倒计时提醒器设计课程设计.docx
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倒计时提醒器设计课程设计
1引言
单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域的广泛应用。
从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的32位300M的高速单片机。
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89C51是一种高效微控制器,89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。
单片机一词最初是源于“SingleChipMicrocomputer简称SCM。
随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能,单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。
国际上逐渐采用“MCU”(MicroControllerUnit)来代替,形成了单片机界公认的、最终统一的名词。
为了与国际接轨,以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一对应解释。
在国内因为“单片机”一词已约定俗成,故而可继续沿用。
我们所做的是单片机板子,它在工作原理和结构上基本类似于单片机,是单片机的压缩型,便于我们需诶和研究。
2方案设计与论证
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地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。
现在,在许多领域中,定时器得到了广泛的应用,比如在体育比赛中的计时器;安全措施中的定时报警器;游戏中的倒计时;维持秩序的交通信号灯;红路灯,交通控制器,闹钟等等。
可见倒计时器在社会中的重要性。
当然,设计倒计时器的方法很多,以下是设计方案。
设计方案如下:
基于AT89C51单片机的数码管显示模块显示的倒计时器。
主要是以单片机来控制,用按键来设定倒计时初始时刻的值,数码管作为显示模块来显示剩余的时间。
此电路对于倒计时器中的LED数码管示器来说,采用以软件为主的接口方法,即不使用专门的硬件译码器,而采用软件程序进行译码。
3硬件单元电路设计与参数计算
LED数码管倒计时器以AT89C51单片机为核心,起着控制作用。
系统包括九位数码管显示电路,按键电路,复位电路,时钟电路以及蜂鸣器电路。
倒计时的总体框图如下图1所示:
图1倒计时的总体框图
4软件设计与流程图
本系统中,是利用软件和硬件相互结合,以实现电路功能。
软件在系统中起着举足轻重的作用,利用程序对硬件达到控制作用。
因此下面说明软件的实现。
4.1倒计时器主程序流程图
程序的的开始时初始化数码管的段选和位选,数码管不显示。
程序中用到了两个定时器,接下来先设定定时器0和定时器1的工作方式,并且给两个定时器装初值,定时器0的定时时间是1ms,用作扫描数码管显示,定时器1的定时时间是10ms,用作定时器时间的递减。
然后给定时器设定初值,开启定时器0。
最后进入死循环函数,在循环函数中,对按键进行扫描,如果有键按下,执行按键函数,并检查是否需要报警。
如果没有按键按下,则直接检查是否需要报警。
流程图如下图2所示:
图2倒计时器主程序流程图
4.2定时器0的中断程序流程图
定时器0的定时时间是1ms,用作扫描数码管显示,在定时器0开启时,定时器0开始定时,此时主程序正常运行,当定时器0的定时时间到时,主程序不在执行,开始进入中断程序,在中断程序中,对9位数码管进行动态扫描。
中断程序执行完后返回主程序。
如图3所示。
图3定时器0的中断程序流程图
5.总电路
5.1倒计时器总原理图
倒计时原理图由一块AT89SC51单片机器控制作用,单片机的P1^0到P1^3分别接的按键电路,即3个微动开关。
P3口与显示电路的数码管的段选相连,起到控制数码管的段选的的作用。
P2^0口和P2^1口分别对应数码管的2个位选,起到对2个数码管的扫描作用,其中的2个三极管起着开关作用,对应数码管的选通。
P1^0口接蜂鸣器报警电路。
如图5所示。
图4倒计时器总原理图
5.2整体电路仿真图以及仿真结果分析
系统仿真用的是Proteus软件,可通过仿真显示出所设计系统的功能,对于程序的调试等有很大的帮助。
系统仿真时首先在使用KeilC译码器,把所写的程序进行编译,同时在仿真器里设置生成HEX文件,编译无错误进行Proteus仿真。
等所有的原件都连接完成后可以把KeilC编译生成的无错误文件加载到AT89C51中,方法是,右键点中器件然后再用左键点击,出来一个对话框在programfile后选择要添加的文件,文件要求必须是HEX文件。
然后可以点击运行观察现象,看与自己设置的是否符合,如果不相符再查找错误进行修改,一般的错误都是程序中的,所以要认真的读取程序的每一个部分。
系统的仿真图如下图6所示。
图5倒计时器仿真图
启动Proteus软件的play按钮,出现如上图5所示,以上三个开关分别设定倒计时的加分钟个位数,十位数,开启定时器。
当分,秒的值全为0时,发出报警声。
从仿真图可知,本系统的程序已达到要求。
在此电路系统的仿真中,应该注意的问题有数码管的MinimumTriggerTime项设定的值要合适,此电路中设定为0.5us。
还有就是在程序中数码管的扫描时间要合适。
以保证数码管显示稳定,不闪烁。
5.3软件调试
用到了KeilC软件,集成调试环境,集成了编辑器、译码器、调试器,支持软件模拟,支持项目管理功能强大的观察窗口,支持所有的数据类型。
树状结构显示,一目了然,支持ASM(汇编)、C语言多模块源程序混合调试,在直接修改、编译、调试源程序,错误指令定位。
功能很强大,用于对程序的调试和编辑。
本系统的程序的编写就是在KeilC软件中完成的,在程序中用到了两个定时器,为了使倒计时的时间准确,必须计算对定时器的初值,当程序完成之后,生成HEX文件。
再利用Proteus软件进行仿真。
经过仿真,程序符合题目的要求。
6C语言源程序
#include
#include"intrins.h"
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbits1=P1^1;
sbits2=P1^2;
sbits3=P1^3;
sbitFLAG=P1^0;
unsignedintj,k,n,c,b,m,flag;//定义变量
unsignedinttable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//数码管显示
voiddelay(uchari)//延时时间为8i+10
{
for(;i>0;i--);
}
voidbaojing()//报警函数
{
for(n=20;n>0;n--)
{
FLAG=0;
delay(100);
FLAG=1;
delay(100);
}
}
voidmain()//主程序
{
FLAG=0;
flag=0;
TMOD=0x01;//定时器0工作在模式1
TH0=55536/256;
TL0=55536%256;//给定时器0赋初值
EA=1;
ET0=1;
c=0;
n=0;
m=0;
while
(1)
{
if(s1==0)
{
n++;
if(n==10)n=0;
}
while(!
s1);
if(s2==0)
{
m++;
if(m==10)m=0;
}
while(!
s2);
if(s3==0)TR0=1;
while(!
s3);
P3=table[n];P2_0=0;delay(255);P2=0XFF;//个位
P3=table[m];P2_1=0;delay(255);P2=0XFF;//十位
if(flag==1)baojing();
if(m==0&&n==0)TR0=0;
}
}
voidtimer_0()interrupt1//定时器0在模式1下的中断函数
{
TH0=55536/256;
TL0=55536%256;
c++;
if(c==100)
{
c=0;
b++;
}
if(b==60)
{
b=0;
m--;
}
if(m==0)
{
m=9;
n--;
}
if(m==0&&n==0)
{
m=0;
n=0;
flag=1;
}
}
7结论与心得
在设计制作倒计时提醒器的过程中,我深切体会到,实践是理论运用的最好检验。
本次设计是对我三年所学知识的一次综合性检测和考验,无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高,同时加深了我对网络资源认识,大大提高了查阅资料的能力和效率,使我有充足的时间投入到电路制作当中。
本系统的制作主要应用到了模拟电子技术、数字电子技术、单片机控制技术、电子工艺等多方面的知识。
在硬件调试过程中,我也学会不少的东西,掌握一些调试方法。
在设计仿真图和编些程序中,对Proteus和Keil等软件掌握的更加牢固,而且所设计的基于单片机的倒计时提醒器,精确度高,达到了应用要求。
参考文献
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