单片机原理及其应用课程设计
课 题： 基于AT89C51单片机的LED设计数字倒计时器
专 业： 电气工程及其自动化
班 级： 2013 级 4班
学 号：
姓 名：
设计日期： 2015年6月6日至2015年6月19日
成 绩：
AT89C51单片机LED数字倒计时器设计报告
一、设计目的
掌握51单片机最小系统的设计；
2.掌握按键电路设计，LED使用数字管；
3、掌握C51编程方法。
4.培养我们的团结合作能力。
5.锻炼我们的实践能力。
二、设计要求
基于AT89C51单片机的LED具体要求如下：
(1)LED数字管显示倒计时间。
(2)倒计时过程中可设置多个闹钟，倒计时值倒计到设定值时可发出2个闹钟s报警声。(K1设置小时，K2设置分钟，K3设置秒钟，K4完成退出)
(3)倒计时可以通过按钮设置。倒计时初始值范围为24:00:00~在00:00:60之间，用户可据需要设置，设置成功后复位初始值为成功设定值。
三、具体实现设计
1、设计原理
(1)LED主要由数字倒计时器组成AT89C51单片机、晶振电路、复位电路、按键电路、数字管电路、蜂鸣电路(如图1所示).1)。
数码管电路
晶振电路
AT89C51
复位电路
蜂鸣电路
按键电路
图1.1 LED数字倒计时器系统设计框图
(2)手绘草图
2、系统设计
(1)晶振电路分析
a.晶振电路原理：
晶体振动是通过电激励产生固定频率的机械振动，振动产生电流反馈给电路，电路接收反馈 放大信号后，再次使用放大的电信号来激发晶体振动的机械振动，晶体振动将振动产生的电流反馈给电路。当电路中的激励电信号与晶振标称频率相同时， 道路可输出信号强、频率稳定的正弦波。整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。
b.晶振电路的特点：
晶振是石英振荡器的缩写，英文名称Crystal，晶体振动分为有源晶体振动和无源晶体振动，其作用是在电路中产生振荡电流，发出时钟信号。它是时钟电路中最重要的部件，其作用是方向IC其他部件提供基准频率，就像一个尺子，工作频率不稳定会导致相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺的不断改进，晶体振动的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，不易出现故障，但在选择时仍可注意晶体振动的质量。
图1.二晶振电路原理图
(2)分析复位电路
a.复位电路原理
复位信号在系统电源稳定后提供复位信号。为了可靠起见，在电源稳定后，需要一定的延迟才能取消复位信号，以防止电源开关或电源插头分合过程中的抖动影响复位。RC复位电路可以实现上述基本功能，但不能解决电源毛刺和电源缓慢下降（电池电压不足）的问题，并进行调整 RC 常数变化延迟会使驱动能力变差。左侧电路为高电平复位，右侧为低电平， 复位按钮为手动复位开关，可避免高频谐波对电路的干扰。
b.复位电路的作用：
复位电路是保证微机系统电路稳定可靠工作的重要组成部分。复位电路的第一个功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是一个时序数字电路，它需要一个稳定的时钟信号，所以只有当电源上电时VCC超过4.75V低于5.25V当晶体振荡器稳定工作时，复位信号被删除，微机电路开始正常工作。
图1.3 复位电路原理图
(3)按键电路分析
a.按键电路原理：
按键B1/B2/B3/B4断开时，P1.0/P1.1/P1.2/P1.3.高电平输入；按键
B1/B2/B3/B4闭合后，P1.0/P1.1/P1.2/P1.输入为低电平。每次按下按钮，都会有低电平，单片机会计数低电平，从而调整定时间。由于按钮是机械触点，当机械触点断开或关闭时，会有抖动，这完全可以感应到计算机，因为计算机处理速度为微秒，机械抖动时间至少为毫秒。你只按了一次按钮，但计算机已经执行了多次中断的过程。如果执行次数只是奇数次，结果正如你所料，如果执行次数是偶数次，那就错了，所以你必须使用延迟程序来消除按钮的抖动。
b.按键电路的作用：
每次复位后，三两位数字管全部显示为0，与P1.0相接的按钮B1.每次按下一次，就会产生低电平，单片机会计数一次，从而调整倒计时的小时，B2.调整分钟，B调整秒，用这三个按钮分别控制数显示倒计时的小时、分钟和秒。与这三个按钮不同，按钮B3的作用是开始倒计时。通过编程控制这些按钮的功能。
图1.按键电路原理图
(4)数字管电路分析
a.数字管电路的组成：
1>六位数码管：分别显示小时、分钟和秒。
2>具有八个电阻带电源的电阻排放：与三个数字显示的数字管并联，电源为数字管提供电压，电阻的作用是保护数字管不被烧坏。
3>将PO八位与数字管和排阻连载的导线将P两口的六位分别与六位数码管的六位选引脚相连。
b.数字管电路原理：
7段数字管一般由8根发光二极管组成，其中7根细长的发光二极管组成，另一根圆形发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的点或笔画发光。通过控制相应的二极管导通，可以显示各种字符。虽然显示的字符形状有些扭曲，可以显示的数字数量有限，但控制简单方便。发光二极管的阳极称为共阳极数码管，阴极称为共阴极数码管。
(5)蜂鸣电路分析
a.蜂鸣电路的组成：
电阻为1000欧姆，电阻为100欧姆，蜂鸣器，三极管，接地，导线。
b.蜂鸣电路原理：
使用蜂鸣电路I/O 定时翻转电平产生驱动波形驱动蜂鸣器。可用于程序TIMER0 来定时，将TIMER0 预分频设置为/1，选择TIMER0 始终是系统时钟(主振荡器时钟/4)，按钮可以使用TIMER0 调整载入/计数寄存器中的设置时间TIMER0 倒计时设置为中断设置I/O 口驱动的蜂鸣器鸣叫时，只需进入TIMER0 中断的时候对 I/O 口的电平翻转一次，直到蜂鸣器不需要鸣叫。I/O 口的电平设置为低电平。不鸣叫时将I/O 口的输出电平设置为低电平，以防止漏电。
图1.5蜂鸣电路原理图
3、系统实现
(1)LED数字倒计时器的程序流程图
(2)LEDC语言程序编码数字倒计时器
#includesbit kh=P1^0;
sbit km=P1^1;
sbit ks=P1^2;
sbit st=P1^3;
sbit b=P3^7;
unsigned char table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,
0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};
unsigned char i=0,hour=0,minute=0,second=0;
void delayms(unsigned int x)
{ unsigned char a=160;
while(x--) { while(a--); a=160; } }
main() { TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%6;
TMOD=1;
TR0=0;
ET0=1;
EA=1;
while(1) {
P0=table[hour/10];
P2=0x20;
delayms(1);
P2=0xff;
P0=table[hour];
P2=0x10;
delayms(1);
P2=0xff;
P0=table[minute/10];
P2=0x08;
delayms(1);
P2=0xff;
P0=table[minute];
P2=0x04;
delayms(1);
P2=0xff;
P0=table[second/10];
P2=0x02;
delayms(1);
P2=0xff;
P0=table[second];
P2=0x01;
delayms(1);
P2=0xff;
if(!kh)
{ delayms(200);
hour ;
if(hour>23)
hour=23; }
else if(!km)
{ delayms(200);
minute ;
if(minute>59)
minute=59; }
p>else if(!ks){ delayms(200);
second++;
if(second>59)
second=59; }
if(!st)
{ delayms(200);
TR0=1; }
if(TR0==1&&hour==0&&minute==0&&second<3)
b=!b; delayms(1); } }
void t0() interrupt 1 { TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
i++;
if(i>=20)
{ i=0; second--;
if(second>59)
{ second=59;
minute--;
if(minute>59)
{ minute=59;
hour--;
if(hour>23)
{hour=0; minute=0; second=0; TR0=0; } } } } }
(4)LED数字倒计时器仿真图
(5)焊接好的实物图
四、总结
关于这次课程设计，我们花费了比较多的心思，既是对课程理论内容的一次复习和巩固，还让我们丰富了更多与该专业相关的其他知识，比如软件应用等。在这次实验中遇到的具体的问题：在proteus中设计好原理图，并运行后发现，数字倒计时器的复位功能无效，经过与组员之间的反复讨论和检验，终于发现问题的症结所在：复位电路的线路连接错误，其中两条线路交叉，中间少一个节点。
除了对此次设计的准备工作之外，我们还学到了很多平时难得的东西，首先是团队协作，在这次设计当中，难免和同学产生观点和意见的分歧，以及分工明细、时间安排等不合理，通过这次设计，我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大，还有让我们处理事情更加有条理，思路更加清晰明了了，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。
从这课程设计中，我学会了怎样用你c语言编程来控制单片机，这是以前没学到的东西，此外，还要查阅许多的资料来填补知识的空缺，比如说软件的使用等。最后老师的提问让我们对单片机有了更为深入、更加清晰的了解。
五、附录
元件清单;
元件名称
型号
数量
单片机最小开发板
STC89C52
1
电阻
10K
1
按键
5
数码管2位一体
共阳
3
集成块
74LS245
3
三极管
9015
1
蜂鸣器
1
电阻
1K
2
电阻
100Ω
1
电阻
2.7K
4
电阻
330Ω
8
集成块
74LS07
1
AC/DC(5V/1A)电源
1
单排插针 40
2
双排插针 40
2
9X15cm万用板(3连孔)
1
杜邦线
15
六、参考文献
9787115256652·张毅刚·单片机原理及接口技术(C51编程)·人民邮电出版社·2011.08
9787811242362·李朝青·单片机原理及串行外设接口技术·北京航空航天大学出版社·2008.04
ISBN978-7-121-14990-0·李群芳，肖看，张士军·单片微型计算机与接口技术·电子工业出版社·2012.01
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