倒计时器的设计实现 - 图文

单片机课程设计

目录

1 倒计时器设计要求 ................................................... 1 1.1设计要求 .......................................................... 1 1.2开发作用和意义 .................................................... 1 2.单片机 ............................................................. 2 2.1单片机概述 ........................................................ 2 2.1.1 单片机基础 ..................................................... 2 2.1.2 单片机与单片机系统 ............................................. 2 2.1.3 单片机的产生与发展 ............................................. 3 3.硬件设计 ........................................................... 4 3.1 AT89C51的介绍 .................................................... 4 3.2晶振电路 .......................................................... 5 3.3复位电路 .......................................................... 5 3.4 按键电路 ......................................................... 5 3.5 显示电路 ......................................................... 6 3.6 蜂鸣器电路 ....................................................... 6 4.系统调试 ........................................................... 7 4.1系统调试工具 Keil uVision3 ........................................ 7 4.2调试工具PROTEUS .................................................. 7 4.3调试方法 .......................................................... 8 4.4调试的主要步骤 .................................................... 8 5.系统仿真 .......................................................... 10 5.1 proteus仿真 ..................................................... 10 总结 ................................................................ 12 致谢 ................................................................ 13 参考文献 ............................................................ 14 程序 ................................................................ 15

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1 倒计时器设计要求

1.1设计要求

以AT89C51系统单片机为核心器件，组成一个99秒以内任意秒数的倒计时系统，即初值为99秒以内任意秒数，以一秒的速度进行倒计时。

系统有8个LED数码管显示器，选择显示十位、个位，而其余位设置为一直是暗的，没有任何显示。

此倒计时设计能够通过按键倒计时器设定任何不大于99秒的初值，同时设置有开始键、复位键，以达到可以重新设置初值的目的。

1.2开发作用和意义

现在单片机的应用在我们的生活中随处可见，这体现了它的重要性与实用性。它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。本次设计的倒计时器就是采用的微控制计数的方法实现的。

计时器在单片机模块中是比较常见的的一个模块，计时器是一种用数字电路技术实现计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。本次设计的99秒倒计时器是在计时器的基础上设计的，以倒计时器为基础，还可以设计更多对日常生活密切相关的设备，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，都是以计时器为基础的。

通过对基于单片机控制的倒计时器的设计的过程中，让我对单片机的知识有一个初步解，在学习单片机基础知识的同时，结合C语言学习，实现一些简单的功能的设计，做到了主动学习和探索。

本设计不但节约成本，而且功能齐全，不但能实现倒计时器的功能，而且还能实现其他多种功能，如倒计时秒表、定时器等等。而且由于本次这个基于51单片机的99秒的倒计时器无论是硬件方面还是在软件程序设计方面都比较简单，所以还可以通过扩展完成其他的功能，而且功能的相互转换也非常简单。若作为一个部件生产产品，有很大的挖掘价值，也非常有吸引力。

本课题开发的意义在于它既节省了硬件成本，又能实现多功能。既可做倒计时秒表,又可进行定时，还可以通过扩展完成其他功能，而且功能的相互转换也十分简单。对于厂商,有很大的挖掘潜在价值的空间；对于消费者，也有很大的吸引力。

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2.单片机

2．1 单片机概述

单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器CPU(Central processing unit)。随机存储器RAM（Random access memory）。只读存储器ROM（Read only memory）。

中断系统、定时器／计数器以及I\\O（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。为此，称它为单片微型计算机SCMC（Single chip micro computer），简称单片机。

单片机主要应用与控制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器MCU（Micro controller unit）。在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯与“单片机”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其＂嵌入＂的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器EMCU（Embedded micro 2.1.1 单片机基础

根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。通用型单片机是一种基本芯片，他的内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需要。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个在设计的过程，通过用户的进一步设计，才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以其它外围电路的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中，有许多时候是专门针对某个特定产品的，例如电度表和 IC 卡读写器上的单片机等。这种应用的最大特点是针对性强而且数量巨大，为此厂家常与芯片制造商合作，设计和生产专用的单片机芯片。由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经对系统结构的最简化，软硬件资源利用的最优化。 2.1.2单片机与单片机系统

单片机通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生产的，在它上面集成的是一些做为基本组成部分的运算器电路，控制器电路，存储器，中断系统，定时器/计数器以及输入/输出口电路等。但一个单片机芯片并不能把计算机的全部电路都集成到其中，例如组成谐振电路和复位电路的石英晶体，电阻，电容等，这些元件在单片机系统中只能以散件的形式出现。从中可以看到单片机和单片机系统的差别，即：单片机只是一块芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片结构的具有一定应用功能的计算机系统。 通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。

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controller unit）。在单片机的电路和结构中，有许多嵌入式应用的特点。

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2.1.3 单片机的产生与发展 1. 单片机的产生

电子计算机的发展经历了从电子管，晶体管，集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代，第二代，第三代和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展；一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的。

2. 单片机的发展继1971年微处理器的研制成功不久，就出现了单片的微型计算机即单片机，但最早出现的单片机是一位的，1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用和好评，为单片机的发展奠定了坚实的基础，成为单片机发展史上一个重要阶段，其后，在MCS-48成功的刺激下，许多半导体芯片在生产厂商竞相研制和发展自己的单片机系列。到80年代末，世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中包括Motorola公司的6801，6802，Zilog公司的Z-8系列，Rockwell公司的6501，6502等，此外，日本的NEC公司，日立公司等也不甘落后，相继推出了各自的单片机品种。尽管目前单片机的品种很多，但是我过使用最多的是Intel公司的MCS-51单片机系列。MCS-51系列是在MCS-48的基础上于20世纪80年代初发展起来的，虽然它是8位的单片机，但其功能较MCS-48有很大的增强。此外，它还具有品种全，兼容性强，软硬件资料丰富等特点，因此应用愈加广泛，成为比MCS-48更重要的单片机品种，直到现在，MCS-51仍不失为单片机的主流系列。继8位单片机之后，又出现了16位单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表。与MCS-51相比，MCS-96不但字长增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特别是芯片内还增加了一个4路或8路的10位A/D转换器，使其具有A/D转换的功能。纵观单片机近30年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路简单化以及片内存储器容量增加的方向发展。但其位数不一定会继续增加，尽管现在已经有了32位单片机，但使用的并不多。可以预言，今后的单片机将是功能更强，集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便等特点。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。

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3.硬件设计

3.1 AT89C51的介绍

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。 AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，4个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，内部集成看门狗计时器片内时钟振荡器。图3-1为AT89C51在proteus中的引脚图。

19U1XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL2

9RST

29 PSEN30ALE 31EA 1P1.02 P1.13 P1.24P1.3 5P1.4 6 P1.5 78P1.6P1.7AT89C51 图3-1 AT89C51在proteus中的引脚图。

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