单片机60秒倒计时

目录

1前言 (1)

2工程概况 (2)

3正文 (2)

3.1 设计目的与要求 (2)

3.2 设计方法的目标 (2)

3.3 设计方法和内容 (2)

3.3.1硬件设计方法 (3)

3.3.2软件设计方法 (7)

3.4 软件调试过程 (9)

3.4.1 系统调试工具keil C51 (9)

3.4.2 系统调试工具PROTEUS (9)

3.4.3焊接电路，对各节点测试导通性 (10)

4有关说明 (11)

5设计总结 (11)

6致谢 (11)

7参考文献 (11)

前言

在生活和生产的各领域中，凡是有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想像到的地方几乎都有使用单片的需求。现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想像和拓展空间。

单片机就是微控制器，它是嵌入式系统中的重要且发展迅速的组成部分。单片机接上震荡元件（或震荡源）、复位电路和接口电路，载入软件后，可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中，它就成为众多产品、设备的智能化核心。所以，生产企业称单片机为“微电脑”。

单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，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。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程序）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。

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。在实时检测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。模拟多通道压力系统是利用压力传感器采集当前压力并反映在显示器上，它可以分析压力过量程，并发出报警。并采用电子秤原理可根据输入单价准确的计算出物体的金额。

本篇论文讨论了简单的倒计时器的设计与制作，对于倒计时器中的LED数码显示器来说，我为了简化线路、降低成本，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。

工程概况

本次课程设计的主要概况是了解单片机控制的60s倒计时的过程。是利用定时器和计数器的原理将倒计时过程显示在LED数码管上。最后应用PROTEUS软件设计，仿真基于

AT89c51单片机的60s倒计时实验。通过做一个综合性训练题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。

正文

3.1 设计目的与要求

课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。进行课程设计可以让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，因此课程设计是必不可少的，是非常必要的。

课程设计是提高学生单片机技术应用能力以及文字总结能力的综合训练环节，是配合单片机课程内容掌握、应用得的专门性实践类课程。通过典型实际问题的实际，训练学生的软硬件的综合设计、调试能力以及文字组织能力，建立系统设计概念，加强工程应用思维方式的训练，同时对教学内容做一定的扩充。

对于单片机控制的60s倒计时的要求如下：

（1）用单片机AT89C51的定时器实现60s倒计时。本例中用两位数码管静态显示倒计时秒值。

（2）用PROTEUS软件设计，仿真基于AT89c51单片机的60s倒计时实验。

3.2 设计方法的目标

通过课程设计，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。通过做一个综合性训练题目，达到对内容的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。

3.3 设计方法和内容

本设计由硬件设计和软件设计两部分组成，总电路如图1所示，硬件设计主要包括单片机芯片选择，数码管选择及晶振，电容，电阻等元器件的选择及其参数的确定；软件设计主要是实现60秒倒计时程序的编写，包括利用中断实现1秒的定时及60秒的倒计时。

具体设计：通过A T89C51型号单片机，由P1和P2两组I/O引脚分别控制两个

7SEG–COM –ANODE型号数码管，分十位控制和个位控制，达到显示60秒倒计时的目的。通过复位电路，在仿真过程中点击开关实现60复位。

图1 60秒倒计时总体电路设计

3.3.1硬件设计方法

AT89C51的芯片概述

AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes

ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C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。其工作电压在4.5－５V,一般我们选用＋5V电压。外形及引脚排列如图2所示：

AT89C51主要特性

图2：89C51的核心电路框图

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：1000写/擦循环

·数据保留时间：10年

·全静态工作：0Hz-24MHz

·三级程序存储器锁定

·128×8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路

AT89C51管脚说明

(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）。

（2）控制线引脚（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

所需器件如下表所列

LED数码管显示器概述

本设计中采用的是7SEG–COM –ANODE型号数码管，它是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。实物如图3所示：

图3 7SEG–COM –ANODE型号数码管

数码管的分类

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。

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4 LED数码管有两种连接方法

测量数码管引脚，分共阴和共阳两类：

找公共共阴和公共共阳：首先，我们找个电源（3到5伏）和1个1K（几百欧的也行）的电阻，VCC串接个电阻后和GND接在任意2个脚上，组合有很多，但总有一个LED会发光的，找到一个就够了，然后GND不动，VCC（串电阻）逐个碰剩下的脚，如果有多个LED（一般是8个），那它就是共阴的了。相反用VCC不动，GND逐个碰剩下的脚，如果有多个LED （一般是8个），那它就是共阳的。也可以直接用数字万用表，红表笔是电源的正极，黑表

笔是电源的负极。

3.3.2软件设计方法

图5 程序框图

定时/计数器初值计算

（1）本电路应用TIMER0 MODE 16位计数器的计时中断法。

（2）1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000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：

N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000

X=65536-5000=15536=3CB0H

（4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H，此时第1次只要输入5000个脉冲输入，就会溢出；第2次至第20次，则需每1000000个计时脉冲，定时1秒。

（5）上电时，显示60，开始倒数计时按下开关实现复位。

软件程序

ORG 00H

SJMP STAR

ORG 1BH

SJMP T1S; 转T1中断服务程序

ORG 30H

STAR: MOV R2,#60；倒计时初值

MOV R4,#20；定时中断溢出计数器R4初值为20 MOV IE,#88H； T1开中断

MOV TMOD,#10H； T1方式1

MOV TH1,#3CH；定时初值

MOV TL1,#OBOH；定时初值

SETB TR1；启动T1

ACALL DIS；调用显示子程序

SJMP $

TIS: MOV TH1,#3CH; 中断程序

MOV TL1,#0B0H; 重装初值

DJNZ R4,T1S1; 定时1S到否

MOV R4,#20; 到1S，重置R4=20

DJNZ R2,T1S0; 倒计时递减

CLR TR1; 倒计时结束，关定时器

T1S0: ACALL DIS；调显示

T1S1: RETI；中断返回

SEG7: INC A； A的值加一

MOVC A,@A+PC; 取显示断段

RET

DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H； 0至3的共阳型显示码

DB 99H,92H,82H,0F8H； 4至7的共阳型显示码

DB 80H,90H,88H,83H； 8至B的共阳型显示码

DB 0C6H,0A1H,86H,8EH； C至F的共阳型显示码

DIS: MOV A,R2；单字节十六进制数转为十进制数 MOV B,#10

DIV AB

ACALL SEG7

MOV P1,A；显示十位

MOV A,B

ACALL SEG7

MOV P2,A；显示个位

RET；子程序返回

END

3.4 软件调试过程

3.4.1 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 program 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. 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File—〉New，我们再选择：文件菜单File—〉Save 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 Add。编译运行，检查程序是否有错误。

3.4.2 系统调试工具PROTEUS

Proteus是一款EDA软件，该软件具有模拟电路仿真，数字电路仿真，单片机以及外围电路组成的系统的仿真，RS-232动态仿真，I2C调试器，SPI调试器，键盘和LCD系统的仿真，以及各种虚拟仪器，如示波器，逻辑分析仪，信号发生器等。该软件目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、ARM以及各种外围芯片。该软件还支持大量的存储器和外围芯片，所以，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件。

调试方法：首先用Keil软件将C编译成HEX文件，打开Keil软件，新建一个文档，输入C 程序，保存成C格式文件，然后新建工程，连接单片机为AT89C51，选择Options for target，选择OUTPUT子菜单，在Create HEX Fi前打钩，DeBug子菜单中，Settings选择ProteusVSM Simulator，USE前打钩，再次运行文件，成功后在目录下会生成HEX文件，打开Proteus软件，或直接点击DSN文件，双击单片机模板，点击文件夹式样的图标选择对应的HEX驱动文件，然后点击开始，进行调试。

图6 仿真图

图7 实物图

3.4.3焊接电路，对各节点测试导通性

经过精心布局之后，下面就要开始硬件的焊接了。因为是第一次接触焊接，所以在开始之前，老师先让我们在坏板子上进行联系，并给我们详细讲解了焊接所必须注意的事项。经过一番训练之后，我们开始了实物焊接。焊接是一项细心的工作，稍不小心就会将万能版烧

坏。进过细心的焊接之后，各节点之间表面上看放佛已经接通了。但是我们还必须经过测量才能确定各点是否已经连通。确定各点连通之后，然后将程序烧录到单片机中，插入插槽，连通电源。

有关说明

单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。

设计总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近四星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

致谢

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于完成了设计要求。同时，在老师那里我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！最后，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

此外从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，我认为这就是我在这次课程设计中的最大收获。

参考文献

[1]李全利.《单片机原理及应用技术》高等教育出版社。

[2]吴金荣.《8051单片机实践与应用》清华大学出版社。

[3] 张迎辉贡雪梅.《单片机实训教程》北京大学出版社。

[4] 解广润.电力系统接地技术.北京:水利电力出版社.2002.

[5] 李朝清.单片机原理及口技术.北京航空航天大学出版社.2005.

[6] 高卫东.51单片机原理与实践. 北京航空航天大学出版社.2008.

[7] 江志红. 51单片机技术与应用系统开发.青华大学出版社.2008.

[8] 王守中. 51单片机应用开发速查手册.人民邮电出版社.2009.

[9] 徐建民.汇编语言程序设计.电子工业出版社.2007.