倒计时提醒器设计

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1、1 引言单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理 能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系 统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多 路转换器、 A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计 算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、 8 位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。

2、该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片 中， ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器， 89C2051 是它的一种精简版本。 89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机也被称 作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源 于“Single Chip Microcomputer简称SCM。随着SCM在技术上、体系结构上不 断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。国际上 逐渐采用“MCU”

3、(Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最 终统一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一 对应解释。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。我们所做 的是单片机板子，它在工作原理和结构上基本类似于单片机，是单片机的压缩型， 便于我们需诶和研究。2 方案设计与论证近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入， 同时带动传统控制检测日新月益更新。现在，在许多领域中，定时器得到了广泛 的应用，比如在体育比赛中的计时器；安全措施中的定时报警器；游戏中的倒计 时；维持秩序的交通信号灯；红路灯，交通控制器，闹钟

4、等等。可见倒计时器在 社会中的重要性。当然，设计倒计时器的方法很多，以下是设计方案。设计方案如下：基于 AT89C51 单片机的数码管显示模块显示的倒计时器。主 要是以单片机来控制，用按键来设定倒计时初始时刻的值，数码管作为显示模块 来显示剩余的时间。此电路对于倒计时器中的 LED 数码管示器来说，采用以软件 为主的接口方法，即不使用专门的硬件译码器，而采用软件程序进行译码。3 硬件单元电路设计与参数计算LED 数码管倒计时器以 AT89C51 单片机为核心，起着控制作用。系统包括九 位数码管显示电路，按键电路，复位电路，时钟电路以及蜂鸣器电路。倒计时的 总体框图如下图 1 所示：图 1 倒计

5、时的总体框图4 软件设计与流程图本系统中，是利用软件和硬件相互结合，以实现电路功能。软件在系统中起 着举足轻重的作用，利用程序对硬件达到控制作用。因此下面说明软件的实现。4.1 倒计时器主程序流程图程序的的开始时初始化数码管的段选和位选，数码管不显示。程序中用到了 两个定时器，接下来先设定定时器 0 和定时器 1 的工作方式，并且给两个定时器 装初值，定时器0的定时时间是1ms,用作扫描数码管显示，定时器1的定时时 间是10ms，用作定时器时间的递减。然后给定时器设定初值，开启定时器0。最 后进入死循环函数，在循环函数中，对按键进行扫描，如果有键按下，执行按键 函数，并检查是否需要报警。如果没

6、有按键按下，则直接检查是否需要报警。流程图如下图2 所示：图 2 倒计时器主程序流程图4.2 定时器 0的中断程序流程图定时器0的定时时间是1ms,用作扫描数码管显示，在定时器0开启时，定时器 0 开始定时，此时主程序正常运行，当定时器 0 的定时时间到时，主程序不 在执行，开始进入中断程序，在中断程序中，对9 位数码管进行动态扫描。中断 程序执行完后返回主程序。如图 3 所示。图3 定时器0的中断程序流程图5总电路5.1 倒计时器总原理图倒计时原理图由一块AT89SC51单片机器控制作用，单片机的P0到P3分别接的按键电路，即3个微动开关。P3 口与显示电路的数码管的段选相连，起到控制数码管

7、的段选的的作用。2飞口和P2J 口分别对应数码管的2个位选, 起到对 2 个数码管的扫描作用，其中的 2 个三极管起着开关作用，对应数码管的 选通。P0 口接蜂鸣器报警电路。如图5所示。HU1A1DD2)al-2in ni. -JXJ t* U1 ujfBUZ1JETFlb.dP2.HAI5PIJRanFTdziRj.iinjo eh nnr Ed FTTF3JJWP-Ra.nFTTFI .*4 .* FT a.IB EJ1.E E.n.pr图 4 倒计时器总原理图5.2 整体电路仿真图以及仿真结果分析系统仿真用的是 Proteus 软件,可通过仿真显示出所设计系统的功能,对于 程序的调试等有

8、很大的帮助。系统仿真时首先在使用 KeilC 译码器,把所写的程序进行编译,同时在仿 真器里设置生成 HEX 文件,编译无错误进行 Proteus 仿真。等所有的原件都连接 完成后可以把 Keil C 编译生成的无错误文件加载到 AT89C51 中,方法是,右键 点中器件然后再用左键点击,出来一个对话框在 program file 后选择要添加的 文件,文件要求必须是 HEX 文件。然后可以点击运行观察现象,看与自己设置的 是否符合,如果不相符再查找错误进行修改,一般的错误都是程序中的,所以要 认真的读取程序的每一个部分。系统的仿真图如下图 6 所示。HLL!丄TOTU1nJINJl:fl.n

9、P2H.IJ3ra.uuPU.DF3/4AI2R Ji . 9P2_B. R.HAI&ranRxira.ii tmuraj WHTpoaFTTra.rnpoariEJ丽ra.nPFLfl J 3二 I 9u-j,E. 1- 9r-1-c-1.-CT*ZX图 5 倒计时器仿真图启动 Proteus 软件的 play 按钮，出现如上图 5 所示，以上三个开关分别设 定倒计时的加分钟个位数，十位数，开启定时器。当分，秒的值全为0 时，发出 报警声。从仿真图可知，本系统的程序已达到要求。在此电路系统的仿真中，应该注意的问题有数码管的 Minimum Trigger Time 项设定的值要合适，此电路中

10、设定为0.5us。还有就是在程序中数码管的扫描时 间要合适。以保证数码管显示稳定，不闪烁。5.3 软件调试用到了 Keil C 软件，集成调试环境，集成了编辑器、译码器、调试器，支 持软件模拟，支持项目管理功能强大的观察窗口，支持所有的数据类型。树状结 构显示，一目了然，支持ASM （汇编）、C语言多模块源程序混合调试，在直接修 改、编译、调试源程序，错误指令定位。功能很强大，用于对程序的调试和编辑。 本系统的程序的编写就是在Keil C软件中完成的，在程序中用到了两个定时器, 为了使倒计时的时间准确，必须计算对定时器的初值，当程序完成之后，生成 HEX 文件。再利用 Proteus 软件进行

11、仿真。经过仿真，程序符合题目的要求。#include #include intrins.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbi t si二Pl;sbit s2二P2;sbit s3二P3;sbit FLAG二P0;unsigned int j,k,n,c,b,m,flag;/定义变量unsigned int table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f ;/数码管显示void delay(uchar i) /延时时间为 8i+i0for(;i0;i-);

12、void baojing() /报警函数for(n=20;n0;n-)FLAG=0;delay(i00);FLAG=i;delay(i00);void main ()/主程序FLAG=0;flag=0;TMOD=OxO1;/定时器0工作在模式1TH0=55536/256;TL0=55536%256;/给定时器0赋初值EA=1;ET0=1;c=0;n=0;m=0;while(1)if(s1=0)n+;if(n=10) n=0;while(!s1) ;if(s2=0)m+;if(m=10) m=0;while(!s2) ;if(s3=0) TR0=1;while(!s3) ;P3=tablen;P

13、2_0=0;delay(255);P2=0XFF; /个位P3=tablem;P2_1=0;delay(255);P2=0XFF; /十位 if(flag=1) baojing();if(m=0&n=0) TR0=0;void timer_0() interrupt 1 /定时器 0 在模式 1 下的中断函数 TH0=55536/256;TL0=55536%256;c+;if(c=100)c=0;b+;if(b=60)b=0;m-;if(m=0)m=9;n-;if(m=0&n=0)m=0;n=0;flag=1;7 结论与心得在设计制作倒计时提醒器的过程中，我深切体会到，实践是理论运用的最好检验

14、。 本次设计是对我三年所学知识的一次综合性检测和考验，无论是动手能力还是理 论知识运用能力都得到了提高，同时加深了我对网络资源认识，大大提高了查阅 资料的能力和效率，使我有充足的时间投入到电路制作当中。本系统的制作主要 应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、电子工艺等多方面的 知识。在硬件调试过程中，我也学会不少的东西，掌握一些调试方法。在设计仿 真图和编些程序中，对 Proteus 和 Keil 等软件掌握的更加牢固，而且所设计的 基于单片机的倒计时提醒器，精确度高，达到了应用要求。参考文献1 余永权.AT89系列单片机应用技术北京：北京航空航天大学出版社，20022 沈红卫. 单片机应用系统设计实例与分析. 北京：北京航空航天大学出版社，20033 吴金戎.8051单片机实践与应用北京：清华大学出版社，20024 胡汉才单片机原理及系统设计北京：清华大学出版社，20025 何希才新型集成电路应用实例M.北京：电子工业出版社，20026 马中梅单片机的汇编语言程序设计北京：北京航空航天大学出版社，20047 公茂法单片机接口实例集北京：西安电子科技大学出版社，20048 51系列单片机设计实例：北京航空航天大学出版社，2003.39 单片机