课程设计--计时提醒器.doc

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课程设计报告

课程名称： 单片机课程设计
题 目： 计时提醒器

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摘要
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。
该实物是一个由两位七段数码管、小键盘和蜂鸣器组成的计时提醒器，它是一个很传统的制作项目，这是因为自14世纪出现第一台沙漏作为早期工厂中的计时器，到近代的机械式计时器，人们一直把计时器看作便利的计时工具。与钟表不同，计时器可以简单地设置一个时间长度，并在这个时间消逝完毕后给人以提示。该实物就是利用单片机和外围器件制作一个21世纪的“沙漏”。
关键词：数码管；开关；单片机

目录
1、设计任务、要求………………………………………………………1
1.1、设计任务………………………………………………………1
1.2、设计要求………………………………………………………1
1.3、发挥部分………………………………………………………1
1.4、创新部分………………………………………………………1
2、方案总体设计与论证…………………………………………………1
3、硬件设计………………………………………………………………2
3.1、单片机最小系统………………………………………………2
3.2、单片机复位电路………………………………………………2
3.3、系统电源………………………………………………………3
3.4、小键盘…………………………………………………………3
3.5、发光二极管……………………………………………………3
3.6、数码管…………………………………………………………4
3.7、整体电路………………………………………………………4
4、软件设计………………………………………………………………6
5、系统仿真与调试………………………………………………………6
5.1、仿真软件简介、调试过程等…………………………………6
5.2、调试与仿真过程图……………………………………………7
5.3、使用说明等……………………………………………………9
6、设计总结………………………………………………………………9
7、参考文献………………………………………………………………10
附录一 源程序……………………………………………………………10
附录二 硬件名称列表……………………………………………………15

1、设计任务、要求
1.1、设计任务
完成一个计时提醒器的设计。
1.2、设计要求
开机时，七段数码管显示“00”，等待输入计时时间，在小键盘输入14秒等。如果输入有误，按“#”键取消重新输入。按“*”键确认，计时提醒器开始工作。两位七段数码管的时间显示单位为秒钟，从00秒开始，每1秒增加1，直到计时完14秒时，二极管发出断断续续的光。在计时过程中，如果按下“#”键则取消计时，系统回到开机时的状态。
1.3、发挥部分
为了使PCB图排版更加良好，减少飞线数量，在小键盘电路部分取消了上拉电阻，简化电路。
1.4、创新部分
在原来的计时器的基础上，为体现创新要求，特添加了一个新功能——提醒器。该提醒器用发光二极管来实现它提醒的功能。

2、方案总体设计
2.1、总体设计框图
设计总体框架图如图所示：

ATLS89C51

发光二极管
键盘输入
SN74LS47N
数码管
2.2、总体方案工作原理
驱动电路的输入端与单片机的I/O口相连（例如P2.7口），当I/O口输出一个高电平时，发光二极管导通，这样，因有电流流过而发出断断续续的提示光。

3、硬件设计
3.1、单片机最小系统
ATMEL公司生产的AT89C52单片机它是硬件电路的核心部分，时钟电路晶振使用12MHz，复位电路采取按键复位方式。具体连接图3.2、LCD液晶显示模块。

单片机系统的时钟电路
3.2、单片机复位电路
如图所示，这里用了一个带开关的复位电路，能更方便的使系统复位，并使复位电路更加可靠。

单片机系统的复位电路

3.3、系统电源
按标准应有5V的电源提供，但为了方便携带和简便，在这里特别用了3节干电池组成的电池盒，提供4.5V的电源电压。单片机的正常工作电压在+4.0V~+5.5V之间，所以4.5V电源电压完全可以。
3.4、小键盘
12键的小键盘是一种比较常用的键盘，一种成熟的12键小键盘，上面有0~9数字键、“*”号键和“#”号键。在现有的条件下自制一个漂亮的键盘比较困难，这里就用了简易的开关组成键盘（这里简化了上拉电阻）。如图所示：

小键盘电路
3.5、发光二极管
如图所示是该实物用的发光二极管，它的正极与200欧姆相连，负极与地相连。

发光二极管电路
3.6、数码管
这里用了两位七段数码管，共阳极。为了方便单片机对这两个数码管进行控制，这里用了两支解码器7447作为接口。P0.0~P0.3所连的是两位数的低位，P0.4~P0.7所连的是两位数的高位。

数码管电路
3.7、整体电路

整体电路

4、软件设计
系统初始设置
和清屏等

扫描10个数字键

组合两个输入的数字并现实

计时开始进行
更新七段数码管显示

蜂鸣器鸣响5次
倒计时结束

程序流程图

5、系统仿真与调试
5.1、仿真软件简介、调试过程等
Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。
5.2、调试与仿真过程图

定时32秒

正在仿真中，16秒

时间到了，发光二极管发光
5.4、使用说明等
（1）“*”号键确定，“#”号键取消，输入一个数字不显示，要输入两个数字才会显示，输入“14”，其实代表的是“41”秒。
（2）任意时候摁下“#”号键，都能立刻取消，数码管显示“00”。
6、设计总结
这是第一次从头到尾都是一个人在努力的作品，其中有很多努力，流过许多汗水，也有很多次想过放弃，就这样吧，但还是一次次的坚持了下来。
从开始的选题，因为熊剑老师说一个课题不能有超过三个人选择一样的，当时因为有事不能及时的选择课题，简单的都被人选择走了，没办法，我只好选择做一个复杂点的计时提醒器。
可以这么说，从考完试到现在，大概有一个星期多一点的时间，这短短一段时间，我感觉学到的东西比之前18个星期加起来都要多的多。
很多的东西都不会，不会怎么办，自学。从开始的编写程序开始，学习郭天祥老师编写的C程序教程，练习编写程序的思路和想法，虽然如此，但最后还是选择了用汇编语言编写，一是因为一个学期以来对汇编语言更加熟悉一点，c语言不是没有学习过，只是现在有点陌生。
后来，好不容易查找各方面资料，最后设计好电路图之后，又开始学习PCB制版软件Altium Designer14 。从朋友那里借了一本书来，每天的任务就是拿着书对着电脑一点点的学习，经常是忘了吃饭。
月底的时候，我又开始学习仿真，从网上找到Protues的教程，跟着网上的老师一点点的学习。但是到我自己仿真的时候，发现电路各种出问题。没办法，因为不知道具体是哪里有问题，只好把偌大一个电路分解成一小块一小块来慢慢仿真调试，这期间就花费了两天的时间，废寝忘食还真有那么点，最后在3号早晨的1点，我终于把问题解决，将原先的汇编程序改了三个地方（我还一直以为是硬件出问题了，害我找了好久= =）。
从3号开始，我到实验室，学着别人的样子，虚心请教，经过多次努力，终于做成功了我人生中的第一块板子，虽然有各种各样的问题和毛病，但我还是很高兴，因为我学到了很多东西。从那开始，我就一直呆在实验室，饭也不吃了就专心做板子，终于在失败了5次之后，终于做出了一块还比较满意的板子。
拿着板子焊了好久，发现焊不下去了，开关的孔设置的太小，引脚完全插不进去，还有单片机的部分引脚铜片太少，完全焊不起来。
虽然有种种的问题和失败，但是我毕竟学到了东西。有很多人对这个课程设计有很多怨恨，还有的人是买的，或是请别人帮忙做，但是我还是很喜欢这次经历的，毕竟我来这里就是为了学东西的，自己不动手，自己不努力，何来的学习的经历，学到东西。

7、参考文献
《51单片机应用从零开始》——杨欣、王玉凤、刘湘黔等编著
《51单片机C语言教程》 ——郭天祥 编著
《Altium Designer 14超级手册》——杨晓琪 等编著

附录1：源程序
ORG 00H
START: //这是系统初始时，显示00和等待按钮按下的程序
MOV P0,#00H;
MOV R0,#2
CLR P2.7
CLR P2.0

SETTING: //这是扫描数字按键的程序段，设置计时时间
CHK_0:
JB P1.0,CHK_1 //扫描数字键0
CALL FILTER
JNB P1.0,$
MOV R1,#0
JMP TIMERSET
CHK_1:
JB P1.1,CHK_2 //扫描数字键1
CALL FILTER
JNB P1.1,$
MOV R1,#1
JMP TIMERSET
CHK_2:
JB P1.2,CHK_3 //扫描数字键2
CALL FILTER
JNB P1.2,$
MOV R1,#2
JMP TIMERSET
CHK_3:
JB P1.3,CHK_4 //扫描数字键3
CALL FILTER
JNB P1.3,$
MOV R1,#3
JMP TIMERSET
CHK_4:
JB P1.4,CHK_5 //扫描数字键4
CALL FILTER
JNB P1.4,$
MOV R1,#4
JMP TIMERSET
CHK_5:
JB P1.5,CHK_6 //扫描数字键5
CALL FILTER
JNB P1.5,$
MOV R1,#5
JMP TIMERSET
CHK_6:
JB P1.6,CHK_7 //扫描数字键6
CALL FILTER
JNB P1.6,$
MOV R1,#6
JMP TIMERSET
CHK_7:
JB P1.7,CHK_8 //扫描数字键7
CALL FILTER
JNB P1.7,$
MOV R1,#7
JMP TIMERSET
CHK_8:
JB P2.1,CHK_9 //扫描数字键8
CALL FILTER
JNB P2.1,$
MOV R1,#8
JMP TIMERSET
CHK_9:
JB P2.2,CHK_AGAIN //扫描数字键9，全都没有按下跳回从数字键0开始扫描
CALL FILTER
JNB P2.2,$
MOV R1,#09
JMP TIMERSET
CHK_AGAIN:
JMP CHK_0
TIMERSET: //这是显示和存储所设定的时间程序段
DJNZ R0,LSB
JMP MSB
LSB:
MOV 30H,R1
JMP SETTING
MSB:
MOV A,R1
SWAP A
ADD A,30H
MOV 31H,A
MOV P0,A
CONFIRM: //这是确认设置时间的程序段
OK:
JB P2.3,CANCEL
CALL FILTER
JNB P2.3,$
MOV A,#00H
JMP TIMING
CANCEL:
JB P2.4,OK
CALL FILTER
JNB P2.4,$
RESTART:
JMP START
TIMING:
MOV P0,A
MIN:
MOV R0,#60
SEC:
MOV R1,#10
SEC_10:
MOV R2,#200
CALL DELAY
DJNZ R1,SEC_10
DJNZ R0,SEC
ADD A,#1
DA A
CJNE A,31H,TIMING

BEEP: //这是提示音程序段，控制蜂鸣器
MOV R2,#5
REPEAT:
SETB P2.7
CALL LONGDELAY
CLR P2.7
CALL LONGDELAY
DJNZ R2,REPEAT
JMP START

DELAY: //0.5ms延时子程序
MOV R3,#248
JNB P2.4,RESTART
DJNZ R3,$
RET
FILTER: //消除开关抖动，30ms延时子程序
MOV R6,#60
F1:
MOV R7,#248
DJNZ R7,$
DJNZ R6,F1
RET
LONGDELAY: //500ms延时子程序
MOV R3,#50
DL1:
MOV R6,#20
DL2:
MOV R5,#248
DJNZ R5,$
DJNZ R6,DL2
DJNZ R3,DL1
RET

END

附录2：硬件名称列表
共阳极数码管2个
ATLS89C51单片机1个
开关13个
发光二极管1个
三极管2N44011个
40P排插1个
16P排插2个
30pF电容2个
10uF电容1个
12MHz晶振1个
470电阻15个
4.7K电阻1个
1K电阻1个
10K电阻1个

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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