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

1、明達(dá)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文2009 - 2018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：木云云指導(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)9999秒倒數(shù)計(jì)時(shí)器，它是采用芯片AT89C51AT89C51的功能并通過74LS37374LS373鎖存段碼后經(jīng)數(shù)碼管顯示,并通過鍵盤可以任意調(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。關(guān)鍵詞】 AT89C5174LS373AT89C5174LS373 數(shù)碼管鍵盤腱盤輸入心計(jì)數(shù)電路第

2、一章方案的論證與選擇一. 設(shè)計(jì)指標(biāo)1）該倒計(jì)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)

3、 數(shù)器74LS192的CP脈沖，實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)，并利用數(shù)碼管顯示。下圖2為系統(tǒng)框圖時(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)比較簡單，時(shí)間精度比較高，而且在軟件編程方面相對(duì)簡單，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)

4、位輸入端，當(dāng)RESET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1 +|14 41 1 i iuFB.2KB.2KAT89C51AT89C51圖4 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XTAL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

5、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1MHz- 12MHzC1C133pF丄Y1Y1 口 12MHz12MHzC2C233pF_AT89C51AT89C51圖5振蕩電路顯示器件有很多種，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勺接法不同分為共陰和共陽兩類，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)使用共陽數(shù)碼管。DPg DP(b共陽結(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

6、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勺電流，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100Q，其電路圖如圖7所示R7R7 470470R9R9FRROSTOSTTO圖7顯示驅(qū)動(dòng)電路1 i i i i!l!l l li i i in n | |1 1i i 1 11 1 i i - -Q Q74LS37374LS373% %LELE0E0EQuQuH HH HL LH HL

7、 LH HL LL LX XL LL L甸X XX XH H表1真值表3131Ei/VFEi/VFmumu1818KWL2KWL2EESEIEESEI101011111212小1314141515P3. 0(K0(KE EDDP3. 1(T1(TE EDDF3.F3. 2(TmcD2(TmcDF3.3GOTP3. 4 4 (TO)(TO)P3. 5(T1)5(T1)F3.6F3.6P3. 773. 74LS373功能簡介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。: : v(xv(x 0707 D7D

8、7 DeDe OeOe 0505 誕 m m 5 5 LEI in 叫 rnririntirnnnrnrn:.i II,IhIp;1HiTD DR；mMj I；1LJUJUJLLlLdUJLdLLlLLlLkJ I IOEOEOQ DoDoO1O1OjOjO2O2D2D2D3D3O3O3GNDGND J J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。LS373LS373R1R1 100100R R3 3_R6

9、R6 100100*1I圖9鍵盤控制電路EA/IFEA/IFPLOPLOXUL1XUL1PIPI. .I IPl.Pl. 2 2Pl.Pl. 3 31TUL21TUL2BESETBESETPlPl 4 4PIPI 5 5P1.&P1.&P!1P!1 7 7匸 j(Mjlj(MjlrF3.2(WF3.2(WP3.4(T0)P3.4(T0)Y3.Y3. s(ri)s(ri)PitPitP2P2 1 1rajrajnono3.1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，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)，可以判

10、 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n3閃的愛4Q5J4Q5J囲陽旳 一BeBelD2DlD2D3D3D4r5D4r5DI)I)叩即第三章

11、軟件程序設(shè)計(jì)本次程序設(shè)計(jì)采用匯編語言，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。程序流程圖系統(tǒng)程序流程圖如圖10所示否單元程序設(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 000BHLJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01HMOV TH0,#0BDHMOV TL0,#0C0HMOV IE,#82H TIMER:DJNZ R7,A2MOV TH0,#0BDHMOV TL0,#0C0HMOV R7,#16DJNZ 20H,A2

12、MOV 20H,#10DJNZ 21H,A2MOV 21H,#10A2:RETI2.時(shí)間顯示 該模塊主要作用是完成時(shí)間通過數(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,20HMOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOVP2,#02HLCALL DELAYMOV A,21HMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV P2,#01HLCALL DELAY3.時(shí)間調(diào)整 該模塊主要作用是完成通過鍵盤任意調(diào)整時(shí)間，使其實(shí)用性更廣，對(duì)應(yīng)程序如下：M1: JNB P3.3,M1JNB P3.6,M31LJMP M3M31:LCALL DELAY10MSJNB

13、 P3.6,M32LJMP M3M32:MOV R2,20HCJNE R2,#1,L6MOV 20H,#10SJMP M3L6:DEC 20HMOV 53H,20HM3:JNB P3.7,L81SJMP L8L81:LCALL DELAY10MSJNB P3.7,L82SJMP L8L82:MOV R3,21HCJNE R3,#1,L7MOV R2,20HCJNE R2,#1, L8MOV 20H,#10MOV 21H,#10SJMP L8H2: LJMP Q1L7: DEC 21HMOV 54H,21HL8: JNB P3.3, M51LJMP M5M51:LCALL DELAY10MSLC

14、ALL DELAY10MSJNB P3.3,H2LJMP 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)碼管，解決方法是換成共陽數(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的延時(shí)則按鍵恢復(fù)正常使

15、用。三、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成報(bào)告心得體會(huì)經(jīng)過一個(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。但再復(fù)雜的產(chǎn)品都是從簡單而來的，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)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

16、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

17、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 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 2005.12005.1出版 【 2 2】單片機(jī)原理與運(yùn)用 主編 : :董少明 中國鐵道出版社 2007.112007.11出版 . .【 3 3】 80518051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用主編 : :吳金戌 沈慶陽；清華大學(xué)出版社 20022002 年出版 【 4 4】模擬電子技術(shù) 主編 : :楊毅德重慶大學(xué)出版社 20042004年出版附錄一： 硬件電路圖R?R? 410410Ei/VFPl.0Pl.0HAL1HAL1P

18、IPI 1 1Fl.Fl. 2 2M.3M.3msmsPl.Pl.4 4USETUSETFl.Fl. 5 5PL6PL6Pl.Pl. 7 7P3.0MP3.0MmMmM13.213.2P3.3(imiP3.3(imiML 4(10)P3.5(T1)P3.5(T1)rL ntntPllPllnrnrP?P? n n1 1JJJJTFTF- -IT-IT-一ccclD2DSD4D5D6I)n)gDccclD2DSD4D5D6I)n)gD74LSJ7374LSJ73Oro19291929曲4Q4Q國6Q796Q7922R15_R15_100100附錄二:ORG 0000HSJMP STARTORG

19、000BHLJMP TIMERSTART:MOV 53H,#10MOV 54H,#10S12: MOV TMOD,#01HMOV TH0,#0BDHMOV TL0,#0C0HMOV IE,#82HMOV DPTR,#TABLEMOV 20H,53HMOV 21H,54HMOV 30H,#0MOV 31H,#0MOV R6,#0MOV R7,#16CLR TR0A4: MOV A,20HMOVC A,A+DPTrMOV P1,AMOVP2,#02HLCALL DELAYMOV A,21HMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV P2,#01HLCALL DELAYJNB P3.3,Q11

20、SJMP Q1Q11:LCALL DELAY10MSJNB P3.3,M1Q1:JB P3.0,A4SETB TR0A1:JB P3.2, A3LJMP STARTA3:JB P3.1,A5CLR TR0Q2:MOV P1,30HMOV P2,#02H LCALL DELAY MOV P1,31H MOV P2,#01H LCALL DELAY JB P3.1,Q2SETB TR0 A5: MOV A,20H MOV DPTR,#TABLE MOVC 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,AMOV P2,#02HLCALL DELAYMOV A,21HMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV P2,#01HLCALL DELAYDJNZ R4,M9DJNZ R3,M2JNB P3.