单片机系统课程设计基于89C51的倒计时牌设计(14页).doc

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1、-单片机系统课程设计基于89C51的倒计时牌设计-第 9 页单片机系统课 程 设 计成绩评定表设计课题 ： 基于89C51的倒计时牌设计 学院名称 ： 电气工程学院 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 设计地点 ： 31-505 设计时间 ： 2016-12-262017-01-06 指导教师意见：成绩: 签名： 年 月 日单片机系统课 程 设 计课程设计名称： 基于89C51的倒计时牌设计 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 课程设计地点： 31-505 课程设计时间： 2016-12-262017-01-06 单片机系统 课程设计任务书

2、学生姓名专业班级学号题 目基于51单片机的倒计时牌设计课题性质工程设计课题来源自拟指导教师主要内容（参数）1、利用89C51单片机设计一个倒计时牌，实现功能如下： 2、通过单片机的I/O口来驱动四位数码管点亮并进行倒计时。3、通过独立按键来对9999/999/99/9秒倒计时的控制。4、具备复位功能。任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。要求内容完整

3、、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料1 张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）M北京：国防工业出版社，20042伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书3 阎石数字电路技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，2006审查意见系（教研室）主任签字： 年 月 日 目 录1绪论11.1倒计时牌概述11.2设计思想及基本功能12总体方案设计12.1方案设计12.2 方案比较22.3方案选取23硬件电路设计33.1 直流稳压电源电路设计33.2 单片机最小系统设计33.3 显示电路设计43.4 按键控制电路设计54系统程序设计64.1 主程序软

4、件设计64.2 中断服务程序设计75系统的功能测试8总结9参考文献10附录11附录A 倒计时牌系统原理图11附录B 系统调试图11附录C 程序代码121绪论1.1倒计时牌概述 近年来各类定时牌设计规范和相关技术标准日趋完善，定时系统科学理论研究进步明显并获得工程应用，特别是倒计时系统作为我国20世纪80年代新兴的技术密集型产品，其科研开发和生产技术能力快速提高，大大缩小了与国际先进技术的差距，具备了研究、设计、生产智能化倒计时系统的技术实力，使我国倒计时报警及相关的系统的研制、开发、生产和应用等方面取得了令人瞩目的成就，极大地推动了倒计时系统技术产品的广泛应用。而我们的主要任务应该是充分利用、

5、完善这种技术，并在此基础上找到更加可靠的倒计时判据，借助当今的先进技术，研制智能程序较高、更具抗干扰的综合性强的倒计时系统刻不容缓，以利更好地满足社会需要。1.2设计思想及基本功能该系统具有一般倒计时牌的最基本功能，即通过四个独立按键来控制不同的倒计时时间。在选取设计方案和采取元器件方面，该系统本着简单实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。倒计时系统具有以下几个基本功能：（1）通过单片机的I/O口产生控制信号来驱动四位数码管点亮并进行倒计时；（2）通过独立按键来对不同模式倒计时的控制；（3）具备复位功能。2总体方案设计2.1方案设计根据查阅的

6、资料和现实生活中的应用，我认为用两种方案可实现倒计时器的功能：方案（一）采用分立式元器件，运用数字电路技术，可以设计出倒计时系统，原理框图如图2-1。图2-1 方案（一）的原理框图方案（二）采用51单片机做控制器，运用较少的外围器件就可设计出定时倒计时系统，原理框图如图2-2。图2-2 方案（二）的原理框图2.2 方案比较 方案（一）由各种逻辑元器件组成逻辑电路输出高低电平才控制数码管的显示。其功能过于简单，不能满足本设计的需求，无太大的研究价值，且这样的系统元器件较多，稳定性差，精度不高，走时不准确。 方案（二）由51单片机芯片作为控制器，通过软件来控制一些引脚来驱动数码管的显示。这样的系统

7、稳定性较好，精度较高，走时较准确，性价比较高，且和本学期学习课程关系密切。2.3方案选取 对于生活上的简单应用而言，方案2完全符合应用要求，况且性价比高，有实际的研究意义，故选择方案（二）。3硬件电路设计硬件电路包括直流稳压电源电路、单片机最小系统、数码管电路、按键控制电路四大模块。3.1 直流稳压电源电路设计 直流电源的稳定性和输出电源的质量影响单片机系统运行的稳定性，所以一个完整的可靠的电子设计需要可靠的电源供电。本次采用变压器220V变12V，四只整流二极管组成桥式整流，再用个0.33uF的电容滤波，然后+12V接到7805的1脚，第二脚接负极，第三只脚输出为+5V，最后在第三脚与第二脚

8、接引出线，并用0.1uF和10uF的电容滤波，直流稳压电压的原理图设计如图3-1。图3-1 直流稳压电压电路图3.2 单片机最小系统设计 单片机最小系统是使单片机工作满足的最低硬件系统要求、主要包括单片机、复位电路、时钟电路等。 复位电路的设计：当振荡器起振后，在RESET引脚上输入2个机器周期以上高电平，器件便进入复位状态，此时ATE、PSEN、P0、P1、P2、P3输出高电平，RESET上输入返回低电平后，退出复位状态，本次设计采用手动按键复位方式，按下S1键即可使单片机复位。 时钟电路的设计：采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30uF微调电容，构成

9、稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。 上述设计原理图如图3-2，图中时钟电路位于51单片机芯片的左上部分，复位电路位于51单片机左下部分。图3-2 单片机最小系统电路图3.3 显示电路设计 倒计时的数字最终显示在七段数码管上面，本系统数码管采用动态显示方式，最大倒计时时间为9999秒，分为9999/999/99/9秒四种倒计时显示模式，精确到秒。一共用到四个数码管，数码管共阳极连接，P2.6和P2.7引脚为动态扫描显示的位选口和段选口，分别用来控制数码管显示什么数字和选中某只或某些数码管。字形码从P0口通过74HC573的驱动送至数码管。数码显示电路原理图如图3-3。图3-

10、3 显示电路的电路图3.4 按键控制电路设计 本系统外接四个独立按键，用作对倒计时模式的设定，与I/O连接，P3.4，P3.5，P3.6,P3.7引脚分别连接S2，S3，S4，S5按键，S2键对应9999秒的倒计时，S3键对应999秒倒计时，S4键对应99秒倒计时，S5键对应9秒倒计时，按键控制电路原理图如图3-4。图3-4 按键控制电路图4系统程序设计 系统程序设计主要包括主程序和中断控制程序两部分。本章节系统介绍倒计时牌的主程序和中断程序的设计流程，具体的程序代码见附录。4.1 主程序软件设计 程序的开始先设定定时器T0为方式1，设置定时时间为20ms。然后检测是否有键按下，如果有键按下，

11、判断是9999/999/99/9秒中的何种倒计时模式并进入该种倒计时模式。之后等待定时器溢出进入中断，进入定时的中断一次，变量自动加1，当变量等于50时即为计时一秒，此时计时器清零，重新赋初值，并且设定的倒计时初值自动减1，同时进行响应的显示，流程图如图4-1。图4-1 主程序流程图4.2 中断服务程序设计本系统用到外部中断0对定时器T0溢出的控制，边沿出发方式，首先给定时器TO赋初值，然后设置计数方式为方式1，定时器T0的定时时间为20ms，20ms就是20000个机器周期，定时器0工作方式1工作，初值为65536-20000等于45536，从45536开始计数，总共累加20000次计数器产

12、生一次溢出，所以定时器的高八位和低八位TH0和TL0的值为：TH0 = (65536-20000)/256为B1H； TL0 = (65536-20000)%256为EOH；之后等待定时器溢出产生中断。中断服务程序流程图如图4-2所示。图4-2 中断服务程序流程图5系统的功能测试 硬件调试的主要任务是排除硬件故障，其中包括设计错误和工艺性故障。首先进行脱机调试，用万用表逐步检查各个引脚，尤其是电源是否连接正确，单片机芯片是否正确插入底座。其次进行联机调试，使用keil软件进行调试，出现错误的地方去改正，再次检查，正确无误后生成HEX格式的文件，将程序下载入单片机中，将单片机通电，看是否能满足倒

13、计时需求，若不满足继续调试程序，重复进行，知道达到需求为止。另外，若要实现复位功能，按住S1复位键即可实现。 本次调试的过程中遇到过一些困难，比如数码管显示不出来或者显示乱码，按键不起作用，无法生成HEX文件等等，通过多次调试排除各个故障点，才得以实现倒计时功能，调试效果图见附录2。总 结 在设计倒计时器的课程设计的过程中，我深切的体会到了实践是理论运用的最好检验。本次设计是对我这一学期所学知识的一次综合性的检测和考验，无论是动手能力还是理论知识运行能力都得到了一定的提高，同时加深了我对网络资源的认识，大大提高了查阅资料的能力和效率，使我能有更多的时间去调试软件的部分。这次设计要求我们有丰富的

14、编程经验，还要能看懂单片机开发板的各种原理图，能熟悉那些I/O口的作用，且能够准确的运用数电等方面的知识。在软件调试的过程中，我学会了不少东西，掌握了一些调试软件的方法。同时也巩固了用protel99se绘制电路原理图的知识，而且所设计的基于单片机的倒计时器精度很高。 这次课程设计使我掌握了很多实践知识，在老师和同学的帮助下对单片机有了进一步的了解。生活也是这样，汗水预示着结果，见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过实践，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义，我才意识到老一辈设计员为我们的社会付出。这次课程设计对我来说有着很大的意义，让我对未来的路看的更清楚了一些。在此我要深

15、深的感谢那些传授我知识的老师们，是你们无私的奉献，才会有如今掌握一定知识的我们。参 考 文 献1 张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术（第2版）M北京：国防工业出版社，20042 keil软件单片机仿真实验系统使用说明书3 严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京：北京航空航天大学出版社，20054 阎石数字电路技术基础（第五版）北京：高等教育出版社，20065 夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程Protel 99se.北京：北京希望电子出版社，2002附 录附录A 倒计时牌系统原理图附录B 系统调试图9999秒倒计时如图1 999秒倒计时如图2图1 图299秒倒计时如图3 9秒

16、倒计时如图4图3 图4附录C 程序代码#includesbit key1=P34;sbit key2=P35;sbit key3=P36;sbit key4=P37;unsigned char keyv,tempkeyv;sbit P34=P10;sbit P35=P11;sbit P36=P12;sbit P37=P13;sbit dula=P26;sbit wela=P27;unsigned int js;unsigned int ds;/初始时间unsigned char jsflag;static unsigned int i;unsigned char code LEDDis=0xC

17、0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF,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;/允许CPU中断ET0=1;/T0中断打开TMOD=

18、0x1;/T0方式1TH0=0xB1;TL0=0xE0;TR0=1;ds=0;keyv=0;tempkeyv=0;jsflag=0;while(1);void keyandis_teme(void) interrupt 1 using 2 /中断扫描TH0=0xB1;TL0=0xE0;/初值20msif(!key1)keyv=1;if(!key2)keyv=2;if(keyv!=0)/有键按下Delay(10);/延时防抖if(!key1)tempkeyv=1;if(!key2)tempkeyv=2;if(keyv=tempkeyv)/两次值相等为确定按下if(keyv=1)jsflag=0;

19、if(ds=0)ds=600; if(keyv=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;