倒數計數器單片機課程設計

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文檔簡介

1、　　《單片機原理及應用》　　課程設計報告　　題目：倒數計數器　　專業(yè): 電氣工程及其自動化 　　班級： 10電氣 </p&

2、gt;　　學生姓名: 　　學號: 　　指導教師： 　　時間： 2013 年 6月 19日----20 13 年 6月 28 日<b&

3、gt;　　目錄　　第一章設計題目分析、方案及元器件選擇3　　1.1設計任務及要求3　　1.2 方案選擇4　　1.3 元器件選擇4　　第二章系統(tǒng)電路設計5

4、;　　2.1 設計說明5　　2.2 部分硬件方案論述5　　2.3 硬件連接圖6　　2.4 元件清單7　　2.4.1 AT89C51芯片7　　2.4.2 字符型LCD16028

5、;　　2.4.3 晶振電路10　　2.4.4 按鍵控制模塊11　　2.4.5 其他元件12　　2.5 繪制過程中遇到的問題及解決辦法13　　第三章系統(tǒng)軟件設計14　　3.1 軟件設計14

6、　　3.2 編程過程中遇到的問題及解決辦法15　　第四章連接調試16　　4.1 系統(tǒng)的仿真與調試16　　第五章心得體會17　　參考文獻19

7、;　　附錄19　　設計題目分析、方案及元器件選擇　　1.1 設計任務及要求　　設計任務：利用AT89C51單片機結合LED顯示器設計一個簡易的倒數計數器，可用來煮方便面、煮開水或小睡片刻等。做一小段時間倒計數，當倒計數為0時，紅色LED燈閃爍，通知倒計數終了，該做應該做的事。</p&

8、gt;　　設計要求：定時鬧鐘的基本功能如下。　　● 顯示格式為“分分：秒秒”。　　用4個按鍵操作來設置當前想要倒計數的時間。一旦按下鍵則開始倒計數，當計數為0時，發(fā)出一陣音樂聲。　　程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃爍，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1～K4動作如下。<

9、;p>　　● K1--可調整倒計數的時間1～60分鐘。　　● K2--設置倒計數的時間為5分鐘，顯示“0500”。　　● K3--設置倒計數的時間為10分鐘，顯示“1000”。　　● K4--設置倒計數的時間為20分鐘，顯示“2000”。　　按下K1鍵則在LED上顯

10、示出設置畫面。此時，若：　　按操作鍵K2--增加倒計數的時間1分鐘。　　按操作鍵K3--減少倒計數的時間1分鐘。　　按操作鍵K4--設置完成　　本題可以考慮用LCD來實現，則顯示更加清楚。　　可擴充功能：<

11、/b>　　● 增加時鐘及鬧鈴功能　　● 增加秒表計數功能。　　● 增加萬年歷顯示“年月日”。　　● 增加多組倒計數功能。　　1.2 方案總體思路　　用單片機8051控制程序執(zhí)行，通

12、過LCD動態(tài)掃描來顯示倒計時，每次執(zhí)行中斷時判斷計時是否繼續(xù)倒計時。同時通過按鍵掃描的方式來判斷是否有輸入更改倒計時的控制信息，通過8051的處理來達到對倒計時的更新，當倒計時結束時，驅動蜂鳴器發(fā)出一首音樂。　　1.3 元器件選　　音樂倒數計數器倒數所用到的元件有：單片機芯片AT89C51、LCD1602液晶顯示、

13、蜂鳴器、LED燈、按鍵、電阻、電容、晶振等。　　系統(tǒng)電路設計　　2.1 設計說明　　音樂倒數計數器倒數的時間通過數字顯示，控制器使用單片機AT89C51。該計數器系統(tǒng)主要由計數器模塊、LCD顯示器模塊、蜂鳴器模塊、鍵盤模塊、復位模塊等部

14、分組成?？傮w設計方框圖如圖1所示。　　圖1 總體設計方框圖　　2.2部分硬件方案論述　　◆LCD1602顯示方式的方案比較。　　方案一：采用花樣顯示，花樣顯示是指LCD顯示某一屏字符時，采取從左到右或者是從右到左的整屏移動的顯示方式。在這種顯示方式下，給人的感覺就是程序是

15、在執(zhí)行的，同時如果控制好了移動一屏的時間間隔的話，在整體視覺上可以達到很好的效果。　　方案二：采用靜態(tài)顯示，靜態(tài)顯示是指LCD顯示某一屏字符時，時鐘保持當前字符的顯示，不使用移屏顯示。便于控制，同時能夠滿足正常的顯示效果。　　由于在顯示中存在播放時間的動態(tài)變化，這樣的話，即使是不產生整屏移動，也能給人動態(tài)感，也易于控制?；谝陨细鞣N特點，我選擇了方案二。

16、　　2.3 硬件連接圖　　電路硬件連接圖主要以單片機芯片AT89C51作為核心控制器，由字符型LCD1602顯示器、LED-RED燈、按鍵控制模塊以及其他元件（電容電阻元件、電解電容元件）等組成。且按鍵控制模塊設計中使用單個按鍵實現單個功能，控制方式實現較簡單。硬件連接圖如圖2所示。　　圖2 電路硬件連接圖&l

17、t;/p>　　元件清單　　2.4.1 AT89C51芯片　　AT89C51芯片圖如下圖3所示。　　圖3 AT89C51芯片圖　　主要性能：<

18、;p>　　與MCS-51單片機產品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、 1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 、三級加密程序存儲器、 32個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數器八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數據指針、掉電標識符。　　功能特性描述：<

19、;/p>　　AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C51為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89C51具有以下標準

20、功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16 位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89C51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8

21、位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。　　2.4.2 字符型LCD1602　　字符型lcd1602如下圖4所示。　　圖4 LCD1602圖　　1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。VCC(15腳)和地線GND(

22、16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，各引腳符號及其功能表如下表1所示。　　表1 LCD各引腳及其功能表　　2.4.3 晶振電路　　時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)穩(wěn)定性。常用的

23、時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。　　單片機必須在時鐘的驅動下才能工作。在單片機內部有一個時鐘振蕩電路，只要外界一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元，決定單片機的工作速度。本系統(tǒng)使用的是內部時鐘方式。晶振電路如下圖5所示。　　圖5 晶振電路圖&l

24、t;p>　　一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產生幅度為3V左右的正弦波時鐘信號，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個電容C1、C2的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進行微調。本系統(tǒng)的C1、C2的值為30pf。　　單片機在工作時，有內部振蕩器產生或由外直接輸入的送至內部控制邏輯單元的時鐘信號的周期稱為時鐘周期。其大

25、小是時鐘信號頻率的倒數，f表示。圖5-2中的時鐘頻率為12MHz，即f=12MHz，則時鐘周期為1/12us。　　2.4.4 按鍵控制模塊　　按鍵用于控制數碼顯示、LCD顯示、揚聲器等模塊的工作。通過掃描按鍵是否按下，來設定各模塊的工作情況，使各模塊可以在按鍵的控制下，有序地進行工作。設計中使用單個按鍵實現單個功能，屬于較為簡單的控制方式，在多功能系統(tǒng)設

26、計的試驗中我們使用四個按鍵分別與單片機的p1.0、p1.1、p1.2、p1.3相連。通過按下相應的按鍵來處理相應的程序。如下圖6所示。　　圖6 按鍵控制模塊圖　　2.4.5 其它元件　　其它元件圖如下圖7所示。　　圖7 其他元件圖&l

27、t;/p>　　繪制中遇到的問題及解決辦法　　在繪圖的過程中主要出現的問題是有些元器件在protues中找不到，出現這樣的問題是對protues軟件的應用不是很熟悉，當遇到找不的元器件時，就只有通過網絡來查找。　　系統(tǒng)軟件設計　　3

28、.1軟件設計　　音樂倒數計數器軟件設計部分包括程序流程圖以及源程序。主程序開始初始化，然后掃描鍵盤、復位電路和計數器。當鍵盤按鍵有按下時，調整計數器值，LCD顯示新值。當復位鍵有按下時，計數器復位為初值，重新倒計數。當計數器值倒計為0時，蜂鳴器發(fā)出聲音，計數器停止倒計，程序結束。流程圖如圖8，圖9及圖10所示，源程序見附錄。<b

29、>　　圖8 主程序流程圖　　圖9 LCD顯示流程圖圖10 按鍵流程圖 　　3.2 編程過程中遇到的問題及解決辦法　　編寫的源程序見附錄所示。在編程的過程中，遇到了如下問題：　　按鍵的設置，怎樣設置按鍵滿足題目要求。&

30、lt;/p>　　蜂鳴器的鈴聲設置，在倒數的時間到了后鈴聲響，怎么在程序中編寫等問題。　　解決辦法是同過網絡和向老師請教幫助解決問題，如音樂鈴聲是通過載入不同的計數初值，產生頻率不同的方波，輸入到蜂鳴器（SOUNER）中，使其發(fā)出頻率不同的聲音。本設計中單片機晶振為1.0592MHz，通過計算各音階頻率，可得1、2、3、4、5、6、7共7個音應賦給定時器的初值為6458

31、0、64684、64777、64820、64898、64968、65030。在此基礎上，可將樂曲的簡譜轉化為單片機可以“識別”的“數組譜”，進一步加入對音長、休止符等的控制量后，可以實現音樂的播放。　　連接調試　　4.1系統(tǒng)的仿真與調試　　本設計主要進行軟硬件聯調，軟硬件聯調

32、是指把調試無誤的軟件程序加載進單片機芯片內部，通上電源后，檢查是否有預期的顯示器倒數計數以及蜂鳴器報警的效果，如果沒有則需要檢測軟件是否在實現功能上有欠缺即程序加載是否有問題，調試前必須保證源程序準確無誤，調試結果如圖11。　　圖11 系統(tǒng)的仿真與調試圖　　第五章心得體會

33、　　參考文獻　　單片機原理及應用技術清華大學出版社（萬隆巴奉麗主編）　　單片機原理及接口技術第三版（李朝青編）　　單片機C語言程序設計完全自學手冊（郭惠吳迅編）　　基于Proteus的單片機系統(tǒng)設計與仿真實例（蔣輝平周

34、國雄編）　　http://wenku.baidu.com/view/19799cbb1a37f111f1855b12.html　　附錄　　源程序如下：　　#include<reg52.h&

35、gt;　　#include<intrins.h>　　#define time 100　　#define uint unsigned int　　#define uchar unsigned char　　uint t,fl

36、ag,flag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5,minute,second=60;　　uchar num,j,i,k=0;　　uchar code dis[]=" 00:00";　　uint code table1[]={64580,64684,647

37、77,64820,64898,64968,65030};　　sbit key1=P1^0;　　sbit key2=P1^1;　　sbit key3=P1^2;　　sbit key4=P1^3;　　sbit P1_4=P1^4;&l

38、t;/p>　　sbit RS=P2^0;　　sbit RW=P2^1;　　sbit E=P2^2;　　sbit led_red=P2^3;　　void write_time(uint addr,uint date);&l

39、t;p>　　//延時函數　　void delay(uint z)　　{　　uint x,y;　　for(x=z;x>0;x--)

40、;　　for(y=110;y>0;y--);　　}　　//延時1S　　void delay1(void)　　{

41、　　uchar a,b,c;　　for(c=13;c>0;c--)　　for(b=247;b>0;b--)　　for(a=142;a>0;a--);　　_nop_();&

42、lt;p>　　}　　//1602寫命令函數　　void write_com(uchar com)　　{　　RS=0;<p&

43、gt;　　P3=com;　　delay(5);　　E=1;　　delay(10);　　E=0;&

44、lt;p>　　}　　//1602寫數據函數　　void write_date(uchar date)　　{　　RS=1;<

45、p>　　P3=date;　　delay(5);　　E=1;　　delay(10);　　E=0;

46、　　}　　//按鍵1處理函數　　void KEY1()　　{　　while(flag1)<

47、;b>　　{　　if(key2==0)　　{　　delay(time);　　if(key2==0)　　{

48、　　if(minute<=59)　　minute=minute+1;　　write_time(7,minute);　　}　　}

49、　　if(key3==0)　　{　　delay(time);　　if(key3==0)　　{　　if(minute>0)&l

50、t;p>　　minute=minute-1;　　write_time(7,minute);　　}　　}　　if(key4==0)

51、　{　　delay(150);　　if(key4==0)　　{　　flag1=0;　　flag =1;</b&

52、gt;　　TR0=1;　　}　　}　　}　　}</b&

53、gt;　　//按鍵2處理函數　　void KEY2()　　{　　minute=5;　　write_time(7,mi

54、nute);　　while(flag2)　　{　　if(key4==0)　　{　　delay(time);　　i

55、f(key4==0)　　{　　flag2=0;　　flag =1;　　TR0=1;<p&g

56、t;　　}　　}　　}　　}　　//按鍵3處理函數<

57、p>　　void KEY3()　　{　　minute=10;　　write_time(7,minute);　　while(flag3)　　{<

58、/p>　　if(key4==0)　　{　　delay(time);　　if(key4==0)　　{　　fla

59、g3=0;　　flag =1;　　TR0=1;　　}　　}

60、　　}　　}　　//按鍵4處理函數　　void KEY4()　　{　　minu

61、te=20;　　write_time(7,minute);　　while(flag4)　　{　　if(key4==0)　　{<

62、;p>　　delay(150);　　if(key4==0)　　{　　flag4=0;　　flag =1;<

63、;b>　　TR0=1;　　}　　}　　}　　}　　v

64、oid write_time(uint addr,uint date)　　{　　uint ge,shi;　　ge=date%10;　　shi=date/10;　　write_com(0x80+

65、addr);　　write_date(0x30+shi);　　write_date(0x30+ge);　　if(addr==7&&date==0)　　j=1;　　if(j==1

66、&&addr==10&&date==0)　　{　　flag0=1;　　TR0=0;　　TR1=1;</

67、b>　　flag5=1;　　}　　}　　//初始化函數　　void in

68、it()　　{ 　　P1=0xff;　　RW=0;　　write_com(0x38);　　write_com(0x0

69、c);　　write_com(0x06);　　write_com(0x80);　　TMOD=0x11;　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256;<

70、p>　　TH1=0xfc;　　TL1=0x44;　　ET1=1;　　ET0=1;　　EA=1;&

71、lt;/b>　　flag0=1;　　for(num=0;num<12;num++)　　{　　write_date(dis[num]);　　de

72、lay(20);　　}　　}　　void start()　　{　　if(key1==0)&l

73、t;p>　　{　　delay(time);　　if(key1==0)　　{　　flag0=0;<b&

74、gt;　　flag1=1;　　KEY1();　　}　　}　　if(key2==0)<b&g

75、t;　　{　　delay(time);　　if(key2==0)　　{　　flag0=0;　　flag2=1;<

76、;/b>　　KEY2();　　}　　}　　if(key3==0)　　{&

77、lt;/p>　　delay(time);　　if(key3==0)　　{　　flag0=0;　　flag3=1;

78、;　　KEY3();　　}　　}　　if(key4==0)　　{<p

79、>　　delay(150);　　if(key4==0)　　{　　flag0=0;　　flag4=1;<b

80、>　　KEY4();　　}　　}　　}　　void write_time0()<b&

81、gt;　　{　　minute=minute-1;　　write_time(7,minute);　　write_time(10,59);　　flag=0; 　　}<

82、;/p>　　void counter()　　{　　if(t==20)　　{　　led_red=led_red^1;</p&g

83、t;　　if(flag==1)　　write_time0();　　t=0;　　second=second-1;　　write_time(10,second); 　　if(

84、k==1&&second==59)　　{　　if(minute>0) 　　minute=minute-1;　　write_time(7,minute);<b&

85、gt;　　}　　if(second==0)　　{　　k=1;　　second=60;　　}&l

86、t;/p>　　}　　}　　int main()　　{　　init();

87、　　while(1)　　{　　while(flag0)　　start();　　counter();

88、;　　while(flag5)　　{　　delay1();　　i++;　　if(i>7)&

89、lt;p>　　i=0;　　}　　}　　return 0;　　}</p&

90、gt;　　void inter0() interrupt 1　　{　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256;　　t++;

91、;　　}　　void initer1() interrupt 3　　{　　TH1=table1[i]/256;　　TL1=table1[i]%256;&l

92、t;/p>　　P1_4=~P1_4;　　if(key4==0)　　{　　delay(100);　　if(key4==0)　　{

93、　　TR1=0;　　flag5=0;　　k=0;　　j=0;

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