倒数计数器报告

湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：单片机原理及应用报告题目：倒数计数器学生姓名：吴俊腾所在学院：信息科学与工程学院专业班级：电信1102班学生学号：11430419814072指导教师：廖亦凡黄科2013年12月23日课程设计任务书报告题目倒数计数器完成时间12.23学生姓名吴俊腾专业班级电信1102班指导教师黄科廖亦凡职称学生总体设计要求和技术要点利用AT89C51单片机设计一个简易的倒数计数器，可用来煮方便面、煮开水或小睡片刻等。做一小段时间倒计数，当倒计数为0时，则发出声响通知倒计数终了。(1)显示格式为“分分:秒秒”。(2)用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。一旦按下键则开始倒计数，当计数为0时，发出一阵音乐声。(3)程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，按下操作键K1～K4动作如下。K1—可调整倒计数的时间1～60分钟。K2—设置倒计数的时间为5分钟，显示“0500”。K3—设置倒计数的时间为10分钟，显示“1000”。K4—设置倒计数的时间为20分钟，显示“2000”。工作内容及时间进度安排第15周：周1---周3：立题、论证方案设计周4---周5：程序设计第16周：周1---周3：仿真实验周4---周5：验收答辩课程设计成果1．与设计内容对应的软件程序2．课程设计总结报告摘要单片机自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。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。本实验是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以用倒数的计数器。本设计基于单片机技术原理，以单片机芯片STC89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个计数器，包括以下功能：输出时间，按下键就开始计时，并将时间显示在LED数码管显示器上。当倒计数为0时，蜂鸣器就发出音乐声响等等。该计数器系统主要由计数器模块、数码管显示器模块、蜂鸣器模块、键盘模块、复位模块等部分组成。关键词：STC89C52、键盘、LED数码管显示、蜂鸣器目录课程设计任务书.....................................................2一、项目概述和要求.................................................11.单片机基础知识....................................................................................................12.单片机的发展趋势................................................................................................1二、系统设计.......................................................21.框图设计..............................................................................................................22.设计方案的选择及论证........................................................................................33.电路原理图............................................................................................................44.元件清单................................................................................................................4三、软件设计.......................................................71.程序流程图..........................................................................................................72.工作方式设计........................................................................................................9四、系统的仿真与调试..............................................101.硬件调试............................................................................................................102.软件调试............................................................................................................103.软硬件调试........................................................................................................10五、总结..........................................................11六、参考文献......................................................12附录程序：........................................................131一、项目概述和要求1.单片机基础知识单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。2.单片机的发展趋势单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：一、微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将数码管（LED）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。二、低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。三、主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以89C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以89C51占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WDT、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKWELL公司的R6500。二、系统设计1.框图设计框图设计是为了能够从整体上把握系统的各个大的模块以及各个模块之间的联系。同时罗列出需要主要使用到的各个器件，以方面系统开发中器件的选取。通过框图设计，让设计者从整体上把握系统的开发。本系统设计的框图如下图1所示。复位电路LED数码管AT89C51键盘蜂鸣器图1系统结构框图2.设计方案的选择及论证2.1预置时间方案选择方案一：由于设计要求倒数时间输入可调并译码显示，比较经典的方案是使用8279芯片：40个引脚的8279芯片是由Intel于80年代首先推出的，参考资料较多，应用比较成熟。优点：最为通用，输入时间使用键盘方便、易操作。缺点：元器件多，面积大，电路复杂，需要较好的编程能力才能灵活运用，其综合成本较高，而且本系统只用到其键盘输入单个功能，不能充分利用它的强大功能。方案二：即本设计系统所选方案，由STC89C51为核心芯片，由4X4矩阵键盘输入相应的信息，LED数码管作显示器件。本方案结构简单，成本低。修改方便。2.2提示信号发生电路单片机驱动能力有限，不能直接驱动蜂鸣器，本方案利用三极管作蜂鸣器的驱动器件。2.3电路总体工作流程开电源复位清零设置时间T按输入确认键