrupt1{ TH0=0xfc; //定時器0定時1ms TL0=0x67; if(flag) //判斷是否開始計時 { number++; if(number==1100) //定時1s { if(num) //防止按鍵3誤操作時程序跑飛 { num--; number=0; Tempdata[0]=num/10; Tempdata[1]=num%10; display(); if(num==0) //定時結(jié)束 { flag=0; //不在繼續(xù)定時掃描 Tempdata[0]=0; Tempdata[1]=0; BUZZ=0; //蜂鳴器報警 LED=0; //報警小燈點亮 ET1=1; //翻開定時器1中斷 TR1=1; //翻開定時器1開關(guān) } } } } display(); //刷新數(shù)碼管}//..............................................................................////....................................延時函數(shù)..................................////..............................................................................//voiddelay2x(uint8t){ while(--t);}voiddelay(uint8t){ while(--t) { delay2x(300); delay2x(300); } }//..............................................................................////..............................數(shù)碼管動態(tài)掃描函數(shù)..............................////..............................................................................//voiddisplay(void){ SEG2=0; SEG1=1;//數(shù)碼管給位選 P0=0xff; SEG1=1; P0=Duanma[Tempdata[0]];//數(shù)碼管給段選 delay(2); SEG1=0; SEG2=1; P0=0xff; SEG2=1; P0=Duanma[Tempdata[1]];}//...................................