智能倒計(jì)時(shí)器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　?。?010屆）</b></p><p>　　題 目 智能倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p>　　院 系 機(jī)械電子與建筑工程學(xué)院 </p><p><b>　　智能倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　院系：機(jī)械電子與建筑工程學(xué)院 班級(jí)： 指導(dǎo)老師： 姓名： </p><p&

3、gt;<b>　　4．1 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本電路設(shè)計(jì)以AT89S51單片機(jī)為系統(tǒng)核心，通過(guò)對(duì)AT89S51的編程加上一些外圍電路來(lái)完成所要求的所有功能，電路的原理框圖如圖1所示。該圖包括單片機(jī)時(shí)鐘電路、單片機(jī)復(fù)位電路、控制電路、顯示電路、報(bào)警電路和單片機(jī)等6個(gè)部分。</p><p>　　圖1 基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)參考方案框圖</p>

4、<p>　　4．1．1主要單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　1.AT89S51單片機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　AT89系列單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司繼承INTEL公司80C31的核心技術(shù)并和自身先進(jìn)的閃電存儲(chǔ)器（FLASH MEMORY）技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的FLASH單片機(jī)系列。它是一種低功耗、高性能、內(nèi)含4K/8K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器、用CHMOS工藝制作的8位單片機(jī)。</p

5、><p>　　AT89S51是ATMEL公司的產(chǎn)品，它具有8位CPU，4個(gè)I/O口，32根I/O口線，兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，五個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)等特點(diǎn)。</p><p><b>　　1．主要特性</b></p><p>　　與MCS-51 兼容</p><p>　　4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器</p>&l

6、t;p>　　壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)</p><p>　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p><b>　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</b></p><p>　　128*8位內(nèi)部RAM</p><p><b>　　32可編程I/O線<

7、;/b></p><p>　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源</p><p><b>　　可編程串行通道</b></p><p>　　低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p><b>　　2．管腳說(shuō)明</b></p&g

8、t;<p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在F

9、LASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用

10、內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><

11、;p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　AT89S51單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)</p><p>　　（1）單片機(jī)振蕩電路</p>

12、;<p>　　單片機(jī)振蕩電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保護(hù)同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。而時(shí)序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系。</p><p><b>　　1）時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生</b></p><p>　　如圖2所示，此圖為單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生電

13、路。電路中的兩個(gè)電容取30pF，振蕩電路中的晶振的頻率為11.0592MHz。</p><p>　　2）引入外部脈沖信號(hào)</p><p>　　在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，應(yīng)當(dāng)引入唯一的公用外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。</p><p><b>　　圖2振蕩電路</b></p><p>

14、;　?。?）單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，除了進(jìn)入系統(tǒng)正常的初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵進(jìn)行重新啟動(dòng)。</p><p>　　復(fù)位電路是通過(guò)外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)復(fù)位。</p><p>　　復(fù)位電

15、路采用上電自動(dòng)復(fù)位；</p><p>　　當(dāng)采用11.0592MHz晶振時(shí)，C為22uF，R為1KΩ時(shí)，斷電后上電便能自動(dòng)復(fù)位。</p><p><b>　　如圖：</b></p><p>　　2．顯示電路的設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　在顯示電路的設(shè)計(jì)中，利用了多位Led顯示驅(qū)動(dòng)器MAX7219進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，max7

16、219是美國(guó)MAXIM公司推出的三線串行8位LED顯示驅(qū)動(dòng)器,具有多種顯示（可控）方式。其管腳說(shuō)明與單片機(jī)接口電路如圖4-1所示。由AT89S51的P2.0到.P2.2口輸出至MAX7219芯片來(lái)控制數(shù)碼管顯示及點(diǎn)亮方式。該電路為動(dòng)態(tài)顯示方式，每個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮1ms，有良好的視覺(jué)效果極顯示的同步性及可靠性。</p><p>　　圖4-1MAX7219的管腳說(shuō)明與顯示電路</p><p>

17、;<b>　　各引腳的功能為：</b></p><p>　　DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，用于級(jí)連擴(kuò)展</p><p>　　LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入</p><p>　　CLK：串行時(shí)鐘輸入</p><p>　　DIG0~DIG7：8位LED位選線，從共陰極L

18、ED中吸入電流</p><p>　　SEG A~SEG G DP     7段驅(qū)動(dòng)和小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)</p><p>　　ISET：  通過(guò)一個(gè)10k電阻和Vcc相連，設(shè)置段電流</p><p><b>　　V+：正電源</b></p><p><b>　　GND：地

19、</b></p><p>　　如圖，工作時(shí),MAX7219規(guī)定一次接收16位數(shù)據(jù)，在接收的16位數(shù)據(jù)中：D15~D12可以與操作無(wú)關(guān)，可以任意寫(xiě)入，D11~D8決定所選通的內(nèi)部寄存器地址，D7~D0為待顯示數(shù)據(jù)或是初始化控制字。在CLK脈沖作用下，DIN的數(shù)據(jù)以串行方式依次移入內(nèi)部16位寄存器，然后在一個(gè)LOAD上升沿作用下，鎖存到內(nèi)部的寄存器中。注意在接收時(shí)，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在

20、程序發(fā)送時(shí)必須先送高位數(shù)據(jù)，在循環(huán)移位。工作時(shí)序圖見(jiàn)圖7。</p><p>　　由于51是8位單片機(jī)故需要分兩次來(lái)送數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖7  數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序</p><p>　　MAX7219與單片機(jī)的連接只需要3條線：LOAD（CS）片選引腳、CLK串行時(shí)鐘引腳、DIN串行數(shù)據(jù)引腳。</p><p>　　時(shí)間倒計(jì)時(shí)電路的硬

21、件工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)（AT89S51）控制MAX7219芯片來(lái)控制顯示數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。MAX7219的a~~h端口來(lái)控制倒計(jì)時(shí)時(shí)間，DIG3端口控制右邊數(shù)碼管上的十位，DIG2端口控制右邊數(shù)碼管上的個(gè)位，DIG1端口控制左邊數(shù)碼管上的十位，DIG0端口控制左邊數(shù)碼管上的個(gè)位。DIG 0～7端口輸入高電位時(shí)工作，輸入低電位時(shí)不工作，顯示電路框圖如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 顯示電路圖<

22、;/p><p>　　3．按鍵控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分電路主要起人機(jī)操作，該電路按鍵控制部分的電路接線圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 按鍵部分接線圖</p><p>　　當(dāng)按S3時(shí)可實(shí)現(xiàn)設(shè)定要倒計(jì)時(shí)的天數(shù)及時(shí)間，對(duì)S3按一下時(shí)，是對(duì)第十位的天數(shù)設(shè)置參數(shù)，接著按下S1，調(diào)整天數(shù)的十位數(shù)的0—9間的值，按下S2時(shí)是返

23、回設(shè)備正常動(dòng)作狀態(tài)。如果想設(shè)置個(gè)位數(shù)的天數(shù)時(shí)，按下S3鍵時(shí)，在沒(méi)有按返回鍵S2時(shí)，再按一下就可以對(duì)個(gè)位數(shù)的天數(shù)設(shè)置。其余設(shè)置與上述步驟一樣。</p><p>　　4.LED顯示器的設(shè)計(jì)</p><p>　　LED顯示器有共陰和共陽(yáng)兩種接法。當(dāng)選共陰極接法的LED顯示器時(shí)，所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加入高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管點(diǎn)亮，加入低電平對(duì)應(yīng)的二極管熄滅。&l

24、t;/p><p>　　LED（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫(xiě)，通常所說(shuō)的LED顯示器是由七個(gè)發(fā)光二極管組成，按“日”字形排列，也稱七段LED顯示器。此外，顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型的發(fā)光二極管，表示小數(shù)點(diǎn)，圖中以dp表示。 LED數(shù)碼顯示器的字形（段）碼表如表1所列：</p><p>　　表1 LED數(shù)碼顯示器的字形（段）碼表</p><p>

25、;　　系統(tǒng)選用共陰極的LED顯示器，所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接低電平，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加到高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管點(diǎn)亮，而加低電平的則不亮。</p><p><b>　　4．2 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用匯編語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。程序是在WINDOWS XP環(huán)境下采用keil軟件編寫(xiě)的，并在Proteus仿真軟件中仿

26、真的。</p><p>　　4．2．1 主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序首先對(duì)片內(nèi)RAM地址單元進(jìn)行初始化定義，初始化完后調(diào)用顯示子程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼的顯示，接著開(kāi)啟中斷與定時(shí)器，來(lái)完成系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。程序的具體流程圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 主程序流程圖 </p><p>&l

27、t;b>　　4</b></p><p>　　4．3．3 硬件安裝與調(diào)試</p><p>　　在硬件安裝于調(diào)試過(guò)程中總體來(lái)講還算順利，在布線工作都完成的情況，把編寫(xiě)好的程序通過(guò)燒錄器把程序燒入到AT89S51芯片中，最后把芯片插入已焊好的芯片槽。通電時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的顯示電路顯示亂碼。問(wèn)題進(jìn)行分析可以確定為兩個(gè)方面。1．單片機(jī)的復(fù)位電路部分沒(méi)有接好，單片機(jī)不工作；2．系統(tǒng)的軟件編

28、寫(xiě)可能I/O口與接好的硬件電路的口不一致。</p><p>　　經(jīng)過(guò)我的再三檢查，后面發(fā)現(xiàn)原來(lái)把單片機(jī)的P1口當(dāng)成了單片機(jī)的P2口接了啊，因此單片機(jī)工作時(shí)，P1口輸出全部為高電平，因此硬件運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)全部點(diǎn)亮。經(jīng)過(guò)更改硬件電路后，再接通電源，硬件設(shè)備能正常運(yùn)行。</p><p><b>　　5 總結(jié)評(píng)價(jià)</b></p><p>　　在這次獨(dú)立設(shè)

29、計(jì)和制作的過(guò)程中使我提高了各方面的能力，當(dāng)在對(duì)單片機(jī)編程的時(shí)候，通過(guò)自己的思考和努力，提高了自己的編程能力?，F(xiàn)時(shí)也使自己提高了模擬電路的知識(shí)，同時(shí)也掌握了模擬電路和單片機(jī)電路的綜合設(shè)計(jì)知識(shí)。而且在對(duì)論文撰寫(xiě)的過(guò)程中也提高了自己的文字處理能力。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)使自己在各方面都有所提高的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處。比如對(duì)文章格式的更改等問(wèn)題還存在著不足的地方。在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力繼續(xù)學(xué)

30、習(xí)，爭(zhēng)取改善自己的不足之處，使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人才。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在老師的精心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)本人努力完成的。在本課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不論是制定方案，軟硬件的設(shè)計(jì)，還是最后論文的編寫(xiě)工作，都得到了各位老師悉心的指導(dǎo)和幫助，老師們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、淵博的知識(shí)，給本人留下了深刻的印象，對(duì)本人今后的工作、學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)

31、生了深遠(yuǎn)的影響。在此，向老師們致以衷心的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 謝自美．電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第3版）．華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[2] 趙曉安．MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用．天津：天津大學(xué)出版社，2005，06</p>

32、<p>　　[3] 李廣第．單片機(jī)基礎(chǔ)（第3版）．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[4] 夏繼強(qiáng)．單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[5徐惠民，安德寧．單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用（第2版）．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[6] 周明德．微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理

33、及應(yīng)用．清華大學(xué)出版社，2006</p><p><b>　　實(shí)物圖</b></p><p><b>　　附錄一：電路原理圖</b></p><p><b>　　電路總設(shè)計(jì)圖</b></p><p><b>　　附錄二：電路印刷圖</b></p>