秒倒数计时器的设计方案与制作宋云云

明达职业技术学院

毕业设计 (论文>

2009－2018学年度

信息工程系系电子信息工程技术专业

班级07电信<2）学号43073207

课题名称：99秒倒数计时器的设计与制作

学生姓名：宋云云

指导教师：陈慕铭

2009年 12月25日

99秒倒数计时器的设计与制作

作者：宋云云

【摘要】：本论文是设计99秒倒数计时器，它是采用芯片AT89C51的功能并通过74LS373锁存段码后经数码管显示，并通过键盘可以任意调整倒计时时间。它应用比较广泛，通常用于交通灯，体育场地，电子产品等各种领域。

【关键词】A T89C5174LS373数码管键盘

第一章方案的论证与选择

一.设计指标

<1）该倒计时器应具有基本倒时功能； <2）具有暂停，复位功能； <3）时间可以任意调整；

<4）时间用数码管显示，初始值为99S,扫描时间为1MS 。

二.方案论证

方案一：该方案采用单片机程序设计制作，它是利用芯片AT89C51的特殊功能，P3口控制按键开关，当按下开关S1，两个数码管将显示99，然后通过P2.0和P2.1对控制数码管的两个三极管进行位选，P1口输出段码经74LS373锁存来驱动数码管进行倒计时，同时能实现复位、暂停、任意调整时间的功能。其系统框图如图1所示

图1 方案一系统框图

方案二:该方案采用数字电路设计，利用555定时器定时

1S 脉冲控制异步十进制计数器74LS192的CP 脉冲，实现倒计时，并利用数码管显示。下图2为系统框图

图2 方案二系统框图

方案选择

第一种方案的电路结构比较简单，时间精度比较高，而且在软件编程方面相对简单，第二种时间精确度不高并且电路复杂，综合比较，故选择第一种方案。

第二章系统硬件电路设计

一．单片机最小应用系统

单片机最小系统是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。单片机最小应用系统方框图，如图3所示

图3 单片机最小系统应用框图

1．复位电路

单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机复位电路工作原理:当通电瞬间稳压电源给电容充电。RESET为复位输入端,当RESET引脚持续两个机器周期以上的高电平时,使单片机完成复位操作，随着电容充电结束,将使电容与电阻之间将呈现低电平,单片机复位结束。复位操作的主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机程序存储器从0000H单元开始执行程序。本设计主要采用上电自动复位电路，其电路图如图4所示

图4 复位电路

2.时钟电路

本篇论文选择的方案中采用的是内部振荡方式。采用内部方式时在XTAL1和XTAL2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，如图5所示。图中C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。振荡频率的选择范围为1MHz～12MHz。

图5 振荡电路

二．显示电路

显示器件有很多种，常用的有发光二极管，数码管，液晶显示器等，本文采用通用型的LED数码管。

1.数码管的结构和分类

LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已，其结构图分别如图6所示，本设计使用共阳数码管。

(a> 共阴结构

(b> 共阳结构

图6 数码管结构

2.显示驱动方式

数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。本文主要采用动态显示驱动。由于数码管要点亮需要3—10mA的电流，但单片机不能提供如此大的电流故需要加74LS373加以驱动，单片机输出端引脚的电压约为5V，如果直接加载到数码管上将烧坏数码管，因此在这部分电路中一并加限流电阻，根据理论计算和实际的经验限流电阻取100Ω，其电路图如图7所示

图7显示驱动电路

3．74LS373功能简介

74LS373是8D触发器，同时具有锁存，传送，高阻三种工作状态的寄存器，一般常用于锁存地址，其功能引脚图如图8所示，真值表如表1所示。

表1 真值表

图8 74LS373引脚图

三．键控电路

键盘是微机应用系统中使用最广泛的一种数据输入设备，按照键盘按键的结构形式，可分为独立式键盘和矩阵式键盘。本文主要采用独立式键盘，此键盘控制电路主要是用于调整时间，其电路结构图如图9所示。

图9 键盘控制电路

3.1 独立式键盘的扫描识别原理

独立式键盘就是各个按键是相互独立的，分别接一根输入线，各条输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态，可以判断哪个按键被按下，若检测是低电平则键盘闭合。

3.2 独立式键盘的消抖原理

一般采用触点式键盘，由于机械触点的弹性作用，在闭合及断开的瞬间，电压信号伴随有一点时间的抖动，抖动时间与按键的机械特性有关，一般在5-10ms。为保证CPU一次按键动作，必须消除抖动的影响，消除抖动的措施有硬件消除和软件消除。本文根据抖动信号特点，采用软件消抖的方法，主要是在程序中调用延时子程序，判断前后两次读值是否相等，相等则为键盘闭合，反之键盘断开。

四．总电路图

总电路图如图10所示

图10 99秒倒数计时器总电路图

第三章软件程序设计

本次程序设计采用汇编语言，程序包括时间1S产生模块，时间显示模块，时间调整模块等。

一．程序流程图

系统程序流程图如图10所示。

图10 程序流程图