倒计时秒表.doc

单片机课程设计

课题：倒计时秒表

系 别：电气与控制工程学院
专 业：
姓 名：
学 号：
成 绩：

河南城建学院
2018年 01月 3日

目录
一, 设计目的 2
二，设计任务及要求 2
三，方案设计 2
四，硬件设计 3
五，软件设计 6
六，仿真及调试 6
七， 设计总结 8
参考文献 9
附录： 9

一, 设计目的
通过课程设计，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。通过做倒计时秒表这个题目，达到对所学知识的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。
任选一款51单片机来做这个倒计时秒表，显示方式可以自选，成品必须可以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等，可以自由设定倒计时时间，并进行倒计时。做好之后可以扩展功能，在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。
二，设计任务及要求
1、可以以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等；
2、可以自由设定倒计时时间（10s、20s、30s···），并进行倒计时；
3、显示方式自选；
4、任选一款51单片机；
5、扩展功能：在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。
三，方案设计
倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几个问题：一，LED如何显示数字0—9；二，如何用单片机来控制LED的显示；三，单片机最小模式下的设计。处理好这些问题此设计才能完整，为此必须先了解LED的显示原理和接线方 图1系统结构框图
法，再了解单片
机的组成原理和控制方法。硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。系统结构框图如图1。
四，硬件设计
1） CPU部分如图2所示 
XTAL1与XTAL2跟时钟振荡模块链接
P0.0-P0.7与排阻相连，做上拉电阻
P1.2口是“设置模式”num 10,num20,num30,num50,num100 
P1.1口是“开始”倒计时端口 
 P1.0口是“暂停”口
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口

图2 CPU引脚接图
2） 时钟振荡模块 
时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个20pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。时钟振荡电路图如图3所示。

图3时钟振荡电路图
3） 数码管显示部分
数码管是一种显示屏，可以通过对其不同的管脚输入相对的电流 并使其发亮，发光从而显示出数字能够显示出时间、日期、温度 等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜，使用简单，在电器，特别是家电领域应用极为广泛。在空调，热水器，冰箱，等等绝大多数，热水器用的都是数码管，其他家电 也用液晶屏与，荧光屏等等。在做倒计时秒表的时候选用的是SMG_2型号的数码管。A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口，如图4所示。

图4数码管显示电路图
4） 蜂鸣器部分如图5所示。
蜂鸣器部分选用的电阻的大小是1K，三极管的型号是9032。9012是现在常用的PNP三极管，放大倍数β一般在160~210之间。PNP型三极管，由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管，称为PNP型三极管。晶体三极管按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。

图5蜂鸣器报警电路图
5） 硬件总体电路图如图6所示。
单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。数码管A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口。

图6硬件总体电路图
五，软件设计
软件流程图，如图7所示。
1）本电路应用TIMER0 MODE 16位计数器的计时中断法。
2）1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000个计时脉冲,方可达到1秒的时间。本设计中，设定中断每次溢出时间50ms。
3）由上式得知，循环20次即可达到1秒定时，即：
N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000
X=65536-5000=15536=3CB0H
4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H，此时第1次只要输入5000个脉冲输入，就会溢出；第2次至第20次，则需每1000000个计时脉冲，定时1秒。
5）上电时，显示60，开始倒数计时按下开关实现复位。
图7软件流程图
六，仿真及调试
Proteus中的仿真如图8所示。
单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。数码管A到DP依次接单片机的的P0.0——P0.7口。

图8仿真图
实物效果图如图9所示。
焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。。电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。

图9实物效果图
七， 设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。
这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
参考文献
[1] 张毅刚，俞洋，刘丹，邓立宝。单片机原理与应用设计，电子工业出版社2015.6
[2] 赵建领，薛圆圆。51单片机开发与应用，电子工业出版社，2009.1
[3]张迎辉 贡雪梅。单片机实训教程，北京大学出版社，2008.6

附录：
#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
uchar code smg_du[]={0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4,0x10,0x30,
0xff}; //断码//数码管位选定义
sbit we2 = P2^5;
sbit we1 = P2^7;
uchar dis_smg[8] = {0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4};
bit flag_500ms;
sbit beep = P2^3;
uchar a_a;
uchar menu_1; //设置参数用
uchar num; // 倒计时数
uchar num_value; // 用做中间的变量
bit flag_num_en ; // 倒计时器开始计时使能标志位
uchar set_num = 30; // 设置倒计时数的启始值
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
/**************数码管位选函数*****************/
void smg_we_witch(uchar dat)
{
switch(dat)
{
case 1 : we1 = 0; we2 = 1; break; //打开个位
case 0 : we1 = 1; we2 = 0; break; //打开十位
}
}
/*************定时器0初始化程序***************/
void time_init()
{
EA = 1; //开总中断
TMOD = 0X01; //定时器0、工作方式1
ET0 = 1; //开定时器0中断
TR0 = 1; //允许定时器0定时
}
/***********************数码显示函数*****************************/

void display()
{
uchar i;
for(i=0;i<2;i++)
{
P0 = 0xff; //消隐
smg_we_witch(i); //位选
P0 = dis_smg[i]; //段选
delay_1ms(1);
}
}
/********************独立按键程序*****************/
uchar key_can; //按键值

void key() //独立按键程序
{
static uchar key_new;
key_can = 20; //按键值还原
P1 |= 0x07;
if((P1 & 0x07) != 0x07) //按键按下
{
delay_1ms(1); //按键消抖动
if(((P1 & 0x07) != 0x07) && (key_new == 1))
{ //确认是按键按下
key_new = 0;
switch(P1 & 0x07)
{
case 0x0e: key_can = 3; break; //得到k1键值
case 0x0d: key_can = 2; break; //得到k2键值
case 0x0b: key_can = 1; break; //得到k3键值
}
}
}
else
key_new = 1;
}
/****************按键处理数码管显示函数***************/
void key_with()
{
if(key_can == 1)
{
menu_1 ++;
if(menu_1 >= 2)
{
menu_1 = 0;
}
}
if(menu_1 == 0) //倒计时器按键操作开始 暂停
{
if(key_can == 2) //开始键
{
flag_num_en = 1;
beep = 0; //打开蜂鸣器
delay_1ms(30);
beep = 1; //关闭蜂鸣器
}
if(key_can == 3) //暂停键
{
flag_num_en = 0;
beep = 0; //打开蜂鸣器
delay_1ms(30);
beep = 1; //关闭蜂鸣器
}
}
if(menu_1 == 1) //设置倒计时器开始数
{
if(key_can == 2)
{
set_num ++ ; // 设置数加
if(set_num > 99)
set_num = 99; //最大加到99
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个数显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10] ; //取十位显示
}
if(key_can == 3)
{
set_num -- ; // 设置数减
if(set_num <= 1)
set_num = 1; //最大减到1
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个数显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10] ; //取十位显示
}
num = set_num; //倒计时数等于设置数
}
}
/******************主程序**********************/
void main()
{
time_init();
num = set_num; //开机显示设置数
while(1)
{
key(); //按键扫描函数
if(key_can < 10)
{
key_with(); //按键执行函数
}

if(menu_1 == 0) //扫描显示倒计时数
{
dis_smg[0] = smg_du[num % 10];
dis_smg[1] = smg_du[num / 10];
if(flag_500ms == 1)
{
flag_500ms = 0;
if(num <= 3)
beep = ~beep;
}
}
if(menu_1 == 1) //在设置的时候十位数闪烁
{
if(flag_500ms == 1)
dis_smg[1] = 0xff;
else
{
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个位显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10]; //取十位显示
}
}
display(); //数码管显示函数
}
}
/*************定时器0中断服务程序***************/
void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value;
TH0 = 0x3c;
TL0 = 0xb0; // 50ms
value ++;
if(value >= 10)
{
value = 0;
flag_500ms = ~flag_500ms;
}
if(flag_num_en == 1)
{
num_value ++;
if(num_value >= 20) //1s钟
{
num --; //倒计数减一次
if(num == 0)
{
beep = 1; //关闭蜂鸣器
num = set_num; //让显示最大数
flag_num_en = 0;
}
}
}
}

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