倒计时系统设计

河南农业职业学院专科毕业设计（论文）题目倒计时系统设计学生姓名专业班级所在系指导教师II倒计时系统设计摘要：本论文针对倒计时系统的设计的需求，介绍了MCS-51单片机的部分基本原理，如51单片机的接口功能、中断、定时器等等。倒计时系统需要用到锁存器、矩阵键盘、LED数码显示器等主要模块，通过不同的模块之间相互作用，完成倒计时的初步硬件结构。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，即采用KeiluVision3软件程序进行译码。关键词：倒计时器/单片机/矩阵键盘/KeiluVision3/LED数码显示器IIITHEDESIGNOFCOUNTDOWNSYSTEMABSTRACT：Thispaperfocusesontheneedsofthecountdownsystemdesign,introducedtheMCS-51MCUofsomeofthebasicprinciples.Suchasthe51single-chipinterfacefunctions,interrupt,timerandsoon.Countdownsystemneedstouselatch,matrixkeyboard,LEDdigitaldisplayandothermajormodules,throughinteractionbetweendifferentmodulestocompletetheCountdowntotheinitialhardware.ThecountdowndeviceintheLEDdigitaldisplay,Inordertosimplifythecircuit,reducecosts,weadoptasoftware-basedinterfacemethod,namelyusingKeiluVision3softwareprogramfordecoding.KEYWORDS：Counter-down,SCM,Matrixkeyboard,KeiluVision3,LEDdigitaldisplay目录中文摘要.........................................................II英文摘要........................................................III目录……………………………………………………………………………..III第一章引言.......................................................21.1课题开发的作用及意义.................................-0-1.2发展方向.............................................-0-第二章原理设计................................................-2-2.1设计任务与要求.......................................-2-2.2方案设计与论证.......................................-2-2.3系统框图.............................................-2-第三章器件的选择及介绍........................................-4-3.1单片机AT89S51.........................................-4-3.1.1主要功能特性.....................................-4-3.1.2AT89S51的引脚说明................................-4-3.1.3单片机定时器的使用...............................-7-3.2显示器件选择...........................................-7-第四章硬件电路的设计.........................................-10-第五章各部分电路介绍.........................................-11-5.1复位电路..............................................-11-5.2时钟电路..............................................-12-5.3按键电路..............................................-13-5.4蜂鸣器电路............................................-13-5.5数码管显示电路........................................-14-第六章软件设计与流程图.......................................-16-6.1倒计时器主程序流程图................................-16-6.2定时器0的中断程序流程图............................-17-6.3定时器1的中断程序流程图............................-18-第七章PCB制板图及仿真图......................................-20-7.1PCB制板图............................................-20-7.2整体电路仿真图以及仿真结果分析........................-21-第八章安装与调试.............................................-23-8.1电路安装..............................................-23-28.2电路调试..............................................-23-8.3性能测试与分析........................................-23-结束语........................................................-24-致谢........................................................-25-参考文献......................................................-26-附录........................................................-27-第一章引言1.1课题开发的作用及意义随着社会的发展人们对时间的要求越来越精确，而倒计时的应用也越来越广泛比如；奥运会开幕式的倒计时，篮球比赛的倒计时器，还有爆破时用的倒计时器等等。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。本次设计的最大时间为365天，此次设计倒计时器为基础，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365天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。1.2发展方向倒计时系统的任务，就是对某一设定日期进行倒数，在显示屏显示当前距离设定日期的时间；广泛应用于重大的节日或活动，以增强人们的关切程度和紧迫感-1-倒计时系统的开发在国内起步于80年代初期，至今已得到广泛的发展和应用。期间，随着新材料技术、电子传感技术、数字通信技术、控制技术、微计算机技术、软件技术和网络技术的迅速发展，监测系统还朝着网络化、社会化、光缆传输、总线结构等方面发展。而且随着超大规模数字集成电路、单片机技术的飞速发展，利用单片机及其它外围芯片实现对瓦斯的监测成为一种可能，并且成为一种发展趋势。它具有体积小、操作简单、携带方便、功能较齐全等优点，而且性能价格比也很高，应用前景非常广泛。-2-第二章原理设计2.1设计任务与要求本项目是由单片机接收小键盘设定倒计时时间，倒计时时间最大范围是365天，由显示模块数码管显示剩余时间。显示格式为XXX.XX.XX..XX，分别对应天，时，分和秒，精确到1秒的整数倍。倒计时时间到，则由蜂鸣器发出报警声。2.2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，以下是两个设计方案。方案一：基于AT89S51单片机的LCD液晶显示模块1602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，LCD1602液晶作为显示模块来显示剩余的时间。方案二：基于AT89S51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。方案比较：通过以上两个方案，我们发现，方案二总体比方案一好。首先方案一虽然硬件电路简单，但造价较高，且在编写程序实现所要求的功能时较难，而方案二所用的显示模块是比较熟悉的数码管，编写程序是相对容易，且电路造价不高，因此，综合考虑之后决定采用方案二。2.3系统框图-3-AT89S51按键电路模块复位电路晶振电路模块数码管显示电路模块蜂铃器LED数码管倒计时器以AT89S51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，晶振电路，时钟电路以及蜂鸣器电路等组成。倒计时的总体框图如下图1-1所示：图1-1倒计时总体框图有图1-1可以看出该系统的硬件部分设计是以单片机系统为核心，用于整个设计的数据处理及控制显示电路，由蜂铃器组成的报警电路的正常工作。在这里我们选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89S51，该种单片机与以往所采用的AT89C51相比新增加了很多功能，性能有了较大提升，片内4K的FLASH存储空间也能满足我们设计的要求，价格较之AT89C51基本不变甚至更低。-4-第三章器件的