智能倒计时器课程设计

1、毕业设计（论文）（2010 届）题目智能倒计时器的设计指导教师院系机械电子与建筑工程学院智能倒计时器的设计院系：机械电子与建筑工程学院 班级：指导老师：姓名：4. 1硬件设计本电路设计以 AT89S51单片机为系统核心，通过对AT89S51的编程加上一些外围电路来完成所要求的所有功能，电路的原理框图如图1所示。该图包括单片机时钟电路、单片机复位电路、控制电路、显示电路、报警电路和单片机等6个部分。*里片枫图1基于单片机的设计参考方案框图4. 1. 1主要单元电路设计1.AT89S51单片机电路设计AT89系列单片机是美国ATME公司继承INTEL公司80C31的核心技术并和自身 先进的闪电存储

2、器(FLASH MEMO)技术相结合而产生的FLASH单片机系列。它是 一种低功耗、高性能、内含4K/8K字节闪电存储器、用CHMO工艺制作的8位单片 机。AT89S51是ATMEL公司的产品，它具有 8位CPU 4个I/O 口，32根I/O 口线，两个16位的定时器/计数器，五个中断源，两个优先级等特点。Pi. o cFl, I EFL. 2 CF1. 3 CP1.4 CXDSI/P1. 5 CMISO/P1 E C SCK/F1. 7 E RST匚 0 匚 TMD/FS. I 匚11FT 0 . r ?. 2 匚 rHTl/P3. 3 CT0/P3. 4 cH/P3. 5 CS CED/P

3、3. T C XTAL2 C KTAL1 E PDIF CUD cI Z 353938斗37536&35734e33g321031ii3012291?142T1526162Z17241$23192220213 Ycc FQ. Q /ADO h PO.l/ACl PO. Z/AD2 PO. 3ME3 PO 4ZAE4 PO 5ZAE5 PO.6/AB63 PO. 7/AB7 Ek/VPF ALE/PHQG PEEKa Pi. 7/115 P2. 6/A14 P2. 5/A13 P2. 47A12 P2 3/111 P2 S/A1O P2. 1?AS P2. 0?A61.主要特性与MCS-

4、51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年全静态工作：0HZ-24HZ三级程序存储器锁定128*8位内部 RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器，5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2 管脚说明VCC供电电压。GND接地。P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个

5、内部上拉电阻的 8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4个TTL门电 流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口： P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出 4个TTL门电流。当P3 口写入

6、“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。AT89S51单片机外围电路设计（1）单片机振荡电路单片机振荡电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保护同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。而时序所研究的则是指令执行中各信号之间的相 互时间关系。1）时钟信号的产生如图2所

7、示，此图为单片机时钟信号的产生电路。电路中的两个电容取30pF,振荡电路中的晶振的频率为11.0592MHz2）引入外部脉冲信号在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入 唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。C1屮吋:i1 1 ubvcbtiC2ITI酹珅I士图2振荡电路（2）单片机复位电路在单片机应用系统工作时，除了进入系统正常的初始化之外，当由于程序运行 出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键进行重新启 动。复位电路是通过外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机便实现复位

8、。复位电路采用上电自动复位；当采用11.0592MHz晶振时，C为22uF，R为1KQ时，断电后上电便能自动复位。如图:2.显示电路的设计与分析在显示电路的设计中，利用了多位Led显示驱动器 MAX7219进行动态显示，max7219是美国MAXIM公司推出的三线串行 8位LED显示驱动器，具有多种显示（可控）方式。其管脚说明与单片机接口电路如图 4-1所示。由AT89S51的P2.0到.P2.2 口输出至MAX7219芯片来控制数码管显示及点亮方式。该电路为动态显示方式，每个数码管轮流点亮1ms,有良好的视觉效果极显示的同步性及可靠性。1盯yMPllulEMl HblW QVb| 心y r*

9、(1h him *(i呵ITI 晒 l!Hl w -丘屉Hl igti*-vi图4-1 MAX7219的管脚说明与显示电路各引脚的功能为:DIN:串行数据输入端DOUT串行数据输出端，用于级连扩展LOAD装载数据输入CLK串行时钟输入DIG0DIG7: 8位LED位选线，从共阴极 LED中吸入电流SEG ASEG G DP7段驱动和小数点驱动ISET :通过一个10k电阻和Vcc相连，设置段电流V+:正电源GND地如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15D12可以与操作 无关，可以任意写入，D11D8决定所选通的内部寄存器地址，D7D0为待显示数据或是初

10、始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是DO,因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见图7。由于51是8位单片机故需要分两次来送数据。图7数据读写时序MAX7219与单片机的连接只需要3条线：LOAD( CS)片选引脚、CLK串行时钟引脚、DIN串行数据引脚。时间倒计时电路的硬件工作原理是：单片机(AT89S51)控制MAX7219芯片来控制显示数码管的倒计时时间。MAX7219的ah端口来控制倒计时时间，DIG3端口控制右边数码管上的十位，

11、DIG2端口控制右边数码管上的个位，DIG1端口控制左边数码管上的十位，DIG0端口控制左边数码管上的个位。DIG 07端口输入高电位时工作，输入低电位时不工作，显示电路框图如图4-2所示。4>ITtn1AJfiTtl*AT39S51图4-2显示电路图3.按键控制电路设计4-3所示:该部分电路主要起人机操作，该电路按键控制部分的电路接线图如图vccR1R3P32 两PIO图4-3按键部分接线图当按S3时可实现设定要倒计时的天数及时间，对S3按一下时，是对第十位的天数设置参数，接着按下 S1，调整天数的十位数的 0 9间的值，按下 S2时是返回设备正常动作状 态。如果想设置个位数的天数时，

12、按下S3键时，在没有按返回键 S2时，再按一下就可以对个位数的天数设置。其余设置与上述步骤一样。4 LED显示器的设计LED显示器有共阴和共阳两种接法。当选共阴极接法的LED显示器时，所有发光二极管的阴极连在一起接地，当某个发光二极管的阳极加入高电平时，对应的二极管点亮，加入低电平对应 的二极管熄灭。LED（ Light Emitting Diode）是发光二极管的缩写，通常所说的LED显示器是由七个发光二极管组成，按“日”字形排列，也称七段LED显示器。此外，显示器中还有一个圆点型的发光二极管，表示小数点，图中以dp表示。LED数码显示器的字形（段）码表如表 1所列：表1 LED数码显示器的

13、字形（段）码表字形码字形码字形码字形码显示字形（共阳极）（共阴极）显示字形（共阳极）（共阴极）0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8RH71H7F8H07H熄灭FFH00H880H7FH系统选用共阴极的LED显示器，所有发光二极管的阴极连在一起接低电平，当某个发光 二极管的阳极加到高电平时，对应的二极管点亮，而加低电平的则不亮。4. 2软件设计系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各项功能。程序是在 WINDOWS XP境下采用keil软

14、件编写的，并在Proteus仿真软件中仿真的。4. 2. 1主程序的设计主程序首先对片内RAM地址单元进行初始化定义，初始化完后调用显示子程 序，实现对数码的显示，接着开启中断与定时器，来完成系统的各项功能。程序的 具体流程图如图5所示。图5主程序流程图4. 3. 3硬件安装与调试在硬件安装于调试过程中总体来讲还算顺利，在布线工作都完成的情况，把编写好 的程序通过烧录器把程序烧入到 AT89S51芯片中，最后把芯片插入已焊好的芯片 槽。通电时发现系统的显示电路显示乱码。问题进行分析可以确定为两个方面。1.单片机的复位电路部分没有接好，单片机不工作；2.系统的软件编写可能I/O口与接好的硬件电路

15、的口不一致。经过我的再三检查，后面发现原来把单片机的 P1 口当成了单片机的P2 口接了 啊，因此单片机工作时，P1 口输出全部为高电平，因此硬件运行时，出现全部点 亮。经过更改硬件电路后，再接通电源，硬件设备能正常运行。5总结评价在这次独立设计和制作的过程中使我提高了各方面的能力，当在对单片机编程的时 候，通过自己的思考和努力，提高了自己的编程能力。现时也使自己提高了模拟电 路的知识，同时也掌握了模拟电路和单片机电路的综合设计知识。而且在对论文撰 写的过程中也提高了自己的文字处理能力。通过这次设计使自己在各方面都有所提高的同时，也发现了自己的不足之处。比如 对文章格式的更改等问题还存在着不足

16、的地方。在以后的工作和学习中我会更加努 力继续学习，争取改善自己的不足之处，使自己成为一个对社会有用的人才。致谢本论文是在老师的精心指导下，经过本人努力完成的。在本课题的设计过程中，不论是 制定方案，软硬件的设计，还是最后论文的编写工作，都得到了各位老师悉心的指导和帮助， 老师们治学严谨的态度、渊博的知识，给本人留下了深刻的印象，对本人今后的工作、学习和 生活产生了深远的影响。在此，向老师们致以衷心的感谢。参考文献1 谢自美电子线路设计实验测试（第 3版）华中科技大学岀版社，20062 赵晓安.MCS-51单片机原理及应用.天津：天津大学出版社，2005，063 李广第单片机基础（第 3版）北京：北京航空航天大学出版社，20064 夏继强单片机实验与实践教程北京：北京航空航天大学岀版社，20065徐惠