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“Single Chip Microcomputer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”(Micro Controller Unit)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Keil C 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Keil C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program file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Minimum Trigger Time 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Keil C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Keil C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。

6 C语言源程序

#include

#include "intrins.h"

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit s1=P1^1;

sbit s2=P1^2;

sbit s3=P1^3;

sbit FLAG=P1^0;

unsigned int j,k,n,c,b,m,flag; //定义变量unsigned int table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f} ; //数码管显示void delay(uchar i) //延时时间为 8i+10

{

for(;i>0;i--);

}

void baojing() //报警函数

{

for(n=20;n>0;n--)

{

FLAG=0;

delay(100);

FLAG=1;

delay(100);

}

}

void main () //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;

}

}

void timer_0() interrupt 1 //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

[1] 余永权.AT89系列单片机应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2002

[2] 沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析. 北京：北京航空航天大学出版社，2003

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[4] 胡汉才.单片机原理及系统设计.北京：清华大学出版社，2002

[5] 何希才.新型集成电路应用实例[M].北京：电子工业出版社, 2002

[6] 马中梅.单片机的汇编语言程序设计.北京：北京航空航天大学出版社，2004

[7] 公茂法.单片机接口实例集.北京：西安电子科技大学出版社，2004

[8]51系列单片机设计实例：北京航空航天大学出版社，2003.3

[9]单片机应用技术北京:中国电力出版社, 2003