倒计时秒表

单片机课程设计课题：倒计时秒表
系别：电气与控制工程学院
专业：
姓名：
学号：
成绩：
河南城建学院
2018年01月3日
目录
一, 设计目的 (2)
二，设计任务及要求 (2)
三，方案设计 (2)
四，硬件设计 (3)
五，软件设计 (6)
六，仿真及调试 (6)
七，设计总结 (8)
参考文献 (9)
附录： (9)
一, 设计目的
通过课程设计，使自己深刻理解并掌握基本概念，掌握单片机的基本应用程序设计及综合应用程序设计的方法。

通过做倒计时秒表这个题目，达到对所学知识的消化、理解并提高解决问题的能力的目的。

任选一款51单片机来做这个倒计时秒表，显示方式可以自选，成品必须可以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等，可以自由设定倒计时时间，并进行倒计时。

做好之后可以扩展功能，在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。

二，设计任务及要求
1、可以以实现正常秒表的所有功能，包括启动、暂停、复位等；
2、可以自由设定倒计时时间（10s、20s、30s···），并进行倒计时；
3、显示方式自选；
4、任选一款51单片机；
5、扩展功能：在秒表的基础上增加时钟功能，倒计时完成时加入报警单元，如声音、灯光等。

三，方案设计
倒计时数字秒表的Array设计主要考虑以下几个问题：一，
LED如何显示数字0—9；二，如何
用单片机来控制LED的显示；三，
单片机最小模式下的设计。

处理好
这些问题此设计才能完整，为此必
须先了解LED的显示原理和接线方图1系统结构框图
法，再了解单片
机的组成原理和控制方法。

硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础，只有硬件电路的设计是正确的、合理的，软件设计才可以根据硬件电路编程，以下的设计才能够进行。

系统结构框图如图1。

四，硬件设计
1）CPU部分如图2所示
XTAL1与XTAL2跟时钟振荡模块链接
P0.0-P0.7与排阻相连，做上拉电阻
P1.2口是“设置模式”num10,num20,num30,num50,num100
P1.1口是“开始”倒计时端口
P1.0口是“暂停”口
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
图2 CPU引脚接图
2）时钟振荡模块
时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号，电路由两个20pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成，并接入到单片机的XTAL1和XTAL2
引脚处，使单片机工作于内部振荡模式。

此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振，在XTAL2引脚产生正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。

电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。

时钟振荡电路图如图3所示。

图3时钟振荡电路图
3）数码管显示部分
数码管是一种显示屏，可以通过对其不同的管脚输入相对的电流并使其发亮，发光从而显示出数字能够显示出时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。

由于它的价格便宜，使用简单，在电器，特别是家电领域应用极为广泛。

在空调，热水器，冰箱，等等绝大多数，热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与，荧光屏等等。

在做倒计时秒表的时候选用的是SMG_2型号的数码管。

A到DP 依次接单片机的的P0.0——P0.7口，如图4所示。

图4数码管显示电路图
4）蜂鸣器部分如图5所示。

蜂鸣器部分选用的电阻的大小是1K，三极管的型号是9032。

9012是现在常用的PNP三极管，放大倍数β一般在160~210之间。

PNP型三极管，由2块P 型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管，称为PNP型三极管。

晶体三极管按材料分有两种：锗管和硅管。

而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。

图5蜂鸣器报警电路图
5）硬件总体电路图如图6所示。

单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。

XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。

时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。

数码管A到DP 依次接单片机的的P0.0——P0.7口。

图6硬件总体电路图
五，软件设计
软件流程图，如图7所示。

1）本电路应用TIMER0 MODE 16位计数器的计时中断法。

2）1秒等于1000000微秒,而每一计时脉冲是1微秒,因此需输入100000个计时脉冲,方可达到1秒的时间。

本设计中，设定中断每次溢出时间50ms。

3）由上式得知，循环20次即可达到1秒定时，即：
N=t/Tcy=0.05s/0.000001=5000
X=65536-5000=15536=3CB0H
4）由上式得知5000个脉冲，首先需设定TL0=3CH,TH0=0B0H，此时第1次只要输入5000个脉冲输入，就会溢出；第2次至第20次，则需每1000000个计时脉冲，定时1秒。

5）上电时，显示60，开始倒数计时按下开关实现复位。

图7软件流程图
六，仿真及调试
Proteus中的仿真如图8所示。

单片机的P0.0-P0.7与排阻连接，P1.0口连接暂停键，P1.1口连接开始键，P1.2连接设置按钮，P2.3连接蜂鸣器报警模块。

XTAL1与XTZL2与时钟振荡模块连接。

时钟振荡模块电路连接两个20PF的电容和一个12MHz的晶振，电路中
两个电容C1、C2的作用使电路快速起振，提高电路的运行速度。

数码管A到DP 依次接单片机的的P0.0——P0.7口。

图8仿真图
实物效果图如图9所示。

焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。

电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。

电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。

图9实物效果图
七，设计总结
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

焊接的时候，整个过程还是比较顺利的，但是在焊接电源按钮开关时出现了一些问题。

电源开必须一直按着整个电路才能通电，按一下松开电路不会通电，经过几次试验仍然没有找到原因，只能把电源开关拆了重新焊接，仔细检查焊接的过程发现是开关的引脚没有穿过洞洞板，焊接的时候开关引脚没有与洞洞板相连，解决了这个问题之后整个电路才正常工作。

电路的正常工作电压是5V，正常工作时通过的电流是2A。

这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。

参考文献
[1]张毅刚，俞洋，刘丹，邓立宝。

单片机原理与应用设计，电子工业出版社2015.6
[2]赵建领，薛圆圆。

51单片机开发与应用，电子工业出版社，2009.1
[3]张迎辉贡雪梅。

单片机实训教程，北京大学出版社，2008.6
附录：
#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int //无符号整型宏定义变量范围0~65535
#include <intrins.h>
uchar code smg_du[]={0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4,0x10,0x30,
0xff}; //断码//数码管位选定义
sbit we2 = P2^5;
sbit we1 = P2^7;
uchar dis_smg[8] = {0x90,0xf5,0x1c,0x34,0x71,0x32,0x12,0xf4};
bit flag_500ms;
sbit beep = P2^3;
uchar a_a;
uchar menu_1; //设置参数用
uchar num; // 倒计时数
uchar num_value; // 用做中间的变量
bit flag_num_en ; // 倒计时器开始计时使能标志位
uchar set_num = 30; // 设置倒计时数的启始值
/***********************1ms延时函数*****************************/ void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
/**************数码管位选函数*****************/
void smg_we_witch(uchar dat)
{
switch(dat)
{
case 1 : we1 = 0; we2 = 1; break; //打开个位
case 0 : we1 = 1; we2 = 0; break; //打开十位}
}
/*************定时器0初始化程序***************/
void time_init()
{
EA = 1; //开总中断
TMOD = 0X01; //定时器0、工作方式1
ET0 = 1; //开定时器0中断
TR0 = 1; //允许定时器0定时
}
/***********************数码显示函数*****************************/
void display()
{
uchar i;
for(i=0;i<2;i++)
{
P0 = 0xff; //消隐
smg_we_witch(i); //位选
P0 = dis_smg[i]; //段选
delay_1ms(1);
}
}
/********************独立按键程序*****************/
uchar key_can; //按键值
void key() //独立按键程序
{
static uchar key_new;
key_can = 20; //按键值还原
P1 |= 0x07;
if((P1 & 0x07) != 0x07) //按键按下
{
delay_1ms(1); //按键消抖动
if(((P1 & 0x07) != 0x07) && (key_new == 1))
{ //确认是按键按下
key_new = 0;
switch(P1 & 0x07)
{
case 0x0e: key_can = 3; break; //得到k1键值
case 0x0d: key_can = 2; break; //得到k2键值
case 0x0b: key_can = 1; break; //得到k3键值}
}
}
else
key_new = 1;
}
/****************按键处理数码管显示函数***************/ void key_with()
{
if(key_can == 1)
{
menu_1 ++;
if(menu_1 >= 2)
{
menu_1 = 0;
}
}
if(menu_1 == 0) //倒计时器按键操作开始暂停{
if(key_can == 2) //开始键
{
flag_num_en = 1;
beep = 0; //打开蜂鸣器
delay_1ms(30);
beep = 1; //关闭蜂鸣器
}
if(key_can == 3) //暂停键
{
flag_num_en = 0;
beep = 0; //打开蜂鸣器
delay_1ms(30);
beep = 1; //关闭蜂鸣器
}
}
if(menu_1 == 1) //设置倒计时器开始数
{
if(key_can == 2)
{
set_num ++ ; // 设置数加
if(set_num > 99)
set_num = 99; //最大加到99
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个数显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10] ; //取十位显示}
if(key_can == 3)
{
set_num -- ; // 设置数减
if(set_num <= 1)
set_num = 1; //最大减到1
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个数显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10] ; //取十位显示}
num = set_num; //倒计时数等于设置数
}
}
/******************主程序**********************/
void main()
{
time_init();
num = set_num; //开机显示设置数
while(1)
{
key(); //按键扫描函数
if(key_can < 10)
{
key_with(); //按键执行函数
}
if(menu_1 == 0) //扫描显示倒计时数
{
dis_smg[0] = smg_du[num % 10];
dis_smg[1] = smg_du[num / 10];
if(flag_500ms == 1)
{
flag_500ms = 0;
if(num <= 3)
beep = ~beep;
}
}
if(menu_1 == 1) //在设置的时候十位数闪烁
{
if(flag_500ms == 1)
dis_smg[1] = 0xff;
else
{
dis_smg[0] = smg_du[set_num % 10]; //取个位显示
dis_smg[1] = smg_du[set_num / 10 % 10]; //取十位显示}
}
display(); //数码管显示函数
}
}
/*************定时器0中断服务程序***************/ void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value;
TH0 = 0x3c;
TL0 = 0xb0; // 50ms
value ++;
if(value >= 10)
{
value = 0;
flag_500ms = ~flag_500ms;
}
if(flag_num_en == 1)
{
num_value ++;
if(num_value >= 20) //1s钟
{
num --; //倒计数减一次
if(num == 0)
{
beep = 1; //关闭蜂鸣器
num = set_num; //让显示最大数
flag_num_en = 0;
}
}
}
}。