单片机倒计时器(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目： 智能倒计时器 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 电信二班 学生姓名: 学 号: 起止日期: 指导教师: 教研室主任： 专心-专注-专业指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日摘 要 在生活和生产的各领域中，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

2、，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时控制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，以作完善。本系统由单片机系统、矩阵式键盘和LED数码管显示系统组成。装置利用STC89C52单片机与LED数码管显示。通过按键控制设定倒计时时间，再通过中断控制系统开始倒计时。为了简化电路，降低成本，采用以软件为主的的接口方法。该系统实用、功能灵活多样，可以对计时时间进行实时控制，可以广泛的应用于各种场所的控制设备。关键字：STC89C52；8255A芯片；数码管；键盘；定时器目 录智能倒计时器设计要

3、求选择5位数码管做显示，实现5种倒计时模式，通过控制按键进行选择1、99999s-0s2、9999s-0s3、999s-0s4、99s-0s5、9s-0s6、开始值由人工输入-0s 1 方案论证1.1方案一：采用FPGA/PLD芯片为核心的设计采用FPGA/PLD进行设计可能在系统功能上还可以作更多的提高，但是这个对设计成本的增加也是必然的，而且FPGA/PLD这些芯片的价格比较高，操作起来难，对于做这些功能的产品来讲有点大材小用，所以也暂时不考虑。2.3 方案二：采用STC89C52芯片为核心的设计采用单片机STC89C52进行控制的电路比较简单，要达到以上的功能的没有多大的问题，而且单片机

4、取材方便，价格也比较实惠，对程序的编写和调试也比较的简单，所以各方面来讲都比较适合。根据以上两种方案的比较，确立为方案二的STC89C52作为系统的核心元件 硬件设计2.3 STC89C52的芯片概述典型单片机有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。MCS-51为主流产品，MSP430为低功耗产品，功能较强，EM78为低功耗产品，价格较低。PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格OTP产品。PIC的引脚通过限流电阻接至220V交流电源，可直接与继电器想连，无须光电耦合隔离。Motorola特点是噪声低，抗干扰能力强，比 较适合于工控领域及恶劣的环境。

5、我们这里选51系列的89c52单片机，单片机与8255芯片相连，扩展了I/O口，使其有足够的I/O与键盘与数码管连接。STC89C52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。 其工作电压在4.55V,一般我们选用5V电压。外形及引脚排列如图1所示 (1)电源及时钟引脚（4个）Vcc: 电源接入引脚Vss：接地引脚XTAL1：晶振震荡器接入的一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚接地）;XTAL2:晶体振荡器的另一个引脚（采用外部振荡器时，此引脚作为外部振荡器信号的输入端）。图1：STC89C52的核心电路框图（2）控制线引脚

6、（4个）RST/Vpd：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚：EA:内外存储器选择引脚/片外EPROM编程电压输入引脚；PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚。（3）并行I/O引脚P0.0-P0.7：一般I/O口引脚或数据/低位地址总线复用引脚；P1.0-P1.7：一般I/O口引脚；P2.0-P2.7：一般I/O口引脚或高位地址总线引脚；P3.0-P3.7：一般I/O口引脚或第二功能引脚2.2 LED数码管显示器概述数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分

7、为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。LED数码管有两种连接方法如下：共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一

8、起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。我们这里采用共阳极接法，当为低电平的时刻，那一段就亮。我们先把要显示的数编成码，然后位选要显示的数码管，最后吧把要显示的数的码送给段选。共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。 图2 共阳共阴数码管LED数码显示器的显示段码。 为了显示字符，要为LED显示器段码（或称字形代码），组成一个8字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下表所示.十六进制数及空白字符与P的显示段码

9、显示字符0123456789七段代码3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态

10、显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。我们这里选用动态显示。 图3 数码管连接图2.38255的引脚信号 与外部设备端相连的引脚（1） PA7-PA0：A端口的输入/输出引脚。（2） PB7-PB0：B端

11、口的输入/输出引脚。（3） PC7-PC0：C端口的输入/输出引脚。 与CPU相连的引脚（1） RESET：复位信号，低电平有效。当RESET信号来到时，所有内部寄存器都被清0，同时3个端口被自动设为输入端口。（2） D7-D0：8255A的数据线，和系统数据总线相连。这里与单片机P0相连。（3） CS：芯片选择信号。只有当CS有效时，读出信号RD和写入信号WR才对8255A有效。（4） RD：读出信号。CPU通过IN指令使RD有效，将数据或状态信息从8255A中读到CPU。（5） WR：写入信号。CPU通过OUT指令使WR有效，将数据或状态信息从CPU中写道8255A.（6） A1，A0：端

12、口选择信号。8255A内部有3个数据端口和1个控制端口，共4个端口。规定A1，A0为00、01、10和11时，分别选中端口A、端口B、端口C和控制端口。图4 8255A引脚图2.4 8255的控制字 方式选择控制字（1） 方式选择控制字把A、B、C三个端口分为A、B两组来设定工作方式。A组包括端口A和端口C的上半部，B组包括端口B和端口C的下半部。（2） 端口A可工作于3种方式中的任何一种：端口B只能工作于方式0和方式1；而端口C除用作输入、输出口（方式0）外，通常用来配合端口A和端口B提供联络控制信号和状态信号。（3） 归在同一组的两个端口可分别作为输入端口或输出端口，不要求同为输入或输出。

13、 端口C按位置位/复位控制字 （1） 端口C按位置位/复位控制字尽管是对端口C进行操作的，但此控制字必须写入控制口，而不写入端口C。 （2） 一个控制字只能完成端口C中某一位置的置1或置0，要对多位置1或置0，必须使用多个控制字。2.5键盘控制第一种：采用扫描键盘，可以用普通按键构成44矩阵键盘，直接接到AT89C51单片机的P1口，高四位作为行，低四位作为列，通过软件完成键盘的扫描和定位。这种方式相对下面的独立式键盘节省了很多的I/O口。第二种：键盘控制采用独立式按键，每个按键的一端均接地，另一端直接和P1口相连，在按键和P1口之间通过10K电阻与+5V电源相连。键盘通过检测输入线的电平状态

14、就可以很容易地判断哪个键被按下了，这种方法操作速度高而且软件结构很简单，比较适合按键较少或操作速度较高的场合，这种独立式接口的应用很普遍。显示部分：我们这里采用第一种，通过扫描确定所按下的键值。图5 键盘图2.6 其他元器件介绍及参数选择本设计中还用到其他一些元器件，例如：晶振，电容，电阻排，电解电容，键盘，开关等等。晶振采用频率为12MHZ，连接的两个电容为30pF；电阻排为470*8，能够实现8个470欧电阻的等效替换；电解电容为10u；开关功能是在仿真过程中，按下键盘便能实现。3 软件设计3.1 程序框图 开始初始化键盘设定初值减1结束 图6 程序流程图初始化：设置8255芯片的初始值：

15、a8255_PA=0xff;a8255_CON=0x81;设置定时器的初值和工作方式：TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0; IT1=1；TR0=1开中断： EA=1;ET0=1;EX0=1。键盘设置初值：key=0时，a=99999；key=1时，a=9999；key=2时，a=999；key=3时，a=99；key=4时，a=9；减1：当定时器记1秒时，a就减1。3.2 定时/计数器初值计算1.定时器/计数器的定时器/计数器范围 （1）工作方式0：13位定时器/计数器方式 最大计数值= 8192 （2）工作方式1：16位定时器/计数器方式 最大计数值=65536 （3）工

16、作方式2和工作方式3：8位的定时器/计数器方式因此， 最大计数值=256 2.计数器初值的计算方法：用最大计数量减去需要的计数次数。即：TC=M-C 其中：TC计数器需要预置的初值； M计数器的模值（最大计数值）；C计数器计满回0所需的计数值，即设计任务要求的计数值。定时时间的计算公式为：T=（M-TC）T0 （或TC=M-T/T0 ）（1）本电路应用16位计数器的计时（2）1秒等于微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入个计时脉冲,方可达到1秒的时间。本设计中，设定中断每次溢出时间50ms。（3）由上式得知，循环20次即可达到1秒定时，即： TC=65536-0.05s/0.=3CB0HTH

17、O=3CHTL0=B0H3.3 数码管显示数码管采用动态扫描显示：先位选一个数码管，段选要显示的数，延迟一段时间，再位选另一位数码管，段选要显示的数，就这样类推，依次显示，利用认得视觉暂停，看起来就像是一起显示的一样。void display(uint a) uint wan,qian,bai,shi,ge; wan=a/10000; qian=a%10000/1000; bai=a%1000/100; shi=a%100/10; ge=a%10; a8255_PA=0xfd; a8255_PB=tablewan; delay(1); a8255_PA=0xfb; a8255_PB=table

18、qian; delay(1); a8255_PA=0xf7; a8255_PB=tablebai; delay(1); a8255_PA=0xef; a8255_PB=tableshi; delay(1); a8255_PA=0xdf; a8255_PB=tablege; delay(1);4 软件调试4.1 系统调试工具keil c51 Keil C51 仿真器是一款利用KEIL C51 的IDE 集成开发环境作为仿真环境的廉价仿真器，是利用SST公司具有IAP功能的单片机SST89C58制作而成，主要是利用了SST89C58的IAP功能，所谓IAP功能是In application pro

19、gram 的英文缩写，是在应用编程的意思，通俗一点讲就是：它可以通过串口将用户的程序下载到单片机中，可以通过串口对单片机进行编程。它之所以具有这种功能，实际上它有两块程序flash区，其中一块flash中运行的程序可以更改另外的一块程序flash区中的程序，正是利用这一特性才用它作成了仿真器，我们把仿真器的监控程序事先烧入SST89C58，监控程序通过SST89C58的串口和PC通讯，当使用KEIL C51的IDE环境仿真时，用户的程序通过串口被监控程序写入flash程序区中，当用户设置断点等操作仿真程序时，flash程序中的用户程序也在相应的更改，从而实现了仿真功能 。调试的主要方法 ：1.

20、 启动Keil c51 2. 新建一个工程。Project菜单New project ，选择好我们要保存的文件夹后，键入Frist 保存。接着弹出CPU类型选择框，我们选择最常用的AT89C51,按确定。3. 在工程中加入文件。新建一个文件，文件菜单FileNew，我们再选择：文件菜单FileSave As? （另存为）弹出 对话框后，我们文件名框中键入First.c（注意文件后缀名是 .c）保存。C文件建好啦。现在我们把文件加入到工程中去。 点击Target 1前面的+号，右键单击Source Group 1选择Add Files to Group ，Source Group 1，选择添加

21、Add。编译运行，检查程序是否有错误。4.用STC软件进行下载连接到单片机，然后观察是否按设计要求实现。5 总结在这次单片机课程设计中，我觉得最大的收获就是提高了自己的动手及思考解决问题的能力，平常以为很明白的程序，在仿真过程中却发现并不是想象的那么简单，设计的过程中失败了很多次，但通过自己的不懈努力最终获得设计的成功！本次设计虽然是8255A非常简单的应用，但让我掌握了学习可编程接口芯片和可编程接口芯片的方法，为以后的学习实践打下了基础。在设计过程当中也发现了自己经验的不足，尤其是在编程序方面还需要大量的练习，为以后的学习打下基础。万事开头难，在这次课程设计后我对自己的动手能力更加有信心。由

22、于时间和个人能力的不足，我没能做出多位数码管计时的设计，但是在以后的时间里我继续学习以补充自己知识的短板来完善自身。参考文献1 朱定华,戴汝平.单片微机原理与应用.(M) 北京:清华大学出版社,20032 楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导.(B).北京航空航天大学出版社,20073 李凤霞,刘桂山, 薛庆.C语言程序设计(第二版).北京理工大学出版社,20084 张鑫,华臻,陈书谦.单片机原理及应用(A). 北京电子工业出版社,20055 谭浩强著 C程序设计(第二版) 清华大学出版社 1999附录一：总体设计图附录二：总程序#include#include #define a8255_PA

23、 XBYTE0xd900 /*PA口地址*/#define a8255_PB XBYTE0xdb00 /*PB口地址*/#define a8255_PC XBYTE0xD5FF /*PC口地址*/#define a8255_CON XBYTE0xde00 /*控制字地址*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned long intuint a,n,i,j,x=1,b=1,tt=0;uint table=0x80,0x9B,0x42,0x0A,0x19,0x0C,0x04,0x9A,0x00,0x08; void delay1(void)

24、unsigned char i; for(i=250; i0;i-); uchar inkey() uchar i,j=0x10,k; uchar keytab20=0x18, /*0*/ 0x28, /*1*/ 0x48, /*2*/ 0x88, /*3*/ 0x14, /*4*/ 0x24, /*5*/ 0x44, /*6*/ 0x84, /*7*/ 0x12, /*8*/ 0x22, /*9*/ 0x42, /*10*/ 0x82, /*11*/ 0x11, /*12*/ 0x21, /*13*/ 0x41, /*14*/ 0x81 /*15*/ ;a8255_CON=0x81; a82

25、55_PC=0x00; for(i=0;i4;i+) a8255_PC=j; a8255_PA=0xff;a8255_PB=0xff;k=a8255_PC;k=k&0x0f;if(k!=0) delay1(); k=a8255_PC; k=k&0x0f; if(k!=0) break; j=j1; delay1(); k=k+j; for(i=0;i0;x-)for(y=11;y0;y-); void display(uint a) uint wan,qian,bai,shi,ge; wan=a/10000; qian=a%10000/1000; bai=a%1000/100; shi=a%1

26、00/10; ge=a%10; a8255_PA=0xfd; a8255_PB=tablewan; delay(1); a8255_PA=0xfb; a8255_PB=tableqian; delay(1); a8255_PA=0xf7; a8255_PB=tablebai; delay(1); a8255_PA=0xef; a8255_PB=tableshi; delay(1); a8255_PA=0xdf; a8255_PB=tablege; delay(1);void display1() a8255_PA=0xdf; a8255_PB=0x80; delay(1);a8255_PA=0

27、xef; a8255_PB=0x7f;delay(1); void init() a8255_PA=0xff; a8255_CON=0x81; tt=0;TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0;EA=1;ET0=1;TR0=1;EX0=1;IT1=1;void main() uchar n=0,k=0xdf; init(); a=0; while(1) n=inkey(); switch(n) case 0: a=99999; break; case 1: a=9999; break; case 2: a=999; break; case 3: a=99; break; case 4: a=9; break; if(n=5)dodisplay1(); n=inkey(); if(n!=5)&(n!=16) x=0;while(x);x=1; display(a); void timer0() interrupt 1TH0=0x3c;TL0=0xb0;tt+;if(tt=20) tt=0; if(a) a-;