1.引言目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
单片机模块中最常见的是数字钟,数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒。
数字显示的计时装置,广泛用于比赛,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
2 设计要求1、具有24s计时功能。
2、设置外部操作开关,控制计时器的直接清零、启动和暂停 /连续功能。
3、计时器为24秒递减时,计时间隔为1秒。
4、计时器递减到零时,数码显示器不能灭灯,同时发出光电报警信号。
5、有直接清零然后恢复到24秒,准备重新开始计数。
学生在教师指导下,综合运用所学知识完成基于单片机的篮球比赛24秒计时器设计。
要求设计一个24秒计时电路,并具有时间显示的功能。
要求:1、设置外部操作开关,控制计数器的直接清零、启动和暂停/连续计时。
2、要求计时电路递减计时,每隔1秒钟,计时器减1。
3、当计时器减到0时,显示器上显示00,同时发出光电报警信号。
3设计思路:选用AT89C51作为主控芯片,晶振是6KHz,机械周期为1ms,所以循环10次为1s。
P0口作为段码输出,P2.0、P2.1作为位控,高电平有效。
数码管是液晶显示,采用动态显示,两个串行口作为中断入口,高电平有效,启动T0定时器/计数器进行计数,低电平有效。
图2.2.1是系统硬件设计电路图一。
时间设置完后,启动定时器T0开始定时计数。
计时采用倒计时,比如:设置的时间为24秒钟,则在LED上显示24两位数。
定时T0计数24秒后中断返回,继续定时计数下一个24秒;同时则在2位LED显示器上显示,表示时间已经过去1秒钟,即为23秒。
这样一直持续下去。
知道变为“00”时表示赛程结束。
如果比赛中裁判叫停,则只要按下键,即可暂停计时。
3.1总体设计框图图1 倒计时设计总体框图4基本原理24秒计时器的总体参考方案框图如图1所示。
它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路(简称控制电路)等五个模块组成。
其中计数器和控制电路是系统的主要模块。
计数器完成24秒计时功能,而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、暂停/连续计数、译码显示电路的显示与灭灯、定时时间到报警等功能。
秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准,但本设计对此信号要求并不太高,故电路可采用单片机定时器。
译码显示电路由共阴极七段LED显示器组成。
报警电路在实验中用发光二极管和鸣蜂器。
主体电路: 24秒倒计时。
24秒计数芯片的置数端清零端共用一个开关,比赛开始后,24秒的置数端无效,24秒的倒数计时器的倒数计时器开始进行倒计时,逐秒倒计到零。
选取“00”这个状态,通过组合逻辑电路给出截断信号,让该信号与时钟脉冲在与门中将时钟截断,使计时器在计数到零时停住。
5硬件电路设计单片机STC89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000次。
管脚说明VCC:供电电压。
AT89C51 GND:接地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:口管脚备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(计时器0外部输入)P3.5 T1(计时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
图 2 AT89S52单片机引脚图6硬件电路图6.1时钟电路模块时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。
在一个单片机应用系统中,时钟是保障系统正常工作的基准振荡定时信号,主要由晶振和外围电路组成,晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。
为达到振荡周期是12MHZ的要求,这里要采用12MHZ的晶振,另外有两个22P的电容,两晶振引脚分别连到XTAL1和XTAL2振荡脉冲输入引脚。
具体连接图如图3所示:图五报警电路7源程序# include<reg52.h># include<intrins.h># define uint unsigned int# define uchar unsigned charsbit w1=P2^0;sbit w2=P2^1;sbit key1=P3^2;sbit key2=P3^3;sbit key3=P3^4;sbit BEEP=P1^1;uint num,num1,shi,ge;uchar code table[ ]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,}; void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--) ;}/*void delay1(uchar x) //x*0.14MS{uchar i;while(x--){for(i=0;i<13;i++) { }}}void beep(void){uchar i;for (i=0;i<50;i++){delay1(4);BEEP=!BEEP;}}/*按键扫描函数*/void keyscan(){if(key1==0){delay(5);if(key1==0){while(!key1);TR0=1;}}if(key2==0){delay(5);if(key2==0){while(!key2);TR0=0;while(!key3);num1=24;TR0=1;BEEP=1;}}}void init(){num1=24;TMOD=0x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;}void display(uchar shi,uchar ge){P0=table[shi];w1=1; w2=0;delay(2);P0=table[ge];w1=0; w2=1;delay(2);if(num1==0){TR0=0;BEEP=0;}}void main(){init();while(1){keyscan( );if(num==20){num=0;num1--;}ge=num1%10;shi=num1/10;display(shi,ge);}}void time1( ) interrupt 1{TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;num++;}8仿真结果9心得体会通过了三个星期的动手操作,我已经非常熟悉了计时器的工作原理。