目录一、篮球计时器作用..........................................错误!未定义书签。

二、设计的具体实现.........................................错误!未定义书签。

1.系统概述.................................................错误!未定义书签。

总体设计思路及方案............................错误!未定义书签。

流程图.............................................错误!未定义书签。

计数原理 (3)定时器工作方式..................................错误!未定义书签。

2.单元电路设计...........................................错误!未定义书签。

8051单片机........................................错误!未定义书签。

两个基本电路.....................................错误!未定义书签。

八段数码管的驱动方式.......................错误!未定义书签。

3.软件程序设计.........................................错误!未定义书签。

单片机的定时器设计一、篮球计时器的作用在篮球比赛中，规定了球员的持球时间不能超过24秒，否则就视为犯规。

本课程设计的“篮球竞赛24秒定时器”，可用于篮球比赛中对球员持球时间作24秒时间限制。

一旦球员的持球时间超过了24秒，它自动报警，从而判定此球员犯规。

二、设计的具体实现1.系统概述总体设计思路及方案图总设计图流程图：最小系统，就是最简单的输出/输入构成，并且能实现最基本的运行条件，如应有供电、时钟附属电路等。

单片机的最小系统包括晶振电路复位电路和电源，这时最小系统基本组成当然还可以添加矩阵键盘数码管等。

此实验的原理是，利用单片机的最小系统，通过锁存器74HC573控制数码管，来实现30秒定时器的功能。

图最小系统计数原理80C51单片机内部设有两个16位的可编程定时器/计数器。

在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有两个特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。

定时器/计数器的结构16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。

每个寄存器均可单独访问。

这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。

此外，其内部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD 和一个8位的定时控制寄存器TCON。

这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。

定时计数器的原理当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。

因一个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fcount=1/12osc。

如果晶振为12MHz，则计数周期为：T=1/（12×106）Hz×1/12=1μs这是最短的定时周期。

若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并要适当选择定时器的长度（如8位、13位、16位等）。

当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。

计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。

若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加1。

此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。

所以检测一个由1至0的跳变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。

当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中断CPU当前操作。

CPU也可以重新设置定时器工作方式，以改变定时器的操作。

由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。

定时器工作方式8051的两个定时器/计数器都有4种工作方式是，即工作方式0～3。

由于本次课程设计主要涉及定时器/计数器0的工作方式2，所以以下将重点介绍定时器/计数器0的工作方式2。

本次课程设计使用定时器工作方式2，是由于其相对定时器工作方式0和工作方式1有一定的长处。

工作方式0和工作方式1有一个共同点，就是计数溢出后计数器全为0，因此循环定时应用时就需要反复设置计数初值。

这不但影响定时精度，而且也给程序设计带来麻烦。

工作方式2就是针对此问题而设置的，它具有自动重新加载计数初值的功能，免去了反复设置计数初值的麻烦。

定时器/计数器0的工作方式0和工作方式2所对应的电路逻辑结构图分别如图和图所示。

图定时器/计数器0的工作方式0逻辑结构图定时器/计数器0的工作方式2逻辑结构对比上述两图，可以发现工作方式0和工作方式2对应的逻辑结构还是有许多部分相同的，如两图的右半部分，而两图左半部分则有所差异。

下面将对其相同点和不同点作简要分析，这也是为什么这次课程设计选择工作方式2的原因。

相同点：两种工作方式，计数脉冲既可以来自芯片内部，也可以来自外部。

来自内部的是机器周期脉冲，图中OSC是英文Oscillator(振荡器)的缩写，表示芯片的晶振脉冲，经12分频后，即为单片机的机器周期脉冲。

来自外部的计数脉冲由T0引脚输入，计数脉冲由控制寄存器TMOD的TC/=0C/位进行控制。

当T 时，接通机器周期脉冲，计数器每个机器周期进行一次加1，这就是定时器工作方式；当TC/=1时，接通外部计数引脚T0，从T0引入计数脉冲输入，这就是计数工作方式。

不同点：如图3-1所示的左半部分，工作方式0条件下，TL0使用了5位，当TL0的低5位计数溢出时，向TH0进位；而全部13位计数溢出时，向计数溢出标志位TF0进位，将其置1。

如图3-2所示的左半部分，工作方式2条件下，16位计数器被分成两部分，TL作为计数器使用，TH作为预置寄存器使用，初始化时把计数初值分别装入TL和TH中。

当计数溢出后，由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL重新加载。

变软件加载为硬件加载。

更详细点，初始化时，8位计数初值同时装入TL0和TH0。

当TL0计数溢出时，置位TF0，并用保存在预置寄存器TH0中的计数初值自动加载TL0，然后开始重新计数。

如此重复，这样不但省去了用户程序中的重装指令，而且也有利于提高定时精度。

2.单元电路设计8051单片机图电源电路图8051电路图（1）P1口：P1口是一8位双向I/O口。

口引脚～提供内部上拉电阻。

和要求外部上拉电阻。

和还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入（AIN1)。

P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。

当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。

当引脚～用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(IIL)。

P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。

（2）P3口：P3口的～、是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。

用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。

P3口缓冲器可吸收20mA电流。

当P3口引脚写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。

用作输入时,被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。

P3口还用于实现AT89C2051的各种功能,如下表1所示。

P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

P3口引脚功能RXD(串行输入端口)TXD(串行输出端口)INT0(外中断0)INT1(外中断1)TO(定时器0外部输入)T1(定时器1外部输入)表2-1-1 P3口的功能(3) RST：复位输入。

RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。

当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。

每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。

(4) XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。

(5) XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。

(6)Vcc：电源电压；(7)GND：地。

两个基本电路图复位电路图晶振电路复位电路：一般需要送4个时钟周期的高电平。

按键后：电容器被短路放电、RST直接和VCC相连，就是高电平，此时进入“复位状态”。

松手后：电源开始对电容器充电，此时，充电电流在电阻上，形成高电平送到RST，仍然是“复位状态”；稍后，充电结束，电流降为0，电阻上的电压也将为0，RST降为低电平，开始正常工作。

晶振电路：产生一个固定频率的脉充，驱动芯片等元件工作。

晶振也叫晶体振荡器，能产生振荡，其特点是固有频率十分稳定，而且震动具有多谐性，除了奇频震动外还有奇次谐波泛音震动。

性能上，晶振的品质因素Q和特性阻抗都非常高，而且接入系数很小，因此具有很高的频率稳定度。

两个小的瓷片电容叫负载电容，可以用来微调晶体震荡频率，这个电容要根据所用晶体来选择，晶体规格书里面会有其负载电容的值大致为20~35PF。

一般单片机的晶振工作于并联谐振状态，也可以理解为谐振电容的一部分。

它是根据晶振厂家提供的晶振要求负载电容选值的，换句话说，晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度的保证频率值的误差。

也能保证温漂等误差。

两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。

程序清单ORG 0000HSJMP MAINORG 000BHLJMP T0_ISRORG 0030HMAIN: MOV P0,#3FH ;初始化赋值MOV P1,#0FFHMOV P2,#3FHMOV R0,#00HMOV R1,#24MOV DPTR,#TABKEY: JB ,$ ;判断启动键是否按下ACALL DELAY30MSJNB ,$ACALL STARTSJMP KEYSTART: MOV TMOD,#01H ;启动程序MOV TH0,#0D8HMOV TL0,#0EFHSETB ET0SETB EASETB TR0STOP: JB ,ZTJX ;判断复位键是否程序ACALL DELAY30MSJNB ,$SJMP MAIN ;复位程序ZTJX : JB ,XS ;判断暂停键是否按下ACALL DELAY30MSJNB ,$ZT: CLR TR0 ;K2按下后暂停计数，并关中断CLR ET0CLR EAJB ,$ ;K2再次按下继续计数ACALL DELAY30MSJNB ,$JX: SETB ET0 ;第二次按下暂停键后继续倒计时（继续启动）SETB EASETB TR0XS: MOV A,R1 ;显示子程序MOV B,#10DIV ABMOVC A, @A+DPTRMOV P0,A ; 显示秒十位MOV A,BMOVC A, @A+DPTRMOV P2,A ;显示秒个位CJNE R0,#100,STOP ;1S时间到否，未到直接转数码管显示MOV R0,#00H ;1S时间到，R0重赋初值MOV A,R1 ;R1减1，不为0转数码管显示，为0则重新开始CLR CSUBB A,#1MOV R1,AJNC STOP ;计数未到0继续判断暂停键和停止键MOV R1,#24 ;计数到0停止计数并关中断，CLR ET0CLR EACLR TR0SJMP SND ;跳到报警程序SJMP KEY ; 跳回开始检测启动键RETDELAY30MS: MOV R6,#150 ;延时程序子程序AAA; MOV R7,#100DJNZ R7,$DJNZ R6,AAA;RETT0_ISR: CLR TR0 ;中断程序子程序MOV TH0,#0D8HMOV TL0,#0EFHINC R0SETB TR0RETISND: CLR ;报警程序子程序（红色发光二极管亮一下就灭）MOV R7,#0FFHDL: MOV R6,#0FFHDL1: DJNZ R6,DL1DJNZ R7,DLSETBRETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND附录：元器件细明表1IC名单型号个数2单片机805113锁存器74HC57324数码管2位的，共阴极25晶振12MHz16电容39PF27电容10UF28开关按键开关29开关波动开关110电路板10*20111排阻10K欧112电阻3K欧113电阻30欧114发光二极管亮315单片机底座40引脚116三极管C1008 npn117蜂鸣器1。