倒计时器课程设计详解文档格式.docx
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1、设计目的
1）掌握利用keiluv4进行软件的编程及编译。
2）加深对单片机原理及系统设计课程的理解。
3）掌握倒计时的设计原理和方法。
4）加深用Protel99SE进行原理图的绘制、原理图库创建、PCB的生成及PCB库的创建的操作方式。
2﹑设计准备
1）单片机STC89C52RC、数码管、74HC573锁存器、按键及其他元件。
2）软件keiluv4和Protel99SE。
3、设计要求和设计指标
1）设计要求
①设计一个倒计时电路，并具有显示功能。
②设置外部操作键，能对倒计时器进行修改、启动、停止和清零。
③当计时器递减为零时，实现声光报警（蜂鸣器鸣叫，LED灯闪烁），当重新计时时，报警关闭。
④利用六位数码管的动态显示，来显示倒计时时间（时、分、秒），中间利用小数点隔开。
⑤当利用外部功能键设置时间时，利用三个LED灯来区分修改的是小时、分钟还是秒。
2）设计指标
①具有基本的倒计时功能。
②具有暂停、清零和报警的功能
③可以任意设置时间。
④开始时显示为六个零。
4、设计内容
4.1硬件部分
4.11硬件部分工作原理
1）显示部分
利用六位七段数码管的动态显示，用来显示倒计时间和设置时间。
数码管采用共阴极接法，当阳极接入高电平时，数码管显示，位选送入低电平时，数码管被选中可以参与显示（位选），再送入段选数值。
段选采用共阴极接法，送入高电平可显示数值，如图1-3。
利用D8、D7、D6三个数码管用于显示功能键。
2）按键部分
利用51单片机P3端口独立键盘，即P3^4﹑P3^5、P3^6、P3^7（如图1-8）。
按键检测流程如图1-2所示，程序中用延时10ms的方式进行消抖。
按键S1为复位按键。
3）定时器部分
用定时器T0和定时器T1，软启动、工作方式1。
运用时首先打开全局中断、定时器1中断和定时器0中断才能运行。
装入初值时，因为晶振频率为11.0592MHZ（如图1-5）,所以一个机器周期为1.09us，计算65536个数字小于1s，所以应装初值为:
TH0=（65536-45872）/256;
TL0=（65536-45872）%256;
TH1=（65536-45872）/256;
TL1=（65536-45872）%256;
运行20次就1s。
4）报警部分
当倒计时减为零时，用P1端口P1^0LED灯1s闪烁，蜂鸣器发声报警。
LED灯为共阳极接口，当送入低电平时发光，蜂鸣器图1-1,与单片机相连如图1-9.
图1-2按键检测流程图
图1-1蜂鸣器原理图
4.1.2、设计原理
sbitkey1=P3^4用于启动倒计时和停止倒计时。
sbitkey1=P3^5切换功能键（当第一次按下时切换到sec，此时D6灯亮。
当第二次按下时切换到min，此时D7灯亮。
当第三次按下时切换到hour，此时D8灯亮）。
sbitkey1=P3^6设定数值（当D6灯亮时sec++，当D7灯亮时min++，当D8灯亮时hour++。
）。
sbitkey1=P3^7清零。
六位数码管：
前两位显示小时，中间两位显示分，最后两位显示秒。
中间用小数点隔开。
图1-3六位数码管原理图
图1-4STC89C52RC单片机原理图
图1-5复位电路及时钟原理图
图1-6锁存器原理图
图1-7led灯连接原理图
图1-8按键连接原理图
图1-9蜂鸣器连接原理图
图1-10原理图
原理图介绍:
STC89C52RC单片机采用DIP40封装，电阻采用AXIAL0.4封装，led灯采用DIODE0.4封装，数码管采用SMG封装（如图1-13），蜂鸣器采用beep封装（如图1-11），按键采用S1封装（如图1-12），电容采用RAD0.1封装，极性电容采用RB.2/.4封装，晶振采用XTAL1封装，三极管采用TO-92B封装。
（PCB库如图1-11所示）
4.1.3PCB图与PCB库
Protel99SE是ProklTechnology公司基于Windows环境下开发的电路板设计软件。
该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，是大中专院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。
Protel99SE由两大部分组成：
电路原理图设计（AdvancedSchematic）和多层印刷电路板设计（AdvancedPCB）。
其中AdvancedSchematic由两部分组成：
电路图编辑器（Schematic）和元件库编辑器（SchematicLibrary）。
图1-11蜂鸣器封装图（beep）
图1-12按键的封装图（S1）
图1-13数码管的封装图（SMG）
图1-14PCB封装图
4.2软件部分
Keil软件介绍：
支持8051微控制器体系结构的Keil开发工具，适合每个阶段的开发人员，不管是专业的应用工程师，还是刚学习嵌入式软件开发的学生。
KEILC51开发工具旨在解决嵌入式软件开发商面临的复杂问题。
当你开始一个新项目，只需简单的从设备数据库选择使用的设备，uVisionIDE将设置好所有的编译器、汇编器、链接器和存储器选项。
包含大量的例程，帮助你着手使用最流行的嵌入式8051设备。
KeilμVision调试器准确地模拟8051设备的片上外围设备（IC、CAN、UART、SPI、中断、I/O端口、A/D转换器、D/A转换器和PWM模块）。
模拟帮助你了解硬件配置，避免在安装问题上浪费时间。
此外，使用模拟器你可以在没有目标设备的情况下编写和测试应用程序。
当你准备在目标硬件上测试软件应用时，可以使用MON51、MON390、NONADI、或者FlashMON51目标监视器、ISD51In-System调试器、ULINKUSB-JTAG适配器在目标系统上下载并测试程序代码。
4.2.1程序流程图
图1-12程序流程图
4、本设计改进建议
①可以设计让其正计时，当计时时间到时报警。
②不用数码管，用1602液晶显示。
③程序中设计时，设置只能加，不能减，可以设计让其可以减。
④利用矩阵键来设计。
5、总结（感想和心得等）
单片机是我们重要的一门课程，因为在生活中有很多地方都运用了单片机方面的知识，例如我们的手表、计算器、充电器等等，都运用到单片机方面的知识。
经过多天的设计，设计基本完成，从中学习了很多知识。
也知道了设计是多么不容易的事情，需要很多知识才能设计出来。
从这几天的设计中，学习到了很多知识，加深了对学到的知识的理解，使对以前学习的知识有了深刻的理解。
而且在设计发现好多知识在课本中没有，还有许多知识记不住，基础知识没掌握好，明白了不能只读书，还要多操作单片机，不断地学习。
6、主要参考文献
[1]《单片机原理及运用》主编董少明中国铁道出版社2007.11出版
[2]《模拟电子技术》主编杨毅德重庆大学出版社2004出版
[3]《8051单片机实践与应用》主编吴金戌沈庆阳清华大学出版社2002出版
附录
C语言程序：
#include<
REG52.H>
（头文件）
#defineucharunsignedchar（宏定义）
#defineuintunsignedint
sbitdula=P2^6;
（声明变量，锁存器U3、锁存器U4、位选端、led灯、蜂鸣器和四个按键）
sbitwela=P2^7;
sbitkey1=P3^4;
sbitkey2=P3^5;
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
sbitbeep=P2^3;
sbitled=P1^0;
ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};
（定义共阴数码管编码）
ucharsec,min,hour,temp1,num1,num2,temp2;
（定义所需使用的变量）
voiddelay（uintxms）（延时程序）
{
uinti,j;
for（i=xms;
i>
0;
i--）
for（j=110;
j>
j--）;
}
voiddisplay（ucharhour,ucharmin,ucharsec）（显示程序）
uchars1,s2,m1,m2,h1,h2;
s2=sec/10;
（分开秒的十位和各位）
s1=sec%10;
m2=min/10;
（分开分的十位和各位）
m1=min%10;
h2=hour/10;
（分开时的十位和各位）
h1=hour%10;
dula=1;
（打开U4锁存端）
P0=table[h2];
（送入段选信号）
dula=0;
（关闭U4锁存端）
P0=0xff;
（消影）
wela=1;
（打开U3锁存端）
P0=0xfe;
（送入位选信号）
wela=0;
（关闭U3锁存端）
delay
（1）;
（延时1毫秒）
P0=table[h1]+0x80;
（+0x80是为了显示小数点）
dula=0;
P0=0xff;
wela=1;
P0=0xfd;
wela=0;
delay
（1）;
dula=1;
P0=table[m2];
P0=0xfb;
wela=0;
P0=table[m1]+0x80;
dula=0;
P0=0xf7;
P0=table[s2];
P0=0xef;
P0=table[s1];
P0=0xdf;
voidkeyscan（）（按键程序）
if（key1==0）
{
delay（10）;
（延时消抖）
if（key1==0）
while（!
key1）;
（检测按键释放）
temp1++;
（key1键每按一次temp1加一次）
if（temp1==1）
{TR0=1;
（启动定时器T0）
TR1=0;
（关闭定时器T1）
if（temp1==2）
{TR0=0;
beep=1;
（关闭报警）
led=1;
temp1=0;
}
}
if（key3==0）
{
switch（temp2）（当temp2=1时功能键切换到秒，temp2=2时切换到分，temp2=3切换到时）
case1:
sec++;
if（sec==60）sec=0;
break;
（秒加一）
case2:
min++;
if（min==60）min=0;
（分加一）
case3:
hour++;
if（hour==24）hour=0;
（时加一）
key3）;
（检测按键释放）
if（key2==0）（功能键）
if（key2==0）
{while（!
key2）;
temp2++;
（功能键每按一次temp2加一次，如图1-7当temp2=1时，D4灯亮，表示切换到秒。
当temp2=2时，D3灯亮，表示切换到秒分。
当temp2=3时，D4灯亮，表示切换到时。
）
if（temp2==1）
{P1=0xdf;
if（temp2==2）
{P1=0xbf;
if（temp2==3）
{P1=0x7f;
if（temp2==4）
{temp2=0;
P1=0xff;
（关闭所有的灯）
if（key4==0）（清零键并且能关闭报警）
{
if（key4==0）
key4）;
hour=0;
min=0;
sec=0;
TR0=0;
（关闭声报警）
led=1;
（关闭光报警）
}
voidmain（）（主函数）
TMOD=0x11;
（设置定时器T0、T1为工作方式1，软启动00010001）
TH0=（65536-45872）/256;
（装初值为50ms）
TL0=（65536-45872）%256;
TH1=（65536-45872）/256;
TL1=（65536-45872）%256;
EA=1;
（开总中断）
ET0=1;
（开T0定时器中断）
ET1=1;
（开T1定时器中断）
hour=0;
（设定开始倒计时初值）
min=0;
sec=60;
while
（1）（大循环）
{keyscan（）;
（检测按键程序）
display（hour,min,sec）;
（显示）
}
voidT0_time（）interrupt1
{TH0=（65536-45872）/256;
TL0=（65536-45872）%256;
num1++;
if（num1==20）
{num1=0;
if（sec==0）
{if（min==0）
{if（hour==0）
;
elsehour--;
（此时hour不为零）
min=59;
elsemin--;
（此时min不为零）
sec=59;
elsesec--;
（此时sec不为零）
if（（sec==0）&
&
（min==0）&
（hour==0））（如果秒为零，分为零，时为零说明倒计时已经完成，开始报警，停止计时）
{TR1=1;
}
voidT1_time（）interrupt3
{TH1=（65536-45872）/256;
num2++;
beep=0;
（蜂鸣器鸣叫）
if（num2==10）
{num2=0;
led=~led;
（数码管没0.5s闪烁一次）
keyscan（）;
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