答辩倒计时专业系统设计.doc
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1、答辩倒计时系统设计摘 要本设计是一种基于AT89C51单片机对答辩倒计时系统进行设计,根据单片机技术原理,通过硬件电路制作以及软件编译,设计制作出一种倒计时为15分钟答辩倒计时器。该倒计时器重要由按键电路、复位电路、晶振电路、数码管显示电路以及蜂鸣器构成。本倒计时系统可以在计时只剩余三分钟时发出声进行提示,并且结束时长鸣直至重启或关闭,由LED灯显示电源启动状况,由数码管显示实时时间。本设计重要特点是计时从15到00分钟倒计时系统,以便了在计时精度规定不高状况下计时,由于计时精度为1,因此系统电路比较简朴。此外硬件某些设立了复位、开始、暂停、停止按键,可以对倒计时系统进行计时控制。软件系统采用
2、C语言编写程序,硬件系统运用PROTEUS强大功能来实现,在仿真中可以观测到实际工作状态。核心字:倒计时系统;AT89C51单片机;Keil;Proteus目 录1 设计目与规定11.1 设计目11.2 设计规定12 系统硬件设计12.1 总体设计方案12.2 重要元件22.2.1 AT89C51单片机及其引脚阐明22.2.2 74LS24532.2.3 数码管:7SEG-MPX4-CC-BLUE42.3 局部电路设计42.3.1 晶振电路42.3.2 复位电路52.3.3 开关控制电路52.3.4 显示电路62.3.5 提示警告电路72.4 总体电路设计73 系统软件设计83.1 总体程序流
3、图83.2 倒计时器设计流程框图103.3 按键消抖流程框图104 仿真与调试114.1 上电后系统显示114.2 按下“开始键”114.3 按下“停止键”和“复位键”125 总结135.1 设计总结135.2 心得13参照文献14附录1 电路原理图15附录2 C语言源程序161 设计目与规定1.1 设计目本设计基于AT89C51单片机进行15分钟答辩倒计时系统设计。1 训练学生综合运用已学课程基本知识,独立进行单片机应用技术开发工作;2 掌握单片机程序设计、调试,应用电路设计、分析及调试检测。3 学习软硬件设计工作办法、工作内容、工作环节。4 提高编程、调试能力、理论联系实际能力,提高动手能
4、力和分析问题、解决问题能力。1.2 设计规定1 完毕15分钟倒计时,按下按键时计时器开始;2 在剩余3分钟时提示一次;3 时间届时蜂鸣器长响。2 系统硬件设计2.1 总体设计方案本次课程设计目是要设计一种倒计时系统,此电路能完毕一次15分钟倒计时功能,当计时剩余3分钟时蜂鸣器提示一次,当倒计时结束时蜂鸣器长鸣,只有按下停止键才可以停止。此外,此倒计时器可以手动复位,并有开始、停止、暂停等功能。详细设计思路为:1 运用单片机定期计数功能精准地完毕15分钟成倒计时功能,规定电路为9秒递减计时,每隔1秒钟计时器减1;2 电路具备时间显示功能,规定用数码管,能显示任意时刻剩余时间;3 上电时4个数码管
5、显示为:1500(即显示为15分钟);4 按下“开始键”计时器开始计时,在剩余3分钟时提示一次,响3声提示答辩者抓紧时间,时间届时蜂鸣器长响,按下“停止键”结束;5 具备复位、开始、暂停、停止功能:按下复位,显示为1500;按下开始,计时开始;按下暂停,倒计时暂停,再次按下,计时开始;按下停止,计时结束。本次课程设计运用MCS51单片机系列AT89C51为依托,运用P0-P3口用编程控制输入输出来实现倒计时功能:P1口为开关控制电路输入端,通过按压式键盘运用查询函数轮流查询有无键按下;P0口接共阴数码管,有上拉电阻;P2口为选取数码管,采用动态显示;P3口接蜂鸣器,做提示报警电路。基于这些设计
6、,本次设计硬件系统电路框图如图2.1所示。图2.1 硬件系统电路框图2.2 重要元件2.2.1 AT89C51单片机及其引脚阐明AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)低电压,高性能CMOS8位微解决器,俗称单片机12。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器单片机。单片机可擦除只读存储器可以重复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单
7、个芯片中,ATMELAT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它一种精简版本。AT89C单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案。8051单片机包括中央解决器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定期/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。AT89C51具备如下特点:40个引脚;4k Bytes Flash片内程序存储器;128 bytes随机存取数据存储器(RAM);32个外部双向输入/输出(I/O)口;5个中断优先级2层中断嵌套中断;2个16位可编程定期计数器;2个全双工串行通信口;看门狗(WDT)电路;片
8、内时钟振荡器。AT89C51单片机引脚图如图2.2.1所示图2.2.1 AT89C51单片机引脚图2.2.2 74LS24574LS245是一中惯用芯片,可以用来驱动LED或者其她设备3。74LS245是8路同相三态双向总线收发器,可双向传播数据。74LS245还具备双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据4。其引脚图如图2.2.2所示。图2.2.2 74LS245引脚图当8051单片机P0口总线负载达到或是超过P0最大负载能力时,必要接入74LS245总线驱动器;当片选端低电平有效时,DIR=“0”,信号由B口向A口进行传播;接受时“DIR=”;信号由A口向 B口进行传播;发送时,当为高电平
9、时,A、B口均为高阻态。其功能可用真值表1来表达。表1 74LS245共能表DIR操作LLB向A传播LLA向B传播H高阻态2.2.3 数码管:7SEG-MPX4-CC-BLUE单片机中普通使用7段LED作为显示电路,LED是发光二极管显示屏缩写。LED显示屏由于构造简朴,价格便宜,体积小,亮度高,电压低,可靠性高,寿命长,响应速度快,颜色鲜艳,配备灵活,与单片机接口以便而得到广泛应用。LED显示屏是由若干个发光二极管构成显示字段显示部件,当发光二极管导通时,相应一种点或一种笔划发光,控制不同组合二极管导通,就能显示出各种字符。由于共阴极LED数码管它驱动电流是分开,在单片机进行动态扫描时候不会
10、影响彼此电流,故该系统中4位LED数码管7SEG-MPX4-CC-BLUE,均用共阴极数码管。7SEG-MPX4-CC-BLUE预览图如图2.2.3所示。图2.2.3 7SEG-MPX4-CC-BLUE预览图2.3 局部电路设计2.3.1 晶振电路单片机时钟产生办法有两种:内部时钟方式和外部时钟方式。本系统中AT89C51单片机采用内部时钟方式。最惯用内部时钟方式是采用外接晶体和电容构成并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间,电容值无严格规定。外部振荡方式是把已有时钟信号引入单片机内,这种方式宜用来使单片机时钟与外部信号保持一致。为了电路稳定性起见,晶振两引脚处接入两个10pF-
11、50pF瓷片电容接地来削减偕波对电路稳定性影响,设计是主流是接入两个33pF瓷片电容,故本次电路用33pF。本次设计晶振电路如图2.3.1所示。图2.3.1 晶振电路2.3.2 复位电路AT89C52单片机复位电路有上电复位、按键电平复位和按键脉冲复位。本次设计采用手动复位,可以在按下按键后是电路显示恢复到倒计时之初1500显示。其电路设计如图2.3.2所示。工作原理是:上电瞬间,RC电路充电,RESET引脚端浮现正脉冲,只要RESET保持10ms以上高电平,就能使单片机有效复位。上电自动复位电路由上电瞬间C与R构成充电电路,RESET端电位与电源Vcc相似,随着充电电流减少,RESET电位逐
12、渐下降。图中RC时间常数越大,上电时RESET端保持高电平时间越长,图中这组参数足以保证复位操作。图2.3.2 复位电路2.3.3 开关控制电路这里运用单片机P1端I/O口和开关相连实现按键控制,共有3个按键:开始键:按下后,倒计时系记录时开始。暂停键:此按键只有在倒计时进行时才有效。按下后,倒计时系统暂时停止计时;再次按下后,继续前面剩余时间继续实现倒数计时功能。停止键:按下后,倒计时系统停止工作。开关按键电路设计如图2.3.3所示。图2.3.3 开关控制电路2.3.4 显示电路1 LED显示屏原理LED有着显示亮度高、响应速度快特点,最惯用是七段式LED显示屏,又称数码管。七段LED显示屏
13、内部由七个条形发光二极管和一种小圆点发光二极管构成,依照各管亮暗组合成字符。常用LED管脚排列见下图,其中COM为公共点,依照内部发光二极管接线形式,可提成共阴极型和共阳极型,如图2.3.4-1所示。 (a) (b)图2.3.4-1 LED(a)为共阴数码管 (b)为共阳数码型对于共阴数码管,给其高电平数码管就会显示;对于共阳数码管,给其低电平数码管就会显示。数码管八段分别用二进制控制0和1不同显示,就能显示出所要数字。本系统设计采用共阴极数码管,设计时数码管段码为:0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f6本系统倒计时时间最大范畴是1
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