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答辩倒计时系统设计.doc
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更新于2023-03-03
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本设计是一个基于AT89C51单片机对答辩倒计时系统进行设计,依据单片机技术原理,通过硬件电路制作以及软件编译,设计制作出一个倒计时为15分钟的答辩倒计时器。该倒计时器主要由按键电路、复位电路、晶振电路、数码管显示电路以及蜂鸣器组成。本倒计时系统能够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灯显示电源的开启状况,由数码管显示实时时间。
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答辩倒计时系统设计
摘 要
本设计是一个基于 AT89C51 单片机对答辩倒计时系统进行设计,依据单片机技术原理,通过
硬件电路制作以及软件编译,设计制作出一个倒计时为 15 分钟的答辩倒计时器。该倒计时器主要
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组成。本倒计时系统能够在计时只
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 灯显示电源的开启状况,
由数码管显示实时时间。
本设计主要特点是计时从 15 到 00 分钟的倒计时系统,方便了在计时精度要求不高的情况下计
时,因为计时精度为 1,所以系统电路比较简单。另外硬件部分设置了复位、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 C 语言编写程序,硬件系统利用 PROTEUS 强
大的功能来实现,在仿真中可以观察到实际的工作状态。
关键字:倒计时系统;AT89C51 单片机;Keil;Proteus
目 录
1.1 设计目的..............................................................................................................................................1
1.2 设计要求..............................................................................................................................................1
2 系统硬件设计.................................................................................................................................................1
2.1 总体设计方案......................................................................................................................................1
2.2 主要元件..............................................................................................................................................2
2.2.1 AT89C51 单片机及其引脚说明..............................................................................................2
2.2.2 74LS245....................................................................................................................................3
2.2.3 数码管:7SEG-MPX4-CC-BLUE..........................................................................................4
2.3 局部电路设计......................................................................................................................................4
2.3.1 晶振电路...................................................................................................................................4
2.3.2 复位电路...................................................................................................................................5
2.3.3 开关控制电路..........................................................................................................................5
2.3.4 显示电路...................................................................................................................................6
2.3.5 提示警告电路..........................................................................................................................7
2.4 总体电路设计......................................................................................................................................7
3 系统软件设计.................................................................................................................................................8
3.1 总体程序流图......................................................................................................................................8
3.2 倒计时器设计流程框图.....................................................................................................................9
3.3 按键消抖流程框图...........................................................................................................................10
4 仿真与调试...................................................................................................................................................11
4.1 上电后系统显示................................................................................................................................11
4.2 按下“开始键”.....................................................................................................................................11
4.3 按下“停止键”和“复位键”..................................................................................................................12
5 总结...............................................................................................................................................................13
5.1 设计总结............................................................................................................................................13
5.2 心得....................................................................................................................................................13
参考文献..........................................................................................................................................................14
附录 1 电路原理图..........................................................................................................................................15
附录 2 C 语言源程序......................................................................................................................................16
1 设计目的与要求
1 设计目的与要求
1.1 设计目的
本设计基于 AT89C51 单片机进行 15 分钟的答辩倒计时系统的设计。
1.训练学生综合运用已学课程的基本知识,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.学习软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤。
4.提高编程、调试能力、理论联系实际的能力,提高动手能力和分析问题、解决
问题的能力。
1.2 设计要求
1.完成 15 分钟的倒计时,按下按键时计时器开始;
2.在剩下 3 分钟时提示一次;
3.时间到时蜂鸣器长响。
2 系统硬件设计
2.1 总体设计方案
本次课程设计的目的是要设计一个倒计时系统,此电路能完成一次 15 分钟的倒计
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
下停止键才能够停止。另外,此倒计时器能够手动复位,并有开始、停止、暂停等功
能。具体的设计思路为:
1.利用单片机的定时计数功能精确地完成 15 分钟成倒计时功能,要求电路为 9 秒
递减计时,每隔 1 秒钟计时器减 1;
2.电路具有时间显示功能,要求用数码管,能显示任意时刻的剩余时间;
3.上电时 4 个数码管显示为:1500(即显示为 15 分钟);
4.按下“开始键”计时器开始计时,在剩下 3 分钟时提示一次,响 3 声提醒答辩者
抓紧时间,时间到时蜂鸣器长响,按下“停止键”结束;
5.具有复位、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。
本次课程设计利用 MCS51 单片机系列 AT89C51 为依托,利用 P0-P3 口用编程控制
输入输出来实现倒计时功能:
P1 口为开关控制电路的输入端,通过按压式键盘利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 口为选择数码管,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,本次设计的硬件系统电路框图如图 2.1 所示。
1
答辩倒计时系统设计
图 2.1 硬件系统电路框图
2.2 主要元件
2.2.1 AT89C51 单片机及其引脚说明
AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh
Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能 CMOS8 位微处理器,
俗称单片机
[1][2]
。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存
储器制造技术制造,与工业标准的 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个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,
AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵
活性高且价廉的方案。
8051 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/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 具有如下特点:40 个引脚;4k Bytes Flash 片内程序存储器;128 bytes 的
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 位可编程定时计数器;2 个全双工串行通信口;看门狗
(WDT)电路;片内时钟振荡器。
AT89C51 单片机的引脚图如图 2.2.1 所示
2
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