基于AT89C51单片机的LED数字倒计时器设计.docx
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基于AT89C51单片机的LED数字倒计时器设计
单片机原理及其应用课程设计
课题：
基于AT89C51单片机的LED数字倒计时器设计
专业：
电工程及其自动化
班级：
2013级4班
学号：
姓名：
设计日期：
2015年6月6日——2015年6月19日
成绩：
AT89C51单片机LED数字倒计时器设计报告
一、设计目的作用
1、掌握51单片机最小系统的设计；
2、掌握按键电路设计、LED数码管的使用；
3、掌握C51的编程方式。
4、培养我们的团结合作能力。
5、锻炼我们的动手实践能力。
二、设计要求
基于AT89C51单片机的LED数字倒计时器主要具有如下功能，具体要求如下：
（1）LED数码管显示倒计时时间。
（2）倒计时过程中能设置多个闹钟，当倒计时值倒计到设定值时会发出2s的报警声音。
（K1设置小时，K2设置分钟，K3设置秒钟，K4完成退出）
（3）通过按键可以对倒计时设定处置。
倒计时初值范围在24:
00:
00~00:
00:
60之间，用户可根据需要对其进行设置，设置成功后复位初始值为成功设定值。
三、设计的具体实现
1、设计原理
（1）LED数字倒计时器主要由AT89C51单片机、晶振电路、复位电路、按键电路、数码管电路、蜂鸣电路组成（如图1.1）。
图1.1LED数字倒计时器系统设计框图
（2）手绘草图
2、系统设计
（1）晶振电路的分析
a.晶振电路原理：
晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动，而振动又会产生电流反馈给电路，电路接到反馈后进行信号放大，再次用放大的电信号来激励晶振机械振动，晶振再将振动产生的电流反馈给电路，如此这般。
当电路中的激励电信号和晶振的标称频率相同时，电路就能输出信号强大，频率稳定的正弦波。
整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。
b.晶振电路的特点：
晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，晶振分为有源晶振和无源晶振两种，其作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号。
它是时钟电路中最重要的部件，它的作用是向IC等部件提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。
由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。
图1.2晶振电路原理图
（2）复位电路的分析
a.复位电路原理
系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
RC复位电路可以实现上述基本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题，而且调整RC常数改变延时会令驱动能力变差。
左边的电路为高电平复位有效，右边为低电平有效，复位按键为手动复位开关，电容可避免高频谐波对电路的干扰。
b.复位电路的作用：
复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
图1.3复位电路原理图
（3）按键电路的分析
a.按键电路的原理：
按键B1/B2/B3/B4断开时，P1.0/P1.1/P1.2/P1.3输入为高电平；按键
B1/B2/B3/B4闭合后，P1.0/P1.1/P1.2/P1.3输入为低电平。
每按一次按键，就会有一次低电平，单片机就会对低电平计数，从而来调节定时时间。
由于按钮是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动动，这种抖动对于计算机来说，是完全能感应到的，因为计算机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级。
你只按了一次按钮，可是计算机却已执行了多次中断的过程，如果执行的次数正好是奇数次，那么结果正如你所料，如果执行的次数是偶数次，那就不对了，所以必须运用延时程序消除按键的抖动。
b.按键电路的作用：
每次复位之后，三个两位数码管全部都会显示为0，而与P1.0相接的按钮B1，每次按下一次，就会产生一次低电平，单片机就会计数一次，从而调节倒计时的小时时间，B2则调节分钟，B3则调节秒钟，与这三个按键分别控制数码管的显示倒计时的小时、分钟、秒。
与这三个按键不同的是，按键B3的作用是开始倒计时。
这些按键的功能都是通过编程来控制的。
图1.4按键电路原理图
（4）数码管电路的分析
a.数码管电路的组成：
1>六位数码管：
分别显示小时,分钟和秒钟。
2>含有八个电阻带电源的排阻：
分别与三个数字显示的数码管并联，电源给数码管提供电压，电阻的作用是保护数码管不被烧坏。
3>将PO口的八位与数码管和排阻连载一起的导线，将P2口的六位分别与六位数码管的六个位选引脚接在一起。
b.数码管电路的原理：
7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。
当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。
控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便。
发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管。
（5）蜂鸣电路的分析
a.蜂鸣电路的组成：
两个阻值为一千欧姆的电阻，一个阻值为100欧姆的电阻，一个蜂鸣器，一个三极管，一个接地，以及导线。
b.蜂鸣电路的原理：
蜂鸣电路是利用I/O定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。
在程序上，可以使用TIMER0来定时，将TIMER0的预分频设置为/1，选择TIMER0的始终为系统时钟（主振荡器时钟/4），通过按键可以在TIMER0的载入/计数寄存器内调节设置时间，就能将TIMER0的中断设置设置为倒计时时间，当需要I/O口驱动的蜂鸣器鸣叫时，只需要在进入TIMER0中断的时候对该I/O口的电平进行翻转一次，直到蜂鸣器不需要鸣叫的时候，将I/O口的电平设置为低电平即可。
不鸣叫时将I/O口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。
图1.5蜂鸣电路原理图
3、系统实现
（1）LED数字倒计时器的程序流程图
（2）LED数字倒计时器的C语言程序编码
#include
sbitkh=P1^0;
sbitkm=P1^1;
sbitks=P1^2;
sbitst=P1^3;
sbitb=P3^7;
unsignedchartable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,
0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
unsignedchari=0,hour=0,minute=0,second=0;
voiddelayms（unsignedintx）
{unsignedchara=160;
while（x--）{while（a--）;a=160;}}
main（）{TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
TMOD=1;
TR0=0;
ET0=1;
EA=1;
while
（1）{
P0=table[hour/10];
P2=0x20;
delayms
（1）;
P2=0xff;
P0=table[hour%10];
P2=0x10;
delayms
（1）;
P2=0xff;
P0=table[minute/10];
P2=0x08;
delayms
（1）;
P2=0xff;
P0=table[minute%10];
P2=0x04;
delayms
（1）;
P2=0xff;
P0=table[second/10];
P2=0x02;
delayms
（1）;
P2=0xff;
P0=table[second%10];
P2=0x01;
delayms
（1）;
P2=0xff;
if（!
kh）
{delayms（200）;
hour++;
if（hour>23）
hour=23;}
elseif（!
km）
{delayms（200）;
minute++;
if（minute>59）
minute=59;}
elseif（!
ks）
{delayms（200）;
second++;
if（second>59）
second=59;}
if（!
st）
{delayms（200）;
TR0=1;}
if（TR0==1&&hour==0&&minute==0&&second<3）
b=!
b;delayms
（1）;}}
voidt0（）interrupt1{TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
i++;
if（i>=20）
{i=0;second--;
if（second>59）
{second=59;
minute--;
if（minute>59）
{minute=59;
hour--;
if（hour>23）
{hour=0;minute=0;second=0;TR0=0;}}}}}
（4）LED数字倒计时器仿真图
（5）焊接好的实物图
四、总结
关于这次课程设计，我们花费了比较多的心思，既是对课程理论内容的一次复习和巩固，还让我们丰富了更多与该专业相关的其他知识，比如软件应用等。
在这次实验中遇到的具体的问题：
在proteus中设计好原理图，并运行后发现，数字倒计时器的复位功能无效，经过与组员之间的反复讨论和检验，终于发现问题的症结所在：
复位电路的线路连接错误，其中两条线路交叉，中间少一个节点。
除了对此次设计的准备工作之外，我们还学到了很多平时难得的东西，首先是团队协作，在这次设计当中，难免和同学产生观点和意见的分歧，以及分工明细、时间安排等不合理，通过这次设计，我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大，还有让我们处理事情更加有条理，思路更加清晰明了了，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。
从这课程设计中，我学会了怎样用你c语言编程来控制单片机，这是以前没学到的东西，此外，还要查阅许多的资料来填补知识的空缺，比如说软件的使用等。
最后老师的提问让我们对单片机有了更为深入、更加清晰的了解。
五、附录
元件清单;
元件名称
型号
数量
单片机最小开发板
STC89C52
1
电阻
10K
1
按键
5
数码管2位一体
共阳
3
集成块
74LS245
3
三极管
9015
1
蜂鸣器
1
电阻
1K
2
电阻
100Ω
1
电阻
2.7K
4
电阻
330Ω
8
集成块
74LS07
1
AC/DC（5V/1A）电源
1
单排插针40
2
双排插针40
2
9X15cm万用板（3连孔）
1
杜邦线
15
六、参考文献
9787115256652·张毅刚·单片机原理及接口技术（C51编程）·人民邮电出版社·2011.08
9787811242362·李朝青·单片机原理及串行外设接口技术·北京航空航天大学出版社·2008.04
ISBN978-7-121-14990-0·李群芳，肖看，张士军·单片微型计算机与接口技术·电子工业出版社·2012.01
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