基于AT89C51單片機(jī)的LED數(shù)字倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)(共13頁(yè))

1、單片機(jī)原理及其應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課 題： 基于AT89C51單片機(jī)的LED數(shù)字(shz)倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電工程(gngchng)及其自動(dòng)化班 級(jí)： 2013 級(jí) 4班學(xué) 號(hào)： 姓 名： 設(shè)計(jì)(shj)日期： 2015年6月6日2015年6月19日成 績(jī)： AT89C51單片機(jī)LED數(shù)字(shz)倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)報(bào)告(bogo)一、設(shè)計(jì)(shj)目的作用1、掌握51單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；2、掌握按鍵電路設(shè)計(jì)、LED數(shù)碼管的使用；3、掌握C51的編程方式。4、培養(yǎng)我們的團(tuán)結(jié)合作能力。5、鍛煉我們的動(dòng)手實(shí)踐能力。二、設(shè)計(jì)要求基于AT89C51單片機(jī)的LED數(shù)字倒計(jì)時(shí)器主要具有如下功能，具體要求如下：（1

2、）LED數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)時(shí)間。（2）倒計(jì)時(shí)過(guò)程中能設(shè)置多個(gè)鬧鐘，當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)值倒計(jì)到設(shè)定值時(shí)會(huì)發(fā)出2s的報(bào)警聲音。（K1設(shè)置小時(shí)，K2設(shè)置分鐘，K3設(shè)置秒鐘，K4完成退出）（3）通過(guò)按鍵可以對(duì)倒計(jì)時(shí)設(shè)定處置。倒計(jì)時(shí)初值范圍在24:00:0000:00:60之間，用戶可根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置成功后復(fù)位初始值為成功設(shè)定值。三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1、設(shè)計(jì)原理（1）LED數(shù)字倒計(jì)時(shí)器主要由AT89C51單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵電路、數(shù)碼管電路、蜂鳴電路組成（如圖1.1）。數(shù)碼管電路晶振電路AT89C51復(fù)位電路蜂鳴電路按鍵電路 圖1.1 LED數(shù)字倒計(jì)時(shí)器系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)框圖（2）手繪草圖(c

3、ot)2、系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)（1）晶振電路的分析a.晶振電路原理：晶振是通過(guò)電激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生固定頻率的機(jī)械振動(dòng)，而振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生電流反饋給電路，電路接到反饋 后進(jìn)行信號(hào)放大，再次用放大的電信號(hào)來(lái)激勵(lì)晶振機(jī)械振動(dòng)，晶振再將振動(dòng)產(chǎn)生的電流反饋給電路，如此這般。當(dāng)電路中的激勵(lì)電信號(hào)和晶振的標(biāo)稱頻率相同時(shí)，電 路就能輸出信號(hào)強(qiáng)大，頻率穩(wěn)定的正弦波。整形電路再將正弦波變成方波送到數(shù)字電路中供其使用。b.晶振電路的特點(diǎn)：晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱，英文名為Crystal，晶振分為有源晶振和無(wú)源晶振兩種，其作用是在電路產(chǎn)生震蕩電流,發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。它是時(shí)鐘電路中最重要的部件，它的作用是向IC等部件提供基準(zhǔn)頻率，它就像

4、個(gè)標(biāo)尺，工作頻率不穩(wěn)定會(huì)造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定，自然容易出現(xiàn)問(wèn)題。由于制造工藝不斷提高，現(xiàn)在晶振的頻率偏差、溫度穩(wěn)定性、老化率、密封性等重要技術(shù)指標(biāo)都很好，已不容易出現(xiàn)故障，但在選用時(shí)仍可留意一下晶振的質(zhì)量。圖1.2晶振電路(dinl)原理圖（2）復(fù)位(f wi)電路的分析a.復(fù)位(f wi)電路原理系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問(wèn)題，而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)

5、能力變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效，右邊為低電平有效， 復(fù)位按鍵為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，電容可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。b.復(fù)位電路的作用：復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開(kāi)始正常工作。圖1.3 復(fù)位(f wi)電路原理圖(3）按鍵電路(dinl)的分析a.按鍵電路(dinl)的原理：按鍵B1/B2/B3/B4斷開(kāi)時(shí)，P

6、1.0/P1.1/P1.2/P1.3輸入為高電平；按鍵B1/B2/B3/B4閉合后，P1.0/P1.1/P1.2/P1.3輸入為低電平。每按一次按鍵，就會(huì)有一次低電平，單片機(jī)就會(huì)對(duì)低電平計(jì)數(shù)，從而來(lái)調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間。由于按鈕是機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，會(huì)有抖動(dòng)動(dòng)，這種抖動(dòng)對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，是完全能感應(yīng)到的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理的速度是在微秒級(jí)，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)。你只按了一次按鈕，可是計(jì)算機(jī)卻已執(zhí)行了多次中斷的過(guò)程，如果執(zhí)行的次數(shù)正好是奇數(shù)次，那么結(jié)果正如你所料，如果執(zhí)行的次數(shù)是偶數(shù)次，那就不對(duì)了，所以必須運(yùn)用延時(shí)程序消除按鍵的抖動(dòng)。b.按鍵電路的作用：每次復(fù)位之后，三個(gè)兩位數(shù)碼管全部都

7、會(huì)顯示為0，而與P1.0相接的按鈕B1，每次按下一次，就會(huì)產(chǎn)生一次低電平，單片機(jī)就會(huì)計(jì)數(shù)一次，從而調(diào)節(jié)倒計(jì)時(shí)的小時(shí)時(shí)間，B2則調(diào)節(jié)分鐘，B3則調(diào)節(jié)秒鐘，與這三個(gè)按鍵分別控制數(shù)碼管的顯示倒計(jì)時(shí)的小時(shí)、分鐘、秒。與這三個(gè)按鍵不同的是，按鍵B3的作用是開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。這些按鍵的功能都是通過(guò)編程來(lái)控制的。圖1.4按鍵電路原理圖（4）數(shù)碼管電路(dinl)的分析a.數(shù)碼管電路(dinl)的組成：1六位(li wi)數(shù)碼管：分別顯示小時(shí),分鐘和秒鐘。2含有八個(gè)電阻帶電源的排阻：分別與三個(gè)數(shù)字顯示的數(shù)碼管并聯(lián)，電源給數(shù)碼管提供電壓，電阻的作用是保護(hù)數(shù)碼管不被燒壞。3將PO口的八位與數(shù)碼管和排阻連載一起的導(dǎo)線，將

8、P2口的六位分別與六位數(shù)碼管的六個(gè)位選引腳接在一起。b.數(shù)碼管電路的原理：7段數(shù)碼管一般由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中由7個(gè)細(xì)長(zhǎng)的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個(gè)圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)光。控制相應(yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡(jiǎn)單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管。（5）蜂鳴電路的分析a.蜂鳴電路的組成：兩個(gè)阻值為一千歐姆的電阻，一個(gè)阻值為100歐姆的電阻，一個(gè)蜂鳴器，一個(gè)三極管，一個(gè)接地，以及導(dǎo)線。b.蜂鳴電路的原理：蜂鳴電路是利

9、用I/O 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在程序上，可以使用TIMER0 來(lái)定時(shí)，將TIMER0 的預(yù)分頻設(shè)置為/1，選擇TIMER0 的始終為系統(tǒng)時(shí)鐘(主振蕩器時(shí)鐘/4)，通過(guò)按鍵可以在TIMER0 的載入/計(jì)數(shù)寄存器內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)置時(shí)間，就能將TIMER0 的中斷設(shè)置設(shè)置為倒計(jì)時(shí)時(shí)間，當(dāng)需要I/O 口驅(qū)動(dòng)的蜂鳴器鳴叫時(shí)，只需要在進(jìn)入TIMER0 中斷的時(shí)候?qū)υ?I/O 口的電平進(jìn)行翻轉(zhuǎn)一次，直到蜂鳴器不需要鳴叫的時(shí)候，將I/O 口的電平設(shè)置為低電平即可。不鳴叫時(shí)將I/O 口的輸出電平設(shè)置為低電平是為了防止漏電。圖1.5蜂鳴電路(dinl)原理圖3、系統(tǒng)(xtng)實(shí)現(xiàn)（1）LED數(shù)字(

10、shz)倒計(jì)時(shí)器的程序流程圖（2）LED數(shù)字(shz)倒計(jì)時(shí)器的C語(yǔ)言(yyn)程序編碼(bin m)#include sbit kh=P10;sbit km=P11;sbit ks=P12; sbit st=P13; sbit b=P37; unsigned char table=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e; unsigned char i=0,hour=0,minute=0,second=0; void delayms(unsi

11、gned int x) unsigned char a=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=tablehour/10; P2=0 x20; delayms(1); P2=0 xff; P0=tablehour%10; P2=0 x10; delayms(1); P2=0 xff; P0=tableminute/10; P2=0 x08; delayms(1); P2=0 xff;

12、P0=tableminute%10; P2=0 x04; delayms(1); P2=0 xff; P0=tablesecond/10; P2=0 x02; delayms(1); P2=0 xff; P0=tablesecond%10; P2=0 x01; delayms(1); P2=0 xff; if(!kh) delayms(200); hour+; if(hour23)hour=23; else if(!km) delayms(200); minute+; if(minute59) minute=59; else if(!ks) delayms(200); second+; if(

13、second59) second=59; if(!st) delayms(200); TR0=1; if(TR0=1&hour=0&minute=0&second=20) i=0; second-; if(second59) second=59;minute-; if(minute59) minute=59; hour-; if(hour23) hour=0; minute=0; second=0; TR0=0; （4）LED數(shù)字(shz)倒計(jì)時(shí)器仿真圖（5）焊接(hnji)好的實(shí)物圖四、總結(jié)(zngji)關(guān)于這次課程(kchng)設(shè)計(jì)，我們花費(fèi)了比較多的心思，既是對(duì)課程理論內(nèi)容的一次復(fù)習(xí)和鞏

14、固，還讓我們豐富了更多與該專業(yè)相關(guān)的其他知識(shí)，比如軟件應(yīng)用等。在這次實(shí)驗(yàn)中遇到的具體的問(wèn)題：在proteus中設(shè)計(jì)好原理圖，并運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，數(shù)字倒計(jì)時(shí)器的復(fù)位功能無(wú)效，經(jīng)過(guò)與組員之間的反復(fù)討論和檢驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的癥結(jié)所在：復(fù)位電路的線路連接錯(cuò)誤，其中兩條線路交叉，中間少一個(gè)節(jié)點(diǎn)。除了對(duì)此次設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作之外，我們還學(xué)到了很多平時(shí)難得的東西，首先是團(tuán)隊(duì)協(xié)作，在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中，難免和同學(xué)產(chǎn)生觀點(diǎn)和意見(jiàn)的分歧，以及分工明細(xì)、時(shí)間安排(npi)等不合理，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我們體會(huì)到了團(tuán)結(jié)合作的重要性及力量之強(qiáng)大，還有讓我們處理事情更加有條理，思路更加清晰明了了，發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問(wèn)題和實(shí)踐能力的提高都將

15、受益于我在以后的學(xué)習(xí)、工作和生活中。從這課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)了怎樣用你c語(yǔ)言編程來(lái)控制單片機(jī)，這是以前沒(méi)學(xué)到的東西，此外，還要查閱許多的資料來(lái)填補(bǔ)知識(shí)的空缺，比如說(shuō)軟件的使用等。最后老師(losh)的提問(wèn)讓我們對(duì)單片機(jī)有了更為深入、更加清晰的了解。五、附錄(fl)元件清單;元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)最小開(kāi)發(fā)板STC89C521電阻10K1按鍵5數(shù)碼管2位一體共陽(yáng)3集成塊74LS2453三極管90151蜂鳴器1電阻1K2電阻1001電阻2.7K4電阻3308集成塊74LS071AC/DC（5V/1A）電源1單排插針 402雙排插針 4029X15cm萬(wàn)用板（3連孔）1杜邦線15六、參考文獻(xiàn)9787115256652張毅剛單片機(jī)原理(yunl)及接口技術(shù)（C51