毕业设计(论文)-基于单片机的倒计时装置设计.doc
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1、基于单片机的倒计时装置设计摘 要单片机倒计时装置在生活和生产的各领域中应用广泛,凡是有电路自动控制要求的地方都会有单片机设计的身影出现;单片机应用技术已成为工程应用的新技术, 单片机应用于产品的小型化、多功能化和智能化,提高了工作效率,降低了劳动强度,提高了产品的质量,减少能源和材料消耗,保证安全等。 但是,单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上,更重要的意义还在于:单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。本篇论文讨论了简
2、单的倒计时器的设计与制作 ,此设计是单片机的倒计时装置设计,该装置利用AT89C51单片机作为倒计时器的核心控制器,针对需要倒计时的场合进行可调时间的倒计时功能。其中分和秒都是两位数字显示,键盘预先设置要倒计时的时间,按键启动倒计时装置,数码管动态显示倒计时的画面,当倒计时归零后,发出声音,提示倒计时结束。 关键词:单片机AT89c51;显示电路;数码管; 时钟电路 ;倒计时器Design of countdown device based on single chip microcomputerAbstractSinglechip countdown device is widely use
3、d in every field of life and production, every circuit automatic control requirements will figure chip design; MCU application technology has become a new technology in the engineering application, MCU application to product miniaturization, multifunction and intelligence, to improve the work effici
4、ency, reduce labor intensity, improve product quality, reduce the consumption of energy and materials to ensure safety. But the meaning of SCM application not only wide range of it and brought the economic benefits, more important significance lies in: the application of SCM is fundamentally changin
5、g the traditional control system design concept and the design method. SCM is often used as a core component, only SCM knowledge is not enough, it should be based on the specific hardware structure, as well as the specific application of the characteristics of the software combined with the software
6、 to improve. This paper discusses the design and fabrication of a simple countdown timer, this design is MCU countdown device design, the device using AT89C51 microcontroller as the core controller of the countdown timer, for applications that need a countdown of time to adjust the countdown functio
7、n. The minutes and seconds are two digital display, keyboard set in advance to countdown time, button to start the countdown device, digital tube dynamic display countdown screen, when the countdown to zero, sound, indicated the end of the countdown.Key words: single chip microcomputer AT89c51; disp
8、lay circuit; digital tube; clock circuit; countdown timer目录摘 要I关键词IAbstractII目录III第一章 绪论11.1 课题的学术背景及其实际意义11.2 相关领域的成果11.3 课题来源及主要研究内容1第二章 设计原理32.1 设计要求32.2 工作原理32.3 程序设计与方案论证32.4系统框图4第三章 器件的选择及介绍53.1 单片机AT89C5153.1.1 主要功能特性53.1.2 AT89C51的引脚说明53.2 单片机定时器的使用83.3 显示器件选择8第四章 硬件电路的设计114.1 硬件电路注意事项114.2
9、硬件电路设计原理图12第五章 各部分电路介绍135.1 复位电路135.2 时钟电路145.3 按键电路155.4 蜂鸣器电路15第六章 软件设计与流程图176.1 倒计时器主程序流程图176.1.1 按键流程图:176.1.2 定时器流程图:186.1.3 蜂鸣器发出音乐流程图:196.1.4 主程序流程图:20第七章 整体电路仿真图21结束语22致 谢23参考文献24附 录25附录1 倒计时器总原理图25附录2 程序清单26附录3 元件清单313第一章 绪论1.1 课题的学术背景及其实际意义倒计时已经成为人们日常生活必不可少的物品,随着科学技术的发展,广泛应用于各种公共场所,为人们日常生活
10、中学习、工作、娱乐等带来方便,但由于原有简单的计时功能不足以满足人们的需求,希望能满足人们对新产品的需求,成为新产品的重要倒计时。所有这些都带来了更大的便利。所有这些都是基于倒计时计时器。因此,研究倒计时计时器具有重要的意义和实用价值。本设计的工作原理是以单片机芯片AT89C51作为核心控制器,通过硬件电路的制作以及软件程序的编制,设计制作出一个计数器,包括以下功能:输出时间,按下键就开始计时,并将时间显示在LED数码显示器上。了解单片机和键盘的控制和显示原理,为学习和发展奠定基础,在供应链管理中提高自己的能力和设计能力,创新能力培养和丰富知识理论,理论和实践相结合。本次设计的意义是对单片机的
11、内部结构和工作状态作进一步的了解,同时也对单片机接口技术的中断技术、存储方式和控制方式进行了深入的了解。1.2 相关领域的成果随着电子技术的飞速发展,单片机的倒计时装置已逐渐被广大家庭所接受,这对每个人的生活和工作都很方便。倒计时装置的任务,是在一个设置时间倒计时,显示当前距离设置的时间,广泛使用的主要活动,以提高人们的关注和紧迫感。我国80年代初的倒计时装置的发展,得到了广泛的应用。随着新材料技术、电子传感器技术、数字通信技术、计算机技术、软件技术和网络技术的飞速发展,监控系统也向着网络化、社会化、传输线、总线结构。随着超大规模数字集成电路和单片机技术的飞速发展,利用单片机及其它外围芯片实现
12、气体的监测成为可能,并成为一种发展趋势。它体积小,操作简单,携带方便,性能好,性价比高,应用前景广阔。1.3 课题来源及主要研究内容本选题是由教师选择的几门学科,虽然倒计时计时器已经很常见了,但自己动手,要学习实际操作的知识,通过这个过程将有很大的收获,巩固了单片机应用的知识,提高了自己的动手能力和解决问题的能力。本设计为单片机倒计时装置的设计,该装置采用AT89C51单片机为核心控制器的倒计时器,用于倒计时功能的机会进入倒计时之际。分钟和秒是2个数字显示,键盘设置在提前到倒计时时间,按钮启动倒计时装置,数码管动态显示倒计时屏幕,当倒计时到零,声音,表示结束的倒计时。第二章 设计原理2.1 设
13、计要求利用AT89C51单片机结合LED显示器设计一个简易的倒时计数器,可用来煮挂面、烧开水等。对于短时间内的计数,当计数为0时,红色发光二极管灯闪烁,通知计数停止了,该做应当做的事。倒计时计数器的基本功能如下。显示格式为“分分:秒秒”。用4个按钮来设置当前想要计算的时间。一旦按钮被按下开始计数,当计数为0时,发出一阵音乐声。程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,按下操作键K1K4动作如下。K1可调整倒计数的时间160分钟。K2设置倒计数的时间为5分钟,显示“0500”。K3设置倒计数的时间为10分钟,显示“1000”。K4设置倒计数的时间为20分钟,显示“2000”。按K1键则在
14、LED上显示出设置画面。此时,若: a. 按操作键K2增加倒计数的时间1分钟。 b. 按操作键K3减少倒计数的时间1分钟。c. 按操作键K4设置完成。 附加功能:K5计数开始按钮。设置定好时间后,按下K5就开始计数,计数完后,发出一阵音乐,可以按下K5后音乐停。2.2 工作原理倒计时计数器所倒数的时间由数字显示,控制器使用单片机AT89C51。本设计基于单片机技术原理,以单片机芯片AT89C51作为核心控制器,通过硬件电路的制作以及软件程序的编制,设计制作出一个简单的计数器,包括以下功能:输出时间,按下键就开始计时,并将时间显示在LED数码显示器上。当倒计数为0时,蜂鸣器就发出音乐声响等等。该
15、计数器系统主要由计数器模块、LED数码显示器,显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。2.3 程序设计与方案论证近年来,随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。现在,在很多方面已经广泛使用了计时器,如在定时闹钟的安全措施;游戏倒计时;保持交通灯的秩序;红灯、交通控制器、闹钟等因因此,体现出倒计时计时器在社会中的重要性。当然,有很多方法来设计倒计时计时器,下面是2种不同的设计方案。方案一:基于AT89C51单片机的LED液晶显示模块1602显示倒计时。主要控制单片机,用按钮来设置倒计时的初始值,LED1602液晶作为显示模块显示剩
16、余时间。方案二:基于AT89C51单片机的数码管显示模块显示倒计时。主要是对单片机进行控制,用按钮来设置初始值的倒计时,数码管作为显示模块来显示时间的休息。此电路为倒计时计时器的数码管显示,采用基于软件的界面方法,即不使用专用的硬件解码器,并使用软件程序进行解码。方案比较:通过以上2种方案的比较,我们发现第一种方案,虽然硬件电路简单,但成本较高,编写程序实现所需的功能是很难的。而第二种方案所用的显示模块更熟悉的是LED数码管,比较容易写程序,而且电路成本不高。因此,综合考虑,决定了此设计的方案使用第二种方法。2.4系统框图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
17、八位数码管显示电路,按键电路,复位电路,晶振电路,时钟电路以及蜂鸣器电路等组成。倒计时的总体框图如下图2-1所示:AT89C51按键电路模块复位电路晶振电路模块数码管显示电路模块蜂铃器图2-1 倒计时总体框图有图2-1可以看出该系统的硬件部分设计是以单片机AT89C51系统为核心,用于整个设计的数据处理及控制显示电路,由蜂铃器组成的报警电路的正常工作。在这里我们选用8位单片机AT89C51。第三章 器件的选择及介绍3.1 单片机AT89C51AT89C51是一种低功耗高性能的8位单片机,片内带有一个4KB的Flash在线可编擦除只读存储器,它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存
18、储器技术,而且其输出引脚和指令系统和51系列单片机兼容。片内的存储器允许在线重新编程或用常规的非易失性存储器编程器来编程。同时已具有三级程序存储器保密的性能。在众多的51系列单片机中,要算ATMEL公司的AT89C51更实用,因为它不仅和MCU-51系列单片机指令、管脚完全兼容,而且它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上。这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间也大大缩短。写入单片机的程序还可以加密,功能较之89C51更加强大,使用也更加灵活。 3.1.1 主要功能特性4KB的Flash在线可编擦除只读存储器,擦写可达1000次具有断电标志POF 具有两个数据指针DPTR0和DP
19、TR1兼容MCS-51指令系统 32个双向I/O口两个16位可编程定时/计数器振荡频率033MHZ1个串行中断 128x8 bit内部RAM两个外部中断源 共6个中断源可直接驱动LED 包含3级程序锁定位低功耗空闲和掉电模式 具有片内看门狗定时器由上可知与AT89C51相比,AT89S51具有更突出的优点,主要表现在:新增加了在线可编程功能ISP,在现场程序调试和修改更加方便灵活;数据指针增加到两个,方便了对片外RAM的访问过程;新增加了片内看门狗定时器WDT,提高了系统的抗干扰能力;增加了断电标志;增加了掉电状态下的中断恢复模式。3.1.2 AT89C51的引脚说明AT89C51是一个低功耗
20、高性能单片机,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。图3-1 AT89C51引脚图VCC(40脚):供电电压。GND(20脚):接地。P0口(32脚39脚):P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写“1”时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程
21、时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口(1脚8脚):P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。P2口(21脚28脚):P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部
22、上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口(10脚17脚):P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,P3口管脚备选功能如下表所示:表3-1 P3口第
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