【正文】 倒 計 時 器 一、 設(shè)計要求 ： 由單片機接收小鍵盤陣列設(shè)定倒計時時間，倒計時 的 范圍最大為 60 分鐘，由 LED 顯示模塊顯示剩余時間，顯示格式為 XX（分）： XX（秒） .X，精確到 的整數(shù)倍。倒計時到，由蜂鳴器發(fā)出報警。 繪 制系統(tǒng)硬件接線圖，并進行系統(tǒng)仿真和實驗。畫出程序流程圖并編寫程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。 二、 設(shè)計的作用目的 ： 此次設(shè)計 是我們 更進一步了解基本電路的設(shè)計流程，提高自己的設(shè)計理念，豐富自己的理論知識，鞏固所學(xué)知識，使自己的動手動腦能力有更進一步提高，為自己今后的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)，為自己的專業(yè) 技能打好基礎(chǔ)。 通過解決實際問題，鞏固和加深 “單片機原理與應(yīng)用 ”課程中所學(xué)的理論知識和實驗?zāi)芰?，基本掌握單片機應(yīng)用電路的一般設(shè)計方法，提高電子電路的設(shè)計和實驗?zāi)芰Γ由顚纹瑱C軟硬知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計注重對單片機工作原理以及鍵盤控制及顯示原理的理解，以便今后自己在單片機領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和開發(fā)打下基礎(chǔ)，提高自己的動手能力和設(shè)計能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論知識，做到理論和實踐相結(jié)合。本次設(shè)計的重要意義還在于對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進一步的了解，同 時還對單片機的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲方式和控制方式作更深層次的了解。 三、 具體設(shè)計 ： 1. 問題分析 ： 在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的人性化和智能化已經(jīng)非常成熟，其發(fā)展前景仍然不可估量。如今的人們需求的是一種能給自己帶來方便的電子產(chǎn)品，當(dāng)然最好是人性化和智能化的，如何能做到智能化呢？單片機的引入就是一個很好的例子。單片機又稱單片微型計算機，也稱為微控制器，是微型計算機的一個重要分支，單片機是 20 世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集 CPU， RAM， ROM， I/O 接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片上的 器件。單片機的誕生標(biāo)志著計算機正式形成了通過計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩個分支。目前單片機已滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。單片機已在廣闊的計算機應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)得淋漓盡致電器因此，單片機已成為電子類工作者必須掌握的專業(yè)技術(shù)之一。單片機就是一個微型中央處理器，通過編程即能完成很多智能化的工作 ，因此它的出現(xiàn)給電子技術(shù)智能化和微型化起到了很大的推動作用。 本設(shè)計將采用 89C51 單片機， 89C51 單片機 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。單片機 自帶 5 個中斷，兩個 16位定時器 32 個 I/O 口，可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 多 次 ，功能相當(dāng)強大 。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。 89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 面對如此功能強大的單片機 ，結(jié)合本次設(shè)計要求 ，應(yīng)該要用到單片機的內(nèi)部時鐘電路以及外圍的顯示接口電路 和報警電路 。 對與 時鐘 ，它 有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法 。 在顯示方面 ， 有著多種選擇，但是 8段 LED數(shù)碼管 足以滿足此次設(shè)計的要求了。 LED數(shù)碼顯示器是一種有 LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了 8個 LED 發(fā)光二極管，其中 7個用于顯示字符，一個用于顯示小數(shù)點，故通常稱之為 8段發(fā)光二極管數(shù)碼器。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 （ a） 所示 ： LED 數(shù)碼顯示器有如下兩種連接方法 ： 共陽極接法 ： 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，每個發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 共陰極接法 ： 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 蜂 鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、 報警器 、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等 電子產(chǎn)品 中作發(fā)聲器件。 在單片機應(yīng)用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警，比如 按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障等等 。 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的 I/O 口無法直接驅(qū)動，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流。 本設(shè)計采用 口和三極管組成的電路來驅(qū)動蜂鳴器。 2. 總體設(shè)計思想 ： 本設(shè)計是基于 AT89C51 單片機的鍵盤控制及顯示電路設(shè)計，從系統(tǒng)的設(shè)計功能上看，系統(tǒng)可分為兩大部分，即鍵盤輸入控制部分和顯示部分，對于每一個部分都有不同的設(shè)計方案，起初我 對鍵盤和顯示每個都 擬訂了下面 兩種 方案： 鍵盤部分： 第一種方案：采用掃描鍵盤，可以用普通按鍵構(gòu)成 4 4矩陣鍵盤，直接接到 AT89C51單片機的 P1 口，高四位作為行，低四位作為列，通過軟件完成鍵盤的掃描和定位。 這種方式相對下面的獨立式鍵盤節(jié)省了很多的 I/O 口。 第二種方案：鍵盤控制采用獨立式按鍵，每個按鍵的 一端 均接地， 另一端直接和 P1口相連，在按鍵和 P1 口之間通過 10K 電阻與 +5V電源相連。鍵盤 通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個鍵被按下了，這種方法操作速度高而且軟件結(jié)構(gòu)很簡單 ， 比較適合按鍵較少或操作速度較高的場合 ，這種獨立式接口的應(yīng)用很普遍。 顯示部分： 第一種方案：顯示部分采用靜態(tài)顯示方法， 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用 一個獨立 的具有鎖存功能的接口用于 存儲 字形碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路 ，從而輸送至各數(shù)碼管顯示。被顯示的數(shù)據(jù)只要輸出一次 ，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼 。 靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O端口多，如驅(qū)動 5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40根 I/O端口來驅(qū)動，要知道一個