摘要摘要隨著時代的進步，電子行業的發展，定時器的應用也越來越廣泛，單片機以其強大的功能，成為許多功能電子產品的首選。本次電子定時器電路根據設計要求采用AT89C51單片機來實現最大99秒倒計時，采用兩位數碼管顯示。文章的核心主要是硬件介紹及連接和軟件編程兩個大的方面。硬件電路主要包括AT89C51、晶振電路、數碼管，發光二級管，按鍵。軟件用匯編語言實現，主要包括主程序、倒計時、重啟控制程序等軟件模塊。采用軟硬件配合基本能實現設定定時時間倒計時功能，達到了設計的要求和目的。并在Proteus軟件上進行了仿真和調試。關鍵詞AT89C51單片機；定時器；倒計時燕山大學本科課程設計 !錄摘要 第一章緒論 定時器的發展 電子定時器的應用 選題的目的和意義 本章小結TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第二章單片機的基礎知識 3\o"CurrentDocument"單片機簡介 3\o"CurrentDocument"單片機的特點 3本章小節\o"CurrentDocument"第三章功能實現及硬件介紹 4設計功能實現 4\o"CurrentDocument"C51單片機引腳介紹 9時鐘和復位電路\o"CurrentDocument"數碼管顯示 10\o"CurrentDocument"鍵盤 12電氣原理圖 本章小結\o"CurrentDocument"第四章軟件設計 15\o"CurrentDocument"程序流程圖 15\o"CurrentDocument"定時1秒設計 16\o"CurrentDocument"重新啟動 17\o"CurrentDocument"程序 17本章小結結論 參考文獻 致謝 II燕山大學本科課程設計第一章緒論定時器的發展人類最早使用的定時工具是沙漏或水漏，但在鐘表誕生發展成熟之后，人們開始嘗試使用這種全新的計時工具來改進定時器，達到準確控制時間的目的。傳統的定時器都是使用發條驅動式、電機傳動式、電鐘式等機械定時器。20世紀末，電子技術獲得了飛速的發展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的備個領域，有力地推動了社會生產力的發展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節奏也越來越快。電子定時器相對傳統定時器來說體積小，重量輕，造價低，精度高，壽命長，而且安全可靠適用于頻繁使用，在各個領域得到了廣泛的應用。使相當多需要人控制時間的工作變得簡單了許多。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內裝化等幾個方而發展，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在己能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。電子定時器的應用電子定時器大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關烘箱、通斷動力設備甚至各種定時電氣的自動啟用等。電子定時器經常用于延時自動關機、定時。延時自動關機可用于電視機、催眠器、路燈及其他電器的延時斷電及延時自停電源等。定時可用于照相定時曝光，定時閃光，定時放大，水位定時報警，延時電鈴，延時電子鎖等，人們甚至將定時器用在了軍事方面，制成了定時炸彈，定時雷管。1燕山大學本科課程設計電子定時器影響著人類的生產和生活，隨著電子技術的發展，電子定時器也在不斷的進步，將朝著更高精度，更多用途的方向為我們服務。選題的的目的和意義定時器與生活聯系密切，我們親身體會到它存在的價值，通過課程設計自己親自完成電子定時器的簡單設計不僅可以將學到的理論知識應用于實踐，更提高了我們思考問題，解決問題的能力，同時提高我們的學習興趣。本章小結本章小結：本章主要介紹了定時器的現狀，讓我們對電子定時器的有了初步的了解，為進一步設計及研究奠定了基礎。燕山大學本科課程設計第二章單片機的相關知識單片機簡介單片機全稱為單片機微型計算機(SingleChipMicrosoftcomputer)。從應用領域來看，單片機主要用來控制，所以又稱為微控制器(MicrucontrollerUnit)或嵌入式控制器。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。單片機的特點.單片機的存儲器ROM和RAM是嚴格區分的。RAM稱為程序存儲器，只存放程序，固定常數，及數據表格。RAM則為數據存儲器，用作工作區及存放用戶數據。.采用面向控制的指令系統。為滿足控制需要，單片機有更強的邏輯控制能力，特別是單片機具有很強的位處理能力。.單片機的I/O通常是多功能的。由于單片機芯片上引腳數目有限，為了解決實際引腳數和需要的信號線的矛盾，采用了引腳功能復用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設置或由機器狀態來區分。.3本章小結通過對單片機總體的介紹，我們對單片機有了初步的認識，針對單片機的特點對其應用也有了更深的目的性。燕山大學本科課程設計第三章功能實現及硬件介紹設計功能介紹P1.0定時開始，P1.1時間調整,P1.2重新啟動首先初始狀態顯示00,按下P1.1所連按鍵進行時間加1操作，設定好后按下P1.0所連按鍵倒計時開始，當所設定時間到達時顯示00，二極管發光。系統總體框圖C51單片機引腳介紹一、89C51的性能及特點89C51的主要性能包括:

燕山大學本科課程設計①與MCS-51微控制器產品系列兼容。②片內有4KB可在線重復編程的快閃擦寫存儲器(FLASHMDMORY)。③存儲器可循環寫入/擦除1000次。④存儲數據保存時間為10年。 …⑤寬工作電壓范圍：VCC可為2.7?6V。⑥全靜態工作：可從0HZ到16MHZ。⑦程序存儲器具有3級加密保護。⑧128X8位內部RAM。⑨32條可編程I/O線。⑩兩個16位定時器/計數器。中斷結構具有5個中斷源和2個優先級。可編程全雙工串行通道。空閑狀態維持低功耗和掉電狀態保存存儲內容。F1J01 M2 3?3 35* 37」 八i 337 3+8 339 3210 3111 RI89C51 3012 2913 231+ 2715 H1￡ 2517 21IS 2315 22如 21XfGGPlJFOBF1)-P1W"T1.1PlJFO工P03P0.+Pl.tPOJPl.7P0.fiE-EKEIP0.7P3J0FJJ.KLETWOP3JPSENP33P2.7P3.+P2.CP3JP2JP3.tP24F3.7P23P2JP2JPSJO(2)、AT89C51硬件結構及引腳MCS-51系列單片機采用40引腳雙列直插式封裝(DIP)，4個并行口共有32根引腳，可分別作為地址線、數據線和I/O線2根電源線2根時鐘震蕩電路引腳和4根控制線。.電源引腳Vcc和VssVss：接地端。Vcc：芯片+5V電源端。.時鐘信號引腳XTAL1和XTAL2XTAL1、XTAL2：當使用單片機內部震蕩電路時，用來外接石英晶體和微調電容，XTAL1是片內震蕩電路反相放大器的輸入端，XTAL2是片內震蕩電燕山大學本科課程設計路反相放大器的輸出端，震蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當使用外部時鐘時，XTAL1接地，XTAL2接外部時鐘信號源。.控制信號引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPPRST/VPD：RST是復位信號輸入端。當輸入的復位信號保持兩個機器周期(24個時鐘周期)以上的高電平時有效，用來完成復位操作第二功能VPD作為備用電源輸入端，當主電源VCC發生故障，電壓降低到低電平規定值時，可通過VPD為單片機內部RAM提供電源，以保護片內RAM中的信息不丟失，使系統在上電后能繼續正常運行。ALE/RRRG:ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部存儲器時，ALE用來鎖存P0口擴展低8位地址的控制信號。在不訪問外部存儲器時，ALE也以時鐘震蕩頻率的1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對外輸出時鐘信號或其他需要，例如可以用示波器查看ALE是否有脈沖信號輸出來確定89C51芯片的好壞第二功能PRRG是對內部有EPROM的單片機的EPROM編程時編程脈沖輸入端，它和31號引腳的第二功能Vpp一起使用。PSEN:外部ROM的讀選通信號輸出端。在訪問外部ROM時，PREN產生負脈沖作為讀外部ROM的選通信號。而在訪問外部RAM或片內ROM時，不會產生有效PSEN信號。EA/VPP:ER是訪問外部ROM的控制信號。當EA為低電平時，CPU只執行外部ROM中的程序。當EA為高電平且PC值小于0FFF(4K)時，CPU執行內部ROM的程序，但當PC的值超出4K時將自動轉去執行片外ROM的程序。對于無片內ROM的8031或不使用內部ROM的89C51,需外擴EPROM,此時EA必須接地第二種功能VPP是對8751的片內EPROM的+21V編程電源輸入端。.P0~P3口結構及功能P0口由一個輸出鎖存器、一個轉換開關MUX、兩個三態輸入緩沖器、輸出驅動電路和一個與門及一個反相器組成，如圖2-2所示。燕山大學本科課程設計讀鎖存器內部總線

寫地址/數據控制 Vcc讀鉞存器內部總妹讀引腳，讀鉞存器內部總妹讀引腳，讀引腳圖2-2P0口位結構圖P0口具有兩種功能：第一，P0口可以用作通用I/O接口；第二，P0口可以用作地址/數據總線。（2）P1口是由一個輸出鎖存器、兩個三態輸入緩沖器和輸出驅動電路組成，驅動電路內部設有上拉電阻，如圖2-3所示。Vcc上拉電阻"———Fl.xnl圖2-3P1口位結構圖P1口是51單片機唯一的單功能口，是通用的準雙向I/O口。（3）P2口由一個輸出鎖存器、一個轉換開關MUX、兩個三態輸入緩沖器、輸出驅動電路和一個反相器組成，如圖2-4所示。燕山大學本科課程設計*齪仲川MLK譚琳?*齪仲川MLK譚琳??Vcc第二輸出功能CP9Vcc第二輸出功能CP9第二輸入功能圖2-4P2口位結構圖P2口共有兩個功能：第一個功能與上述兩組引腳的第一功能相同，即可用作通用I/O口；它的第二功能與P0口引腳的第二功能相配合，作為地址總線用于輸出片外存儲器的高8位。（4）P3口由一個輸出鎖存器、三個三態輸入緩沖器、輸出驅動電路和一個與非門組成，如圖2-5所示。讀鎖存器內部離甥寫'讀引腳圖2-5P3口位結構圖P3口有兩個功能：第一個功能與其余三個端口的第一功能相同；第二功能做控制用，每個引腳的功能不同：P3.0——RXD：串行口接收數據輸入端P3.1——TXD：串行口發送數據輸出端P3.2——INT0：外部中斷申請輸入端0P3.3——INT1：外部中斷申請輸入端1P3.4——T0：外部計數脈沖輸入端0

燕山大學本科課程設計P3.5——T1：外部計數脈沖輸入端1P3.6——WR：寫外設控制信號輸出端P3.7——RD：讀外設控制信號輸出端時鐘電路和復位電路單片機的時鐘信號用來提供單片機內各種微操作的時間基準；復位操作則使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的狀態開始運行。時鐘電路:單片機的時鐘信號通常有兩種產生方式。一種是內部時鐘方式；另一種是外部時鐘方式。如圖2-6所示。NCS-51CbJ外部時鐘方式3內部時鐘方式圖2-6NCS-51CbJ外部時鐘方式3內部時鐘方式圖2-6時鐘方式圖內部時鐘方式只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接晶振就構成了自激振蕩器，并在單片機內部產生時鐘脈沖信號。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內，常用于多片單片機同時工作，已使各單片機同步。單片機的時序單位：晶振周期為時鐘脈沖頻率的倒數，為最小的時序單位，也稱T狀態；時鐘周期包含兩個晶振周期，也稱S狀態；完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期，由6個時鐘周期組成，即12個晶振周期；指令的執行時間稱為指令周期，通常含有1~4個機器周期。單片機的復位狀態：當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST（全稱RESET）出現2個機器周期以燕山大學本科課程設計上的高電平時，單片機就執行復位操作。如果RST持續為高電平，單片機就處于循環復位狀態。根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和手動復位。上電復位要求接通電源后，自動實現復位操作。手動復位是當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現上電或開關復位的操作。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態，其中包括使程序計數器PC=0000H,這表明程序從0000H地址單元開始執行。單片機冷啟動后，片內RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內RAM區中的內容，21個特殊功能寄存器復位后的狀態為確定值，見下表(表中符號*為隨機狀態)。表2-1特殊功能寄存器復位后的狀態表特殊功能寄存器初始狀態特殊功能寄存器初始狀態A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0?P3FFHSBUF不定IP***00000BSCON00HIE0**00000BPCON0*******B數碼管顯示LED(lightEmitingDiode)是發光管的縮寫。LED顯示器是由發光二極管構成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。LED顯示器在單片機中的應用非常普遍。10燕山大學本科課程設計1）、LED顯示原理通常所說的LED顯示器由7個發光二極管組成，因此也稱之為七段LED此外，顯示器中還有一個圓點型發光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數點。通過七段發光二極管亮暗的不同組合，可以顯示數字、字母以及其他符號。LED顯示器中的發光二極管共有兩種連接方法：共陽極接法把二極管的陽極連在一起構成公共陽極。使用時公共陽極+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發光二極管就導通點亮，而輸入高電平的則不亮。共陰極接法把發光二極管的陰極連在一起構成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不點亮。使用LED顯示器時要注意區分這兩種不同的接法。為了顯示數字或符號，要為LED顯示器提供代碼，因為這些代碼是為顯示字形的，因此稱之為字形代碼。七段發光二極管，再加上一個小數點位，共計八段。因此提供給LED11

燕山大學本科課程設計顯示器的字形代碼正好一個字節。各代碼的對應關系如下:代碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfEDcba用LED顯示器顯示十六進制數的字形代碼在下表中列出。字型共陽極代碼共陰極代碼字型共陽極代碼共陰極代碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H滅FFH00H880H7FH此設計使用的是共陽極接法。鍵盤鍵盤的工作方式應該根據實際應用系統中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。1編程掃描方式編程掃描方式是利用CPU完成其他工作的空余時間，調用鍵盤掃描子程序來檢驗按鍵狀態，響應鍵盤輸入。執行鍵功能程序時，CPU不再享有鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。2定時掃描方式定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，她利用單片機內部的定時器產生一定時間（如20ms）的定時，定時時間到產生定時器溢出中斷。12

燕山大學本科課程設計CPU在中斷服務程序中鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵并保存鍵號，然后在中斷服務程序或主程序中執行該鍵的功能程序。3中斷掃描方式本設計采用上述兩種鍵盤掃描方式時，無論是否有鍵按下，CPU都要定時掃描鍵盤，而單片機應用系統工作時，并非經常需要鍵盤輸入。因此，CPU經常處于空掃描狀態，浪費CPU大量時間，CPU不掃描鍵盤，而有鍵按下時，通過相應電路產生中斷請求，CPU相應中斷，執行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。本設計采用程序掃描方式。步驟如下：①首先判斷是否有鍵按下。②去除鍵抖動。若有鍵按下，則延時5?10ms,再一次判斷有無鍵按下，如果此時仍有鍵按下，則認為鍵盤上有一個鍵處于穩定閉合期。③若有鍵閉合，執行相應的子程序。電氣原理圖13P0.0/AD013P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P30/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD燕山大學本科課程設計本章小結本次課程設計采用軟硬件結合的方式，對硬件系統有了詳細的認識才能更好的對其編程，是下一章的學習和研究的基礎。14

燕山大學本科課程設計第四章軟件設計程序流程圖開始結束初始化T0,T1,顯示00開始倒計時加開始結束初始化T0,T1,顯示00開始倒計時加1按鍵掃描pl.l,p1.2P1.1按下P1.0按下判斷是否到00燈亮顯示主程序流程圖15

燕山大學本科課程設計重啟控制流程圖定時1秒設計定時方法我們采用軟硬件結合的方法，定時器TO工作于方式1定時50毫秒，這樣每當T0到50毫秒時CPU就響應它的溢出中斷請求進入他的中斷服務子程序。定時器的最大定時時間為50ms,因此如果想得到1s的定時，需要計20次50ms才能實現。設計中p3.5出現低電平時燈亮，所以通過p1.3引腳控制，每500ms對p1.3取反，因此計數器T1計數十次。工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器是一個專用寄存器，用于設定兩個定時器/計數器的工作方式。但TMOD寄存器不能尋址，只能用字節傳送指令設置其內容。其定義如下：位序B7B6B5B4B4B3B2Bl位符號GATEC/TM1M0GATEC/TMlM0定時/計數器1定時/計數器016

燕山大學本科課程設計4位一組的結構使它不能位尋址，一定義就是4位。從寄存器的位個時鐘可以看出，它的低半字節定義定時器/計數器0，高半字節定義定時器/計數器1。根據設計的要求設置TMOD。T0工作于定時狀態，定時50ms,工作方式1,T1工作于計數狀態，方式二。X=216一定時時間/振蕩周期又12=216-50X103X12X106/12=65536一定時時間=65536-50000=3CB0H所以初值TH0=3CH、TL0=0B0H重新啟動每次定時完畢以后，需要重新定時時，需要將系統恢復初始狀態，按下與P1.2相連的按鍵程序自動返回，執行新的定時邀請。程序設計org0000hIjmpmainorg000bhIjmptimeorgmain:movmovmov0100htmod,#61hth0,#3chtl0,#0b0h；設置定時器初值setbea17orgmain:movmovmov0100htmod,#61hth0,#3chtl0,#0b0h；設置定時器初值setbea17燕山大學本科課程設計setbet0movthl,#0f6hmovtl1,#0f6hmova,#00hmovb,#00hmovdptr,#tabmovr0,amovea,@a+dptrmovp0,amova,bmovea,@a+dptrmovp2,amova,r0ll:jnbpl.1,12jnbpl.0,15燕山大學本科課程設計setbet0movthl,#0f6hmovtl1,#0f6hmova,#00hmovb,#00hmovdptr,#tabmovr0,amovea,@a+dptrmovp0,amova,bmovea,@a+dptrmovp2,amova,r0ll:jnbpl.1,12jnbpl.0,1519:jbpl.1,11ineamovr0,aelresubba,#0ah;設置計數器初值；保存顯示結果只寄存器；將調整好的時間傳到寄存器;將設置好的時間低位經P0口輸出;將高位賦給寄存器a;找到相應的數碼管顯示段值;設置好的高位時間經P2口輸出;寄存器a恢復低位;判斷pl.l,有按下則跳轉到12;判斷pl.0,有按下則跳轉到15;再次判斷pl.l有無按下;pl.l按下則低位加一調整時間;保存當前設置時間低位；進位標志位清零;當前值與10比較jne14 ；若無借位，說明時間已經到10,跳轉到14若有借位，說明時間不到十，繼續mova,r0movr0,amovea,@a+dptrmovp0,amova,bmovea,@a+dptrmovp2,a；查詢要顯示的段碼值；低位經；查詢要顯示的段碼值；低位經p0口輸出；高位經p2口輸出燕山大學本科課程設計mova,r0；恢復時間低位l3:jnbp1.1,l3；等待P1.1按鍵彈起后再次掃描P1.1，是否繼續加一調整定時時間ljmpl1l4:mova,#00h；地位值到10，則低位清零incb；高位加一movr0,a；保存時間低位movca,@a+dptr；找到相應的顯示段碼movp0,a；低位經P0口輸出mova,bmovca,@a+dptrmovp2,a；高位經p2口輸出mova,r0；恢復低位值ljmpl3；跳轉到繼續掃描按鍵l2:movr7,#40；時間延遲10msdel11:movr6,#123；10ms后跳轉到19；10ms后跳轉到19；10ms延時繼續判斷P1.0，若有按下跳轉到l6若無按下，繼續掃描按鍵倒計時開始，開定時器T0開計數器T1movr7,#40del12:movr6,#123nopdel22:djnzr6,del22djnzr7,del12jnbp1.0,l6ljmpl1setbtr0setbtr119

燕山大學本科課程設計loop2:jbctf1,loop1ajmploop2loop1:decamovr0,aclrcsubba,#0ffhjncl7mova,r0movr0,amovca,@a+dptrmovp0,amova,bmovca,@a+dptrmovp2,amova,r0jmpl6l7:mova,bjzl8decbmova,#09hmovr0,amovca,@a+dptrmovp0,amova,bmovca,@a+dptrmovp2,amova,r0；500ms時間到，跳轉到loop1；不到500ms，等待；時間低位減一；保存當前低位值；借位標志清零；與#ffh比較；若沒有借位，則說明已經減到了0，減一后為ff，跳到17，若有借位，則還沒有減到0，繼續減一；輸出低位；輸出高位；恢復a低位值；跳轉到l6繼續定時減一；判斷高位是否到0，到0，跳到l8；高位沒有到0，則繼續減一；低位清零；恢復a低位值；低位輸出；高位輸出20燕山大學本科課程設計ljmp16tab:db0c0h,0f9h,0a4h,0b0hdb99h,92h,82h,0f8hdb80h,90hl8:clrp1.7