完整word版倒计时秒表.docx
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完整word版倒计时秒表
单片机课程设计
课题：
倒计时秒表
系别：
电气与控制工程学院
专业：
姓名：
学号：
成绩：
河南城建学院
2018年01月3日
一,设计目的
通过课程设计，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。
通过做倒计时秒表这个题目，达到对所学知识的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。
任选一款51单片机来做这个倒计时秒表，显示方式可以自选，成品必须可以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等，可以自由设定倒计时时间，并进行倒计时。
做好之后可以扩展功能，在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。
二，设计任务及要求
1、可以以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等；
2、可以自由设定倒计时时间（10s、20s、30s···），并进行倒计时；
3、显示方式自选；
4、任选一款51单片机；
5、扩展功能：
在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。
三，方案设计
倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几个问题：
一，LED如何显示数字0—9；二，如何用单片机来控制LED的显示；三，单片机最小模式下的设计。
处理好这些问题此设计才能完整，为此必须先了解LED的显示原理和接线方图1系统结构框图
法，再了解单片
机的组成原理和控制方法。
硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。
系统结构框图如图1。
四，硬件设计
1）CPU部分如图2所示
XTAL1与XTAL2跟时钟振荡模块链接
P0.0-P0.7与排阻相连，做上拉电阻
P1.2口是“设置模式”num 10,num20,num30,num50,num100
P1.1口是“开始”倒计时端口
P1.0口是“暂停”口
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
图2CPU引脚接图
2）时钟振荡模块
时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个20pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。
时钟振荡电路图如图3所示。
图3时钟振荡电路图
3）数码管显示部分
数码管是一种显示屏，可以通过对其不同的管脚输入相对的电流并使其发亮，发光从而显示出数字能够显示出时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。
由于它的价格便宜，使用简单，在电器，特别是家电领域应用极为广泛。
在空调，热水器，冰箱，等等绝大多数，热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与，荧光屏等等。
在做倒计时秒表的时候选用的是SMG_2型号的数码管。
A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口，如图4所示。
图4数码管显示电路图
4）蜂鸣器部分如图5所示。
蜂鸣器部分选用的电阻的大小是1K，三极管的型号是9032。
9012是现在常用的PNP三极管，放大倍数β一般在160~210之间。
PNP型三极管，由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管，称为PNP型三极管。
晶体三极管按材料分有两种：
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。
图5蜂鸣器报警电路图
5）硬件总体电路图如图6所示。
单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。
XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。
时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。
数码管A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口。
图6硬件总体电路图
五，软件设计
软件流程图，如图7所示。
1）本电路应用TIMER0MODE16位计数器的计时中断法。
2）1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000个计时脉冲,方可达到1秒的时间。
本设计中，设定中断每次溢出时间50ms。
3）由上式得知，循环20次即可达到1秒定时，即：
N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000
X=65536-5000=15536=3CB0H
4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H，此时第1次只要输入5000个脉冲输入，就会溢出；第2次至第20次，则需每1000000个计时脉冲，定时1秒。
5）上电时，显示60，开始倒数计时按下开关实现复位。
图7软件流程图
六，仿真及调试
Proteus中的仿真如图8所示。
单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。
XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。
时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。
数码管A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口。
图8仿真图
实物效果图如图9所示。
焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。
电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。
。
电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。
图9实物效果图
7，设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。
电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。
电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。
这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
参考文献
[1]张毅刚，俞洋，刘丹，邓立宝。
单片机原理与应用设计，电子工业出版社2015.6
[2]赵建领，薛圆圆。
51单片机开发与应用，电子工业出版社，2009.1
[3]张迎辉贡雪梅。
单片机实训教程，北京大学出版社，2008.6
附录：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint//无符号整型宏定义变量范围0~65535
#include
ucharcodesmg_du[]={0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4,0x10,0x30,
0xff};//断码//数码管位选定义
sbitwe2=P2^5;
sbitwe1=P2^7;
uchardis_smg[8]={0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4};
bitflag_500ms;
sbitbeep=P2^3;
uchara_a;
ucharmenu_1;//设置参数用
ucharnum;//倒计时数
ucharnum_value;//用做中间的变量
bitflag_num_en;//倒计时器开始计时使能标志位
ucharset_num=30;//设置倒计时数的启始值
/***********************1ms延时函数*****************************/
voiddelay_1ms（uintq）
{
uinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<120;j++）;
}
/**************数码管位选函数*****************/
voidsmg_we_witch（uchardat）
{
switch（dat）
{
case1:
we1=0;we2=1;break;//打开个位
case0:
we1=1;we2=0;break;//打开十位
}
}
/*************定时器0初始化程序***************/
voidtime_init（）
{
EA=1;//开总中断
TMOD=0X01;//定时器0、工作方式1
ET0=1;//开定时器0中断
TR0=1;//允许定时器0定时
}
/***********************数码显示函数*****************************/
voiddisplay（）
{
uchari;
for（i=0;i<2;i++）
{
P0=0xff;//消隐
smg_we_witch（i）;//位选
P0=dis_smg[i];//段选
delay_1ms
（1）;
}
}
/********************独立按键程序*****************/
ucharkey_can;//按键值
voidkey（）//独立按键程序
{
staticucharkey_new;
key_can=20;//按键值还原
P1|=0x07;
if（（P1&0x07）!
=0x07）//按键按下
{
delay_1ms
（1）;//按键消抖动
if（（（P1&0x07）!
=0x07）&&（key_new==1））
{//确认是按键按下
key_new=0;
switch（P1&0x07）
{
case0x0e:
key_can=3;break;//得到k1键值
case0x0d:
key_can=2;break;//得到k2键值
case0x0b:
key_can=1;break;//得到k3键值
}
}
}
else
key_new=1;
}
/****************按键处理数码管显示函数***************/
voidkey_with（）
{
if（key_can==1）
{
menu_1++;
if（menu_1>=2）
{
menu_1=0;
}
}
if（menu_1==0）//倒计时器按键操作开始暂停
{
if（key_can==2）//开始键
{
flag_num_en=1;
beep=0;//打开蜂鸣器
delay_1ms（30）;
beep=1;//关闭蜂鸣器
}
if（key_can==3）//暂停键
{
flag_num_en=0;
beep=0;//打开蜂鸣器
delay_1ms（30）;
beep=1;//关闭蜂鸣器
}
}
if（menu_1==1）//设置倒计时器开始数
{
if（key_can==2）
{
set_num++;//设置数加
if（set_num>99）
set_num=99;//最大加到99
dis_smg[0]=smg_du[set_num%10];//取个数显示
dis_smg[1]=smg_du[set_num/10%10];//取十位显示
}
if（key_can==3）
{
set_num--;//设置数减
if（set_num<=1）
set_num=1;//最大减到1
dis_smg[0]=smg_du[set_num%10];//取个数显示
dis_smg[1]=smg_du[set_num/10%10];//取十位显示
}
num=set_num;//倒计时数等于设置数
}
}
/******************主程序**********************/
voidmain（）
{
time_init（）;
num=set_num;//开机显示设置数
while
（1）
{
key（）;//按键扫描函数
if（key_can<10）
{
key_with（）;//按键执行函数
}
if（menu_1==0）//扫描显示倒计时数
{
dis_smg[0]=smg_du[num%10];
dis_smg[1]=smg_du[num/10];
if（flag_500ms==1）
{
flag_500ms=0;
if（num<=3）
beep=~beep;
}
}
if（menu_1==1）//在设置的时候十位数闪烁
{
if（flag_500ms==1）
dis_smg[1]=0xff;
else
{
dis_smg[0]=smg_du[set_num%10];//取个位显示
dis_smg[1]=smg_du[set_num/10%10];//取十位显示
}
}
display（）;//数码管显示函数
}
}
/*************定时器0中断服务程序***************/
voidtime0_int（）interrupt1
{
staticucharvalue;
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;//50ms
value++;
if（value>=10）
{
value=0;
flag_500ms=~flag_500ms;
}
if（flag_num_en==1）
{
num_value++;
if（num_value>=20）//1s钟
{
num--;//倒计数减一次
if（num==0）
{
beep=1;//关闭蜂鸣器
num=set_num;//让显示最大数
flag_num_en=0;
}
}
}
}
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