99秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作宋云云

1、明達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)20092010學(xué)年度信息工程系 系電子信息工程技術(shù)專業(yè)班級(jí)07電信（2）學(xué)號(hào)43073207 課題名稱：99秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作學(xué)生姓名： 宋 云 云 指導(dǎo)教師： 陳 慕 銘 2009年 12月25日99秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作作者：宋云云【摘要】：本論文是設(shè)計(jì)99秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器，它是采用芯片AT89C51的功能并通過(guò)74LS373鎖存段碼后經(jīng)數(shù)碼管顯示，并通過(guò)鍵盤可以任意調(diào)整倒計(jì)時(shí)時(shí)間。它應(yīng)用比較廣泛，通常用于交通燈，體育場(chǎng)地，電子產(chǎn)品等各種領(lǐng)域?！娟P(guān)鍵詞】 AT89C51 74LS373 數(shù)碼管 鍵盤 第一章 方案的論證與選擇一.設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）該倒計(jì)

2、時(shí)器應(yīng)具有基本倒時(shí)功能；（2）具有暫停，復(fù)位功能；（3）時(shí)間可以任意調(diào)整；（4）時(shí)間用數(shù)碼管顯示，初始值為99S,掃描時(shí)間為1MS。二.方案論證方案一：該方案采用單片機(jī)程序設(shè)計(jì)制作，它是利用芯片AT89C51的特殊功能，P3口控制按鍵開關(guān)，當(dāng)按下開關(guān)S1，兩個(gè)數(shù)碼管將顯示99，然后通過(guò)P2.0和P2.1對(duì)控制數(shù)碼管的兩個(gè)三極管進(jìn)行位選，P1口輸出段碼經(jīng)74LS373鎖存來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)復(fù)位、暫停、任意調(diào)整時(shí)間的功能。其系統(tǒng)框圖如圖1所示 圖圖1 方案一系統(tǒng)框圖方案二:該方案采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)，利用555定時(shí)器定時(shí)1S脈沖控制異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS192的CP脈沖，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，

3、并利用數(shù)碼管顯示。下圖2為系統(tǒng)框圖計(jì)數(shù)電路顯 示電 路時(shí) 間秒脈沖產(chǎn) 生圖2 方案二系統(tǒng)框圖方案選擇 第一種方案的電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，時(shí)間精度比較高，而且在軟件編程方面相對(duì)簡(jiǎn)單，第二種時(shí)間精確度不高并且電路復(fù)雜，綜合比較，故選擇第一種方案。第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)一單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分。單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)方框圖，如圖3所示圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用框圖1復(fù)位電路單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便CPU及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位電路工作原理:當(dāng)通電瞬間 穩(wěn)壓電源給電容充電。RESET為復(fù)位輸入端,當(dāng)RE

4、SET引腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí),使單片機(jī)完成復(fù)位操作，隨著電容充電結(jié)束,將使電容與電阻之間將呈現(xiàn)低電平,單片機(jī)復(fù)位結(jié)束。復(fù)位操作的主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)程序存儲(chǔ)器從0000H單元開始執(zhí)行程序。本設(shè)計(jì)主要采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，其電路圖如圖4所示圖4 復(fù)位電路2.時(shí)鐘電路本篇論文選擇的方案中采用的是內(nèi)部振蕩方式。采用內(nèi)部方式時(shí)在XTAL1和XTAL2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器，如圖5所示。圖中C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。振蕩頻率的選擇范圍為1MHz12MHz。圖5 振蕩電路二顯示電路

5、顯示器件有很多種，常用的有發(fā)光二極管，數(shù)碼管，液晶顯示器等，本文采用通用型的LED數(shù)碼管。 1.數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和分類LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已，其結(jié)構(gòu)圖分別如圖6所示，本設(shè)計(jì)使用共陽(yáng)數(shù)碼管。 (a) 共陰結(jié)構(gòu) (b) 共陽(yáng)結(jié)構(gòu)圖6 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)2.顯示驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。本文主要采用動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。由于數(shù)碼管要點(diǎn)亮需要310mA的電流，但單片機(jī)不能提供如此大的電流故需要加74LS373加以驅(qū)動(dòng)，單片

6、機(jī)輸出端引腳的電壓約為5V，如果直接加載到數(shù)碼管上將燒壞數(shù)碼管，因此在這部分電路中一并加限流電阻，根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)限流電阻取100，其電路圖如圖7所示圖7 顯示驅(qū)動(dòng)電路374LS373功能簡(jiǎn)介 74LS373是8D觸發(fā)器，同時(shí)具有鎖存，傳送，高阻三種工作狀態(tài)的寄存器，一般常用于鎖存地址，其功能引腳圖如圖8所示，真值表如表1所示。 表1 真值表 圖8 74LS373引腳圖三鍵控電路鍵盤是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，按照鍵盤按鍵的結(jié)構(gòu)形式，可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。本文主要采用獨(dú)立式鍵盤，此鍵盤控制電路主要是用于調(diào)整時(shí)間，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖9所示。 圖9 鍵盤控制電路3.

7、1 獨(dú)立式鍵盤的掃描識(shí)別原理獨(dú)立式鍵盤就是各個(gè)按鍵是相互獨(dú)立的，分別接一根輸入線，各條輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)，可以判斷哪個(gè)按鍵被按下，若檢測(cè)是低電平則鍵盤閉合。 3.2 獨(dú)立式鍵盤的消抖原理 一般采用觸點(diǎn)式鍵盤，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合及斷開的瞬間，電壓信號(hào)伴隨有一點(diǎn)時(shí)間的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，一般在5-10ms。為保證CPU一次按鍵動(dòng)作，必須消除抖動(dòng)的影響，消除抖動(dòng)的措施有硬件消除和軟件消除。本文根據(jù)抖動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)，采用軟件消抖的方法，主要是在程序中調(diào)用延時(shí)子程序，判斷前后兩次讀值是否相等，相等則為鍵盤閉合，反之鍵

8、盤斷開。四總電路圖總電路圖如圖10所示 圖10 99秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器總電路圖第三章 軟件程序設(shè)計(jì)本次程序設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言，程序包括時(shí)間1S產(chǎn)生模塊，時(shí)間顯示模塊，時(shí)間調(diào)整模塊等。一 程序流程圖 系統(tǒng)程序流程圖如圖10所示。 圖10 程序流程圖二單元程序設(shè)計(jì)1.時(shí)間產(chǎn)生 該部分主要完成時(shí)間基本單位1S鐘的產(chǎn)生，其方法主要通過(guò)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于方式二產(chǎn)生。其對(duì)應(yīng)程序如下。ORG 000BH LJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10 MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV IE,#82HTIMER:DJNZ

9、 R7,A2 MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV R7,#16 DJNZ 20H,A2 MOV 20H,#10 DJNZ 21H,A2 MOV 21H,#10 A2:RETI 2. 時(shí)間顯示該模塊主要作用是完成時(shí)間通過(guò)數(shù)碼管顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)相互交接，對(duì)應(yīng)程序如下：MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY3.時(shí)間調(diào)整該模塊主要作用是完成通過(guò)鍵盤任意調(diào)整時(shí)間

10、，使其實(shí)用性更廣，對(duì)應(yīng)程序如下： M1: JNB P3.3,M1 JNB P3.6,M31 LJMP M3 M31: LCALL DELAY10MS JNB P3.6,M32 LJMP M3 M32: MOV R2,20H CJNE R2,#1,L6 MOV 20H,#10 SJMP M3 L6: DEC 20H MOV 53H,20H M3:JNB P3.7,L81 SJMP L8 L81:LCALL DELAY10MS JNB P3.7,L82 SJMP L8L82: MOV R3,21H CJNE R3,#1,L7 MOV R2,20H CJNE R2,#1, L8 MOV 20H,#1

11、0 MOV 21H,#10 SJMP L8 H2: LJMP Q1 L7: DEC 21H MOV 54H,21H L8: JNB P3.3, M51 LJMP M5M51: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JNB P3.3,H2 LJMP M5三源程序 系統(tǒng)總源程序見 附錄二第四章 電路的安裝與調(diào)試一、硬件調(diào)試按照附錄一的電路圖在面包板上連接好電路，接通電源，測(cè)得單片機(jī)40腳、31腳電壓為+5V，20腳接地，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管也能顯示相應(yīng)的數(shù)值，則證明電路完好。二、軟件調(diào)試 1.顯示調(diào)試 對(duì)程序的顯示模塊單步分析調(diào)試，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管有亂碼的現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是使用了共陰數(shù)

12、碼管，解決方法是換成共陽(yáng)數(shù)碼管，則數(shù)碼管能正常顯示數(shù)值。 2.控制調(diào)試程序運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)按調(diào)整時(shí)間的按鍵無(wú)效，按鍵按下發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管閃而不發(fā)生變化，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鍵盤去抖動(dòng)時(shí)間較短，則在程序中加入更長(zhǎng)的延時(shí)則按鍵恢復(fù)正常使用。 三、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成報(bào)告心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)一個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)到很多有用的知識(shí)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我深深體會(huì)到做一個(gè)電子成品是多么的不容易，它是需要付出很多的艱辛勞動(dòng)。其中包括方案的比較，元器件價(jià)格的比較，成品性能的比較等等諸多因素。但再?gòu)?fù)雜的產(chǎn)品都是從簡(jiǎn)單而來(lái)的，我們只有現(xiàn)在打好基礎(chǔ)，發(fā)揮創(chuàng)新能力，才能與時(shí)俱進(jìn)。同時(shí)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)

13、計(jì)的內(nèi)容都是我們平時(shí)我們書本里涉及到的知識(shí)，可是我發(fā)現(xiàn)自己掌握的并不扎實(shí)，自身存在太多問(wèn)題了，幸好有指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，才能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和工作中不斷地完善自己的不足。當(dāng)今一個(gè)充滿機(jī)遇與智慧的社會(huì)，要想占有一席之地，那么需要有付出艱辛的努力和不怕困難的心理準(zhǔn)備。致謝本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。我非常感謝我的指導(dǎo)老師陳慕銘，老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，更近一步熟練運(yùn)用儀器儀表，熟

14、練的調(diào)試技巧，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向指導(dǎo)導(dǎo)師表示崇高的敬意和衷心的感謝！另外還要感謝系領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)校，給我提供了良好的設(shè)計(jì)環(huán)境，為我們順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)良好的外界環(huán)境！【參考文獻(xiàn)】： 【1】單片機(jī)原理及接口技術(shù) 主編:徐煜明 韓雁 電子工業(yè)出版社 2005.1出版【2】單片機(jī)原理與運(yùn)用 主編:董少明 中國(guó)鐵道出版社 2007.11出版.【3】8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用 主編:吳金戌 沈慶陽(yáng)；清華大學(xué)出版社 2002年出版【4】模擬電子技術(shù) 主編:楊毅德 重慶大學(xué)出版社 2004年出版附錄一

15、:硬件電路圖附錄二:ORG 0000H SJMP START ORG 000BH LJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10 MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV IE,#82H MOV DPTR,#TABLE MOV 20H,53H MOV 21H,54H MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV R6,#0 MOV R7,#16 CLR TR0 A4: MOV A,20H MOVC A,A+DPTr MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H

16、 MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY JNB P3.3,Q11 SJMP Q1 Q11:LCALL DELAY10MS JNB P3.3,M1 Q1:JB P3.0,A4 SETB TR0 A1:JB P3.2, A3 LJMP START A3:JB P3.1,A5 CLR TR0 Q2:MOV P1,30H MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P1,31H MOV P2,#01H LCALL DELAY JB P3.1,Q2 SETB TR0 A5: MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC

17、A,A+DPTR MOV 30H,A MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,21H MOVC A,A+DPTR MOV 31H,A MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY MOV A,#01 CJNE A,21H,A1 MOV A,#01 CJNE A,20H,A1 LJMP S12M1:JNB P3.3,M1 M5：MOV R3,#1 M2: MOV R4,#1 M9: MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#02H LCALL DELAY MOV A,

18、21H MOVC A,A+DPTR MOV P1,A MOV P2,#01H LCALL DELAY DJNZ R4,M9 DJNZ R3,M2 JNB P3.6,M31 LJMP M3 M31:LCALL DELAY10MS JNB P3.6,M32 LJMP M3 M32:MOV R2,20H CJNE R2,#1,L6 MOV 20H,#10 SJMP M3 L6:DEC 20H MOV 53H,20H M3:JNB P3.7,L81 SJMP L8 L81:LCALL DELAY10MS JNB P3.7,L82 SJMP L8L82: MOV R3,21H CJNE R3,#1,L7 MOV R2,20H CJNE R2,#1, L8 MOV 20H,#10 MOV 21H,#10 SJMP L8 H2: LJMP Q1 L7: DEC 21H MOV 54H,21H L8: JNB P3.3, M51 LJMP M5M51: LCALL DELAY10MS LCALL DELAY10MS JNB P3.3,H2 LJMP M5TIMER:DJNZ R7,A2 MOV TH0,#0BDH MOV TL0,#0C0H MOV R7,#16 DJNZ