基于单片机的电子倒计时牌设计与实现.docx

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基于单片机的电子倒计时牌设计与实现

基于单片机的电子倒计时牌的设计与实现

摘要

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的走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，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,以做完善。

生活中单片机的应用很广，如电子倒计时牌就能够帮你记住一些重要的日子叫你不会忘记.它可以用于奥运会的倒计时、世界博览会的倒计时、高考的倒计时等重要的日子的计时，使你的生活变的简单而有规律。

制作一些大的电子倒计时牌也能方便大众,如2008年奥运会在中国举办，在北京的那个大的奥运会倒计时牌就很好的给大众一个提醒的作用。

现在日常生活中时间对人们的重要性，越来越高了。

时间伴随我们的每一天，每一时刻，所以我们由于各种原因会忘记各种重要的日子，这就是我们做这个电子倒计时牌的原因，它能够很好提醒人们重要的日子，保重我们不能忘记，也减少了人们不必要的损失。

计时的方法也得到了发展,由最初人们用看系扣来记录重要的事情和天数，到看太阳的影子，来看时间的变化，再到出了发条表,人们用翻纸来看时间和天数,到现在人们有使用电子表，人们的生活再不断的提高和发展，电子倒计时牌是时代的发展的产物,也是人们智慧的产物.

本篇论文讨论了倒计时的设计和制作，单片机与外部温度采集芯片、液晶屏显示的电路连接,和使用Protel99进行原理图的绘制和PCB的制作，使用汇编和C语言进行软件的设计,并对系统硬件和软件进行了验证。

关键词：

单片机；汇编；电子倒计时牌；Protel99

Electroniccountdownboardbasedonsinglechipdesignandimplementation

Abstract

Inrecentyears，withthepenetrationofcomputersinthesocialsphere,SCMapplicationsarecontinuallydeepening，whilethetraditionalcontrolandtestdrivetherapidlygrowingupdate。

Inreal-timedetectionandcontrolofthemicrocomputerapplicationsystem,themicrocontrollerisoftenusedasacorecomponent,onlytheSCMknowledgeisinadequateandshouldbebasedonspecifichardwarearchitecture，andapplication—specificfeaturesofthesoftwareobjectsarecombinedtomakeperfect。

LifeofaverywideapplicationofSCM,suchaselectroniccountdownboardwillbeabletohelpyouremembersomeimportantcallyouwillnotforgettheday。

ItcanbeusedfortheOlympicGamescountdown,countdowntotheExpo,andotherimportantcollegeentranceexaminationinthecountdowntothedaysofthetime，makeyourlifemoresimpleandregular。

Producelargeelectroniccountdownboardandmakeiteasierpublic,suchasthe2008OlympicGamesheldinChina，inBeijingOlympicscountdownboardthatbigonagoodremindertothepublicarole。

Nowindailylife，theimportanceoftimeforpeopleincreasinglyhigh.Timewithuseveryday，everyminute,sowecanforgetallduetovariousreasons，thisisanimportantdaywedothiselectroniccountdowncard,itisimportanttoremindpeopleoftheday，wecannotforgetyourself，alsoreducedthepeopletoavoidunnecessaryloss。

Timingmethodisdevelopedbyusingbuttonsatfirstpeopletorecordimportantthingstoseethesun，andthenumberofshadow，thechangeoftimeandagaintothewind，peopleusedoubleperspective,timeandnumberofpapertouseelectronic,peoplearethelifeofpeoplemorecontinuousimprovementanddevelopment，electroniccountdowncardistheproductofthedevelopmentofTheTimes，thewisdomofpeople.

Thispaperdiscussesthedesignandmanufacture,thecountdownMCUandexternaltemperaturegatheringchip,LCDdisplay,anduseofthecircuitprinciplediagramProtel99drawandPCBmanufacture,assemblyandClanguageusedinthedesignofsoftwareandhardwareandsoftwareisvalidated.

Keywords：

Single—Chipcomputer，Compilation,Electroniccountdownboard，Protel99

第1章　绪论

在日常生活中，会有很多值得重视的日子，但是人会因为种种原因而忘记这些日子,电子倒计时牌就能够帮你记住这些重要的日子叫你不会忘记。

它可以用于奥运会的倒计时、世界博览会的倒计时、高考的倒计时等重要的日子,使你的生活变的简单而有规律。

制作一些大的电子倒计时牌也能方便大众,如2008年奥运会在中国举办,在北京的那个大的奥运会倒计时牌就很好的给大众一个提醒的作用.

设计主要由四个部分构成：

时钟复位电路、输入电路、数据显示电路以及控制电路.在一个测量周期过程中，将采集到的定时时间量经过计算转变成数字量将数据传到单片机上在送到液晶板上显示。

在由各部分之间的联系，来检验其工作能力。

1。

1国内外现状

当今社会发展的速度迅猛,技术水平不断的提高，人们需要应用的智能产品越来越多，当今社会有许多地方都能使用到单片机,大到军事、工厂，小到日常生活中。

在生活中就有很多的应用地方，如遥控器，电子钟，倒计时牌等。

倒计时牌的种类也有很多种如:

在现在使用电子产品越来越多，在电子倒计时牌这方面，使用电子的代替了以前用纸张一天一天翻，给人们带来的不便，电子倒计时牌外表美观，给人们带来方便，给人们节约了时间和精力.

1。

2应用范围

单片机的应用范围很广,如单片机在仪器仪表中的应用已越来越广泛,使仪器仪表的智能化有了飞速发展。

如“电阻、电容、电感自动测量仪”、“智能超声波测厚仪”、“虚拟仪器仪表”等都是以单片机为核心的。

在工业自动化方面,如车床、钻床、工业机器人等设备中都大量使用了单片机，使工业自动化的程度在原有的基础上大大前进了一步；在航空航天领域，单片机正发挥着举足轻重的作用。

从自动驾驶仪到火箭的自动点火系统；从飞机的黑匣子到卫星的姿位控制都是单片机在唱主角；现代办公室中使用的打印机、复印机、传真机等都是单片机在起者主导作用。

   单片机在家用电器中的应用更是举不胜举，得到了广泛的使用，例如洗衣机、电视机、空调机、电冰箱、微波炉、音响、收音机等，都离不开单片机。

以本项目为例，电子倒计时牌是用来记录时间和日期的，在现在的社会中，会有很多重要的日子需要人们记得，在现在开展的上海世界博览会,这个重要的日子就有一个明显的倒计时牌给大家以提醒的作用。

电子倒计时牌应用范围很广,平时人们也能使用到,在家中、工作中都能为人们以提醒和计时的作用。

在汽车电子产品中的应用,现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器等装置中都离不开单片机.特别是采用现场总线的汽车控制系统中,以单片机担当核心的节点通过协调、高效的数据传送不仅完成了复杂的控制功能，而且简化了系统结构。

在医用设备领域中的应用，例如在医用呼吸机、各种分析仪、医疗监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统中都得到了实际应用。

本项目就是利用单片机技术开发的倒计时牌，本倒计时牌就是使用液晶屏幕进行显示工作的，它能根据各种现场环境下温度的变化来采集不同的信号量，进行计算,最后把温度显示在液晶屏上，使人们得到直观的数据。

该系统具有易操作，体积小便于携带，较为人性化等特点，对增强人们的时间观念，对一些有意义事件能给予人们以提醒和警觉，对随时提醒人们注意把握时间具有重要作用.也可以在已有的功能上再添加些新的功能,如加上温度的显示、闹钟的功能、语音报时的功能等等,其效果故具有实际运用价值.它成本低，价格廉,便于开发,比老式的手写倒计时更直观,清晰,其性能能够满足大部分的需要。

可以使我们开发设计时更简便。

因此单片机是我们现在生活中不可缺少的科技元件，使我们在各个领域都得到了方便。

第2章　关键技术介绍

2.1　关键性开发技术的介绍

2.1。

1　简介

单片机采用AT89LV51进行智能控制，通过外接电路和芯片18B20实现温度采集的功能，将数据传输到CPU上进行处理,采用LCD显示使测量的值更为清晰直观。

其微处理器为AT89SC51单片机，进行数据的传输;数据的串行输出显示分成三部分，分别为：

安全天数与温度、年月日与星期、时钟数据.系统首先通过单片机读入温度传感器芯片测得的二进制温度数据，然后进行处理计算，以得出相应的温度数据，通过单片机扩展的串口送到液晶屏上显示。

同时通过单片机通信读入日历时钟数据，再把得到的年月日、星期数据通过单片机扩展的另一个串口输出送到液晶屏上显示，同时把时钟数据通过单片机本身自带的串口输出送至显示。

数据的设置与修改可通过与单片机相连的按键来完成。

2。

2　概述

本次毕业设计采用的单片机是AT89LV51，能够与MCS—51兼容，具有4K字节可编程闪烁存储器，寿命:

1000写/擦循环，数据保留时间:

10年，全静态工作:

0Hz—24MHz，三级程序存储器锁定，具有128×8位内部RAM和32个可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，及可编程串行通道，具有低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。

输出显示使用的是LCD液晶屏幕，能够显示是16＊16的汉字点阵，使汉字显示出来。

该电子计时牌系统的硬件原理图如附件所示。

图中,数据的串行输出显示分成三部分，分别为：

安全天数与温度、年月日与星期、时钟数据。

系统首先通过单片机读入温度传感器芯片测得的二进制温度数据，然后进行处理计算以得出相应的温度数据，通过单片机扩展的串口送到液晶屏上显示。

同时通过单片机通信读入日历时钟数据，再把得到的年月日、星期数据通过单片机扩展的另一个串口输出送到液晶屏上显示，同时把时钟数据通过单片机本身自带的串口输出送至显示.数据的设置与修改可通过与单片机相连的按键来完成。

我负责本项目单片机系统软硬件设计。

主要是使用Protel99绘制原理图和PCB板，在软件进行最终的调试和整合部分.实现汉字在LCD屏幕上能够显示，保证系统和硬件能很好的融合，并且每个部分都能正常的工作,使预想的功能实现.

第3章　系统分析

3。

1　构架概述

3。

1。

1　功能构架

3.1.2硬件框图

3.2　系统开发环境

操作系统:

WindowsXP

开发工具：

软件：

keiluvision3

仿真器：

伟福仿真器V8/L

硬件电路设计：

protel99SE

3.3系统任务的可行性分析

3.3.1　技术可行性

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89LV51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

AT89LV51有以下标准功能：

8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线,看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构,全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外,AT89LV51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式.空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作.掉电保护方式下,RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

8位微控制器8K字节在系统可编程Flash。

温度传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应,磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。

被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

作计数器用时,加法记数器对芯片引脚T0（P3。

4）和T1（P3。

5）上输入的脉冲计数.每个机器周期采样一次该引脚电平，前一次检测为“1”,后一次检测为“0”，加法计算器加1.所以所才昂的外部脉冲的“0”和“1”的持续时间都不能少于一个机器周期。

由于需要两个机器周期才能识别高电平到低电平的跳变。

所以外部计数脉冲的频率应小于fosc/24.如使用12MHz时钟,计数频率不能超过500KHz。

做定时器用时，加法计数器对内部机器周期脉冲TC计数。

由于机器周期的时间确定，所以对TC的计数也就是定时，如使用12MHZ晶振,TC=2us，当计数次数值为10000时，相当于定时10MS。

3。

3。

2芯片功能

在本系统中置定时器0为计数方式，测量脉冲数；定时器1为定时方式，确定单位时间.

AT89LV脚功能描述

（1）VCC:

电源

（2）GND：

地

（3）P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用.在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在Flash编程时,P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

（4）P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个

（5）TTL逻辑电平.对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1。

0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

（6）P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时,P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX＠RI）访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容.

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

（7）P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用.作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为AT89LV51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号.

（8）RST：

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

（9）XTAL1：

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端.

（10）XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端。

（11）特殊功能寄存器

并不是所有的地址都被定义了.片上没有定义的地址是不能用的。

读这些地址,一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。

用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”.由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。

（12）定时器2寄存器：

寄存器T2CON和T2MOD包含定时器2的控制位和状态位，寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。

（13）中断寄存器：

各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。

（14）存储器结构

MCS-51器件有单独的程序存储器和数据存储器.外部程序存储器和数据存储器都可以

（15）看门狗定时器

（16）定时器0和定时器1

（17）定时器2

（18）自动重载

AT89LV51的主要工作特性：

（1）8031CPU

（2）8kb的快速擦写flash存储器，用于程序存储，可擦写次数为1000次.

（3）256b的ram，其中高128字节地址被特殊功能寄存器sfr占用。

（4）32条可编程I/O口线。

（5）两个可编程16位定时器.

（6）具有8个中断源，6个矢量，2级优先犬的中断系统。

（7）一个数据指针DPTR。

（8）一个可编程的全双工串行通信口。

（9）具有空闲，和掉电两种低功耗工作方式。

（10）可编程的3级程序锁定位。

（11）定时器T2，芯片内有3个定时器（T0,T1，T2）

（12）看门狗定时器WTD，使单片机应用系统的抗干扰能力得到提高。

（13）三级加密程序存储器

（14）掉电下的中断恢复.

从本硬件的技术参数看来要进行对本项目开发的支持是完全可行的。

第4章　系统设计

4。

1　系统概述

我设计的主系统部分主要由AT89LV51单片机软硬件与外界部件的构成。

在这里我们主要了解显示和复位电路在本系统中怎样和AT89LV51单片机配合工作的。

4。

2系统原理图

图4.1系统原理图

4.2。

1时钟电路

MCS—51片内有一个高增益反相放大器，其输入端（XTAL1）和输出端（XTAL2）用于外接石英晶体和微调电容，构成振荡器。

电容C2和C3对频率有微调作用,电容容量的选择范围一般为30pF.震荡频率的选择范围为1。

2~12MHz。

4.2.2复位电路

为了保证CPU在需要时从已知的起点和状态开始工作，单片机安排了复位功能。

复位引脚RST/Vpp通过片内的施密特触发器（滤除噪声）与片内的复位电路相连。

复位电路在每一个机器周期的S5P2去采样施密特触发器的输出。

欲使单片机可靠复位，要求RTS/Vpp复位保持两个及其周期（24个时钟周期）以上的高电平。

4.2。

3显示电路

为了保证显示，需由外界的18B20芯片先对外界的温度进行数据的采集，再传输到CPU上进行数据的处理，再由D0-D7进行数据的传输，将CPU处理完的数据传输到16＊16的汉字显示屏上显示。

再由加入汉字库和相对应的汉字液晶屏的驱动，使得汉字夜晶屏能正常工作。

时钟电路和日期的显示，由软件进行控制和调试，将时间由CPU进行计算,在传输到汉字显示屏上显示。

4.3系统的功能架构

本系统的工作流程分为以下几个方面.

1。

温度传感器采集外界温度数据再送到CPU进行数据的处理，由CPU自带的时钟电路进行时间的计算。

2.由复位电路进行初始化,再由键盘进行数据的输入，对时钟进行设定。

3.再将经过CPU处理完的所有数据，传输到LCD显示屏上,进行数据和汉字的显示。

第5章　系统实现

5.1系统软件的实现

本系统是采用的单片机是AT89LV51,具有4K字节可编程闪烁存储器,寿命：

1000写/擦循环，数据保留时间：

10年，全静态工作:

0Hz—24MHz，三级程序存储器锁定，具有128×8位内部RAM和32个可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源,及可编程串行通道，具有低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。

具有时钟功能，再添加倒计时功能来完善。

在外部电路中添加了一个18B20温度采集的芯片,来对外界温度改变进行测量，并将数据显示在LCD上；LCD添加了汉字库来达到汉字显示的实现,并添加了相关的驱动。

在通过系统调试显示驱动程序，输出显示驱动是个重点也是个难点，调试成功这样就可以直观的显示数值。

5.1.1硬件原理图

图5.1硬件原理图

5。

1。

2软件流程图

5.2原理图绘制

（1）执行Protel99，进入绘制系统。

（2）创建一个设计数据库。

（3）建立一个新文档

在设计数据库中建立新文档,首先指定好新文档准备存放的文件夹，然后从菜单中选择File—New命令，选择新建原理图。

选择SchematicDocument后确定会在设计窗内出现一个命名为yuanlitu的文档

5。

2。

1原理图设计

（1）改变当前库设置

单击元件库管理器中的按钮ADD/Remove,弹出ChangeLibraryFileList对话框

如图：

图5.3添加原理图库

（2）创建封装库

图5.4创建封装库

（3）ERC检查

图5.5ERC检查

5。

2。

2PCB板的设计流程

（1）产生电路板板面图

图5.6产生电路板板面

（2）下载网络表:

执行菜单命令Design-Netlist后弹出对话框。

单击Browse选择.NET的文件生成如下对话框

图5.7加载网络表

（3）拖元器件

图5。

8拖动元器件