基于AT89C51單片機的倒計時

1、單片機課程設計題目：基于AT89C51單片機的倒計時學院：機械與電氣工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化學號：101401010205目 錄1、設計要求42. 工作原理42.1硬件設計5 2.1.1 單片機AT89S515 2.1.2 顯示器件選擇6 2.1.3復位電路8 2.1.4 時鐘電路8 2.1.6 蜂鳴器103、 軟件設計113.1 按鍵流程圖：113.2 定時器流程圖：123.3蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖：133.4主程序流程圖：144、電路仿真15參考文獻16附錄1 電路圖17附錄2 程序17附錄3 元件清單221、設計要求利用AT89C51單片機結合LED顯示器設計一個簡易的倒數計數器，

2、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，該做應當做的事。定時鬧鐘的基本功能如下。l 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，該做應當做的事。音樂聲。程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃動，表示程序開始執(zhí)行，按下操作鍵K1K4動作如下。l K1可調整倒計數的時間160分鐘。l K2設置倒計數的時間

3、為5分鐘，顯示“0500”。l K3設置倒計數的時間為10分鐘，顯示“1000”。l K4設置倒計數的時間為20分鐘，顯示“2000”。按K1鍵則在LED上顯示出設置畫面。此時，若： a. 按操作鍵K2增加倒計數的時間1分鐘。 b. 按操作鍵K3減少倒計數的時間1分鐘。c. 按操作鍵K4設置完成。 附加功能：K5計數開始按鈕。設置定好時間后，按下K5就開始計數，計數完后，發(fā)出一陣音樂，可以按下K5后音樂停.2. 工作原理 倒數計數器所倒數的時間由數字顯示，控制器使用單片機AT89C51。本設計基于單片機技術原理，以單片機芯片AT89C51作為核心控制器，通過硬件電路的制作以及軟件程序的編制，設

4、計制作出一個計數器，包括以下功能：輸出時間，按下鍵就開始計時，并將時間顯示在LED數碼顯示器上。當倒計數為0時，蜂鳴器就發(fā)出音樂聲響等等。該計數器系統(tǒng)主要由計數器模塊、LED數碼顯示器，顯示器模塊、蜂鳴器模塊、鍵盤模塊、復位模塊等部分組成。 2.1硬件設計電路原理圖如圖（2-1）所示。 圖（2-1） 2.1.1 單片機AT89S51AT89S51是一種低功耗高性能的8位單片機，片內帶有一個4KB的Flash在線可編擦除只讀存儲器，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲器技術，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)和51系列單片機兼容。片內的存儲器允許在線重新編程或用常規(guī)的非易失性存儲器編程

5、器來編程。同時已具有三級程序存儲器保密的性能。在眾多的51系列單片機中，要算ATMEL公司的AT89S51更實用，因為它不僅和MCU-51系列單片機指令、管腳完全兼容，而且它將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個芯片上。這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機的程序還可以加密，功能較之89C51更加強大，使用也更加靈活。如圖（2-2）所示 圖（2-2）2.1.2 顯示器件選擇LED數碼管由于其成本低、驅動電路簡單、配置靈活、與單片機接口簡單等諸都優(yōu)點，被廣泛應用于單片機應用系統(tǒng)中。因此我們選用LED數碼管作為顯示器件。數碼管的工作原理如下：數碼管由8個LED發(fā)光二極

6、管組成，外形如圖2-3所示。ag和dp為8個發(fā)光二極管，其中ag用于顯示字符，dp用于顯示小數點。當發(fā)光二極管正向導通時，借著點亮每一段的LED就可以顯示出數字。在數碼管中，若將二極管的陽極連在一起，稱為共陽極數碼管；而若將二極管的陰極連在一起，稱為共陰極數碼管，本設計采用的就是共陰極接法的數碼管。下圖是八段數碼管的引腳：圖2-3 LED引腳圖各段碼位的對應關系如下表：表2-4 段碼位與顯示位對應關系表段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba 表2-4字型和對應的共陰極段碼如下（2-5）表：字型共陰極段碼字型共陰極段碼03FH96FH106HA77H25BHB7CH34F

7、HC39H466HD5EH56DHE79H67DHF71H707H空白00H87FHP73H 表（2-5）2.1.3復位電路當MCS -5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。如圖（2-6）所示： 圖 （2-6） 2.1.4 時鐘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

8、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。時鐘電路如下圖2-7所示。圖2-7時鐘電路原理圖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

9、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。2.1.5 按鍵電路題目中要求通過按鍵來設置定時的時間，并且能為160間的任意時間，根據要求以K1作為第二功能選擇位，來更改時間設置的模式。不按K1時，按下K2、K3、K4分別為定時5分鐘，10分鐘，20分鐘；按下K1后，初始為00分鐘（為方便上下調節(jié)選擇30為初始值），然后再按K2為加1分鐘，按K3為減1分鐘，設置完成好后，按下K5就開始計數。 如圖2

10、-8所示：如圖4所示：圖（2-8）2.1.6 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”表示。單片機驅動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM 輸出口直接驅動，另一種是利用I/O 定時翻轉電平產生驅動波形對蜂鳴器進行驅動。本設計選擇利用I/O 定時翻轉電平產生驅動波形對蜂鳴器進行驅動。利用I/O 定時翻轉電平來產生驅動波形的方式必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉電平產生符合蜂鳴器要求的

11、頻率的波形，這個波形就可以用來驅動蜂鳴器了。比如為2500Hz 的蜂鳴器的驅動，可以知道周期為400s，這樣只需要驅動蜂鳴器的I/O 口每200s 翻轉一次電平就可以產生一個頻率為2500Hz，占空比為1/2duty 的方波，再通過三極管放大就可以驅動這個蜂鳴器了。如圖2-9所示：圖2-93、 軟件設計主程序開始初始化，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，重新設置倒計數時間。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。分別按鍵流程圖和定時器流程圖、蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖、主程序流程圖編寫程序。3

12、.1 按鍵流程圖： 程序開始 否K2按下，送5分鐘給數據顯示K3按下，送10分鐘給數碼管顯示 初始化 開始倒計時是否有按鈕按下K5是否按下，K1按下，設置間按K2加1，按K2減1，所得時間送給數顯示K4按下，送20分鐘給數碼管顯示 是 是 是 3.2 定時器流程圖： 開始初始化P0口和P2口，全置為高電平設定定時器0工作方式給定時器0設初值 （10ms）是否到1S, 開啟定時器0設定倒計時的初值 否 是 時間減1s是否減到0 否 發(fā)出音樂 是 3.3蜂鳴器發(fā)出音樂流程圖：時間到為0音樂停止是否響5次判斷K5是否按下 響音樂 否 否 返回主程序 是 是 3.4主程序流程圖： 開始 設置時間 K5

13、是否按下是否K5按鈕按下音樂響起 時間是否等 于0, 時間開始倒數 減1s 否 是 音樂是否響5次 是 否 否 是 4、電路仿真 用Keil編寫程序，調試成功后，下載到電路中的AT89C51里，可以實現(xiàn)倒計時的功能，如圖（4-1）所示： 圖（4-1） 參考文獻1 萬隆 單片機原理及應用技術 清華大學出版社 20122 胡漢才 單片機原理及其接口技術 清華大學出版社 20103 李慶常 數字電子技術基礎 機械工業(yè)出版社 20094 百度文庫：附錄1 電路圖附錄2 程序LED EQU P0.0 ;LDE被控制p0.0K1 BIT P2.4 ;K1被控制p2.4K2 BIT P2.5 K3 BIT

14、P2.6K4 BIT P2.7K5 BIT P3.0JS EQU 40HBY EQU 41HXL EQU 21HXL0 EQU 35HXL1 EQU 30HXL2 EQU 31HXL3 EQU 32HXL4 EQU 33HXL5 EQU 34HJY EQU 36HORG 0000HLJMP MAITORG 000BHLJMP T0_INTORG 0300HMAIT: MOV SP, #60HSETB 20HSETB P0.0MOV JS,#50MOV XL,#50MOV R1,#00MOV R2,#00MOV R3,#00MOV R4,#00MOV BY,#03JNB K1,LOOP1JNB

15、K2,TIAOLOOP2JNB K3,TIAOLOOP3JNB K4,TIAOLOOP4SJMP MAITQDTIME: MOV TMOD, #01HMOV TH0,#0B1HMOV TL0,#0E0HSETB ET0SETB EAJH: SETB TR0JNB 20H,MAITSJMP JHMAIT5:SJMP MAITLOOP1: LCALL TIMEJB K1,MAITRERI: MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110001BMOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11110010BMOV A,R4MOVC A,A+DP

16、TRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11111100BMOV A,R2MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEJNB K2,D1JNB K3,D2JNB K5,D3SJMP RERIMAIT7: SJMP MAITTIAOLOOP2: SJMP LOOP2TIAOLOOP3: SJMP LOOP3TIAOMAIT: SJMP MAITTIAOQDTIME:SJMP QDTIMED1: LCALL TIME1 JB K2,RERIINC R4CJNE R4,#09H,D4MOV R4,00HINC R1CJNE R1,#06H,D4D9:LCALL FU

17、JNB K3,D2JNB K4,D3SJMP D9TIAOLOOP4: SJMP LOOP4TIAOQDTIME2: SJMP QDTIMETIAOMAIT2: SJMP MAIT7TIAOQDTIME4: SJMP QDTIMEQDTIME3: SJMP QDTIMEMAIT3: SJMP MAIT5D4:SJMP RERID2: LCALL TIME1JB K3,RERIMOV A,R4JZ D5DEC R4SJMP RERID5: MOV A,R1JZ RERIDEC R1LCALL TIME1MOV R4,#09SJMP RERID3: LCALL TIME1JB K5, RERISJ

18、MP TIAOQDTIME2QDTIME2: SJMP QDTIME3TIAOMAIT4: SJMP MAIT3LOOP2: ;定義定時5分鐘LCALL TIMEJB K2,TIAOMAITRERT1: MOV R4,#05MOV A,R4MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110010BMOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11111101BMOV A,#00MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEJNB K5, TIAOQDTIMESJMP RERT1LOOP3:;定義定時10分鐘LCALL TIMEJB K3,TIA

19、OMAIT2RERI2: MOV R1,#01MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110001BMOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11111110BMOV A,#00MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEJNB K5, TIAOQDTIME4SJMP RERI2TIAOQDTIME1: SJMP QDTIME2LOOP4: ;定義定時為20分鐘LCALL TIMEJB K4,TIAOMAIT4RERI3: MOV R1,#02MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110001B

20、MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11111110BMOV A,#00MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEJNB K5, TIAOQDTIME1SJMP RERI3T0_INT: MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110001BMOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11110010BMOV A,R4MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEMOV P2,#11110100BMOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCAL

21、L TIMEMOV P2,#11111000BMOV A,R2MOVC A,A+DPTRMOV P1,ALCALL TIMEDJNZ JS,DS1 DS0: CPL P0.0ACALL DAA1MOV JS,#50MOV TH0,#0B1HMOV TL0,#0E0HRETI DS1:MOV TH0,#0B1HMOV TL0,#0E0HRETIDAA1: MOV A,R2JZ RER1 DEC R2RETRER1: MOV A,R3JZ RER2DEC R3MOV R2,#09RETRER2:MOV A,R4JZ RER3DEC R4MOV R3,#05MOV R2,#09RETRER3: MOV A,R1JZ RER4DEC R1MOV R4,#09MOV R3,#05MOV R2,#09RETRER4: ACALL MAIN1CLR EACLR ET0CLR TR0CLR 20HRET TIME: MOV R6,#2 DI: MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,DI RET TIME1: MOV R6,#200 DI1: MOV R7,#250DJNZ R7,$DJNZ R6,DI1 RET FU: MOV A,R1MOV DPTR,#TABMOV P2,#11110001BMOVC