电子倒计时定时器设计毕业设计论文(编辑修改稿)

电子倒计时定时器设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

32 图 32 DS1302 引脚图 DS1302 的引脚排列 ,其中 Vcc1 为后备电源， VCC2 为主电源。 在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 两者中的较大者供电。 当 Vcc2 大于 Vcc1+ 时， Vcc2给 DS1302 供电。 当 Vcc2 小于 Vcc1 时， DS1302 由 Vcc1 供电。 X1 和 X2 是振荡源，外接 晶振。 RST 是复位 /片选线 ，通过把 RST 输入驱动置高电平来启动所有的 数据传送。 RST 输入有两种功能：首先， RST 接通控制逻辑，允许地址 /命令序列送入 移位寄存器 ；其次， RST 提供终止单字节或多字节数据传送的方法。 当 RST 为高电平时，所有的 数据传送 被初始化，允许对 DS1302 进行操作。 如果在传送过程中 RST 置为低电平，则会终止此次 数据传送 ， I/O 引脚变为高阻态。 DS1302 电路设计 本设计要求在不进行倒计时的时候可以显示一天的时间，所以采用的时钟芯片 DS1302 为核心来实现这个问题， DS1302 的 X X2 端口连接一个 的晶振， Vcc Vcc2 连接电源，串行数据 I\O 端口连接单片机的 引脚，串行时钟 SCLK 端口连接单片机的 引脚，复位 RST端口连 接单片机的 引脚。 电路图 33： 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 16 图 33 DS1302 电路设计 时钟电路设计 时钟电路对单片机是不可缺的，单片机的每个功能都要以时钟电路为基础工作。 单片机内部自带一个时钟电路，外部接入定时控制元件即可构成一个稳定的自己振荡器。 其中机器周期共有 12个振荡脉冲周期，因此，机器周期是时钟周期的 12 倍。 本实验使用的晶振是 12MHz，则时钟周期为（ 1/12） us，机器周期为 1us。 两个端口分别连在单片机 XLAL XLAL2 引脚上实验图 34： 图 34 时钟电路 时钟复位电路 复位操作有上电自动复 位、按键电平复位和外部脉冲复位三种方式，本次实验用的是按键电平复位，利用电容的充放电公式来选择所需的电容、电阻，能保证复位信号高电平持续时间大于 2个机器周期。 电路图 34： 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 17 图 35 复位电路设计 键盘模块 本设计要用数码管显示当前时间和倒计时时间，这就需要由键盘来设定，键盘分为独立连接式和矩阵式，本实验采用五个独立的键盘设计，连在单片机的 P3 口，第一个按键控制工作模式的选择，系统通电后显示当前时间，按下则显示倒计时状态，第二个按键为设置模式选择，不管是倒计时还是显示时间都能对当前的时间进行设置，第 三、四个按键主要是对时、分、秒进行加减，第五个按键主要的功能是启动和停止倒计时。 电路设计如图 35： 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 18 图 36 键盘模块设计 显示模块 LED 数码管介绍 数码管是一种半导体发光器件，其基本元件是发光二极管。 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 19 图 37 LED 数码管 数码管的分类 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“ 8”可分为 1 位、 2位、 4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。 共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 数码管的驱动方式 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字 ，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD码二 十进制译码器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5 8＝ 40根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S521 单片机可用的 I/O 端口才 32个呢：），实际应用时必须增北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 20 加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 动态显示驱动：数码管动态显示接 口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱 动。 在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 LED 数码管电路设计 本设计主要采用 8 位 LED 数码管显示，与单片机的 I\O 口连接，但是单片机的 I\O 口电流有限，只有几毫安，但是数码管的驱动电流要几十毫安到几百毫安，所以在实验中选择了单片机74LS245 和单片机 74LS138 进行 驱动和段选。 单 片机 74LS245 介绍和电路设计 74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 led 或者其他的设备，它是 8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据 ， 还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。 当 单片机 AT89SC52单片机的 P0口总线负载达到或超过 P0最大负载能力时，必须接入 74LS245等总线驱动器。 当片选端 /CE 低电平有效时， DIR=“0” ，信号由 B 向 A 传输；（接收） DIR=“1” ，信号由 A 向 B 传输；（发送）当 CE为高电平时， A、 B均为高阻态。 由于 P2 口始终输出地址的高8位，接口时 74LS245 的三态控制端 1G 和 2G接地， P2 口与驱动器输入线对应相连。 P0 口与 74LS245输入端相连 ,E 端接地，保证数据线畅通。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相与后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效时， 74LS245 输入（ ←D1 ），其它时间处于输出（ →D1 ）。 通过单片机 74LS245 来扩大电流输出来给数码管进行驱动，电路设计如图 37： 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 21 图 38 74LS245 电路设计 译码器 74LS138 介绍和电路设计 74LS138为 3线到 8线译码器，共有 54LS138 和 74LS138两种线路结构模式。 当一个选通端（ E1）为高电平，另两个选通端（ (/E2))和 /(E3)）为低电平时，可将地址端（ A0、 A A2）的二进制编码在 Y0至 Y7 对应的输出端以低电平译出。 比如： A2A1A0=110 时，则 Y6输出端输出低电平信号。 利用 E E2和 E3 可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时， 74LS138 还可作数据分配器。 可用在 8086 的译码电路中，扩展内存。 因为本设计采用的 8位数码管为共阴极数码管，单片机 74LS138 的 I\O 口输出是低电平，所以单片机和数码管可以配合在一起使用，来完成数码管的段选。 它的电路设计如图 37： 图 39 单片机 74LS138 电路设计 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 22 报警模块 本设计在倒计时时间到的时候为了提醒用户而采用的声光报警，电路主要有一个蜂鸣器、一个三极管组成，在倒计时完成时通过控制端口 给三极管送入低电平使其导通，报警器报警，指示灯点亮。 如图 36： 图 310 声光报警电路设计 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 23 第 4章 软件程序设计 Keil 软件介绍 图 41 Keil 软件 2020 年 2 月发布 Keil uVision4， Keil uVision4 引入灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器。 新的用户界面可以更好地利用屏幕空间和更有效地组织多个窗口，提供一个整洁，高效的环境来开发应用程序。 新版本支持更多最新的 ARM 芯片，还添加了一些其他新功能。 2020年 3月 ARM公司发布最新集成开发环境 RealView MDK开发工具中集成了最新版本的 Keil uVision4，其编译器、调试工具实现与 ARM 器件的最完美匹配。 最新的 Keil uVision4 IDE，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效的程序开发。 uVision4 引入了灵活的窗口管理系统，能够拖放到视图内的任何地方，包括支持多显示器窗口。 uVision4 在 μVision3 IDE 的基础上，增加了更多大众化的功能。 多显示器和灵活的窗口管理系统 系统浏览器窗口的显示设备外设寄存器信息调试还原视图 ， 创建并保存多个调试窗口布局 ， 多项目工作区简化与众多的项目 软件程序流程图 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 24 图 42 软件流程图 系统中设置了五个按键 ,当程序扫描到“复位”键时 ,单片机重新读入拨 码盘数据 ,意即新的一轮计时开始 ,当程序扫描到“走”键时 ,若原计时停止 ,则启动计时 ,否则无效 ,同样 ,当程序扫描到“停”键时 ,若原计时已启动 ,则停止计时 ,否则无效。 对于本系统来说 ,秒计时的准确性和主从机的通信的可靠性是程序的关键 ,以下分别对这两个程序的设计进行描述。 在硬件电路中因未设计硬件计时功能 ,秒的产生只有依靠软件来完成。 本系统中采用系统定时 P 计数器 T0 来产生。 最大定时主程序开始 初始化变量 初始化定时器 显示子函数 键盘子函数 判断键盘是否按下 报警器报警、指示灯闪亮 中断 1 启动 \停止倒计时 中断 2 定时器中断 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 25 时间计算方法如下 :TMAX = 216 12foscs ,其中 fosc 为系统时钟频率 ,本系统中的时钟频率为1110592MHz , 经 计算 TMAX 为 7111ms ,为了计算的方便 ,取 TMAX = 50ms ,软件计数至 20 次为 1s。 北京工业大学耿丹学院 2020 届毕业设计（论文） 26 第 5章 系统调试 本次倒计时定时器设计包括硬件电路设计和软件设计，软件主要是通过 C 语言进行编程， 将程序编辑编译完成后，将生成的 hex 文件通过串口下载软件下载到 STC89C52 单片机芯片中去。 通过 Proteus 软件进行仿真，实验过程中仿真可以正常运行，但是总是比现实显示的时间慢，而且报。