本科毕业设计论文基于单片机的倒计时装置设计.docx

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本科毕业设计论文基于单片机的倒计时装置设计

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

Designofcountdowndevicebasedonsinglechipmicrocomputer

Abstract

Singlechipcountdowndeviceiswidelyusedineveryfieldoflifeandproduction,everycircuitautomaticcontrolrequirementswillfigurechipdesign;MCUapplicationtechnologyhasbecomeanewtechnologyintheengineeringapplication,MCUapplicationtoproductminiaturization,multifunctionandintelligence,toimprovetheworkefficiency,reducelaborintensity,improveproductquality,reducetheconsumptionofenergyandmaterialstoensuresafety.ButthemeaningofSCMapplicationnotonlywiderangeofitandbroughttheeconomicbenefits,moreimportantsignificanceliesin:

theapplicationofSCMisfundamentallychangingthetraditionalcontrolsystemdesignconceptandthedesignmethod.

SCMisoftenusedasacorecomponent,onlySCMknowledgeisnotenough,itshouldbebasedonthespecifichardwarestructure,aswellasthespecificapplicationofthecharacteristicsofthesoftwarecombinedwiththesoftwaretoimprove.Thispaperdiscussesthedesignandfabricationofasimplecountdowntimer,thisdesignisMCUcountdowndevicedesign,thedeviceusingAT89C51microcontrollerasthecorecontrollerofthecountdowntimer,forapplicationsthatneedacountdownoftimetoadjustthecountdownfunction.Theminutesandsecondsaretwodigitaldisplay,keyboardsetinadvancetocountdowntime,buttontostartthecountdowndevice,digitaltubedynamicdisplaycountdownscreen,whenthecountdowntozero,sound,indicatedtheendofthecountdown.

Keywords:

singlechipmicrocomputerAT89c51;displaycircuit;digitaltube;clockcircuit;countdowntimer

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K1～K4动作如下。

K1—可调整倒计数的时间1～60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：

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AT89C51

AT89C51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