1、I课程设计报告课程设计报告课程名称：单片机原理与接口技术课程设计 设计题目： 三位倒计时器 院 系： 机电工程学院 班 级： 2012 级电气工程及其自动化专业 姓 名： XXX 学 号： 2012XXXX 指导教师： XXXX 设计时间： 2014 年 X 月 X 日 出勤 实物 报告 总分目录前言 .1第一章 设计方案 .11.1 设计内容及要求 .11.1.1 设计内容 .11.1.2 设计要求 .11.1.3 功能设计 .21.2 硬件设计 .21.2.1 矩阵键盘电路设计 .21.2.2 数码管电路设计 .31.2.3 LED 及蜂鸣器电路设计 .41.2.4 单片机主电路设计 .4
2、1.2.5 上电电路的设计 .51.2.6 总电路图 .51.3 总体方案 .6第二章 软件设计 .72.1 倒计时部分 .72.1.1 键盘扫描子程序 .82.1.2 0 到 9 按键功能子程序和键盘显示子程序 .92.1.3 一位转多位十进制子程序 .122.1.4 TMR0 中断服务子程序 .132.1.5 倒计时显示子程序 .152.2 附加功能部分 .152.2.1 暂停和继续 .162.2.2 计数功能 .172.2.3 复位和归零 .172.3 结束提示部分 .182.4 程序部分总结 .18第三章 实物照片 .193.1 实验板照片 .193.2 脱机运行照片 .19第四章 问
3、题与体会 .21结论 .22参考文献 .23附录：程序清单 .24三位倒计时器1前言此次课程设计的内容为三位数的倒计时器的设计。目前倒计时器的发展已经相当先进，我做这次设计的主要目的是想更进一步了解基本电路的设计流程，以提高自己的设计理念，使自己的动手动脑能力有更进一步提高。通过解决现实生活中的问题，巩固和加深单片机课程中所学的理论知识和实验能力，加深对单片机软硬件知识的理解，以获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。本次设计注重对单片机工作原理以及键盘控制及显示原理的理解，能够提高自己的动手能力和设计能力，以培养自己的创新能力，做到理论和实践相结合。本次设计的重要意义还在
4、于对单片机的内部结构和工作状态做更进一步的了解，同时还对单片机的接口技术，中断技术，存储方式和控制方式有了更深层次的了解。另外，倒计时器在生活中应用广泛，因此它的功能灵活性和精度的要求就更加显得重要。通过此次练习，我为自己设下了很多要求，力求此倒计时器的功能完美性和精度精细性，以加深自己对电子产品设计的认知。第一章 设计方案1.1 设 计 内 容 及 要 求1.1.1 设计内容本次设计的倒计时器需要由 4*4 矩阵键盘、3 位数码管、LED 小灯和蜂鸣器等有关输入输出器件组成，要求倒计时的初始值和控制按键均由键盘输入，数码管显示倒计时的时间，小灯和蜂鸣器负责终止提示。因此，本次的设计内容包括硬
5、件设计，流程框图及软件的编写与调试。1.1.2 设计要求根据以上设计内容的介绍及我们的设计目的，总结出以下的设计要求：1.能够实现 255 以内数的倒计时；2.倒计时结束，报警提示；三位倒计时器23.通过按键设置倒计时的初始值；4.精度为微秒级的计时；5.具有“开始” 、 “暂停” 、 “继续” 、 “加一” 、 “减一” 、 “复位”等功能键；6.计时结束具有重新开始的功能。1.1.3 功能设计为实现使用的灵活性和计数的精准性，我们采用 TMR0 定时器计时，功能键包括计时开始、暂停、继续、加一、减一和复位。实现过程如下：当从键盘输入任意三位以内包括三位数，数码管显示输入数值，按下键 A 倒
6、计时开始，按下键 B 倒计时暂停，按下键 C 倒计时继续；当发现计时过程中需要调整计时时，可以在暂停或非暂停情况下按下键 D 或键 E 实现计数加一和减一的功能。键 F 的主要功能为当计时需要停止和重新再来时，按下它，计时器重新工作。当倒计时到 0 时，小灯立即闪烁，同时蜂鸣器鸣叫，小灯闪烁 3 次以后，倒计时器恢复初始状态，无需复位可以重新使用。按键过程中为确保使用人员知道键是否按下，按下时蜂鸣器应该响起以示提醒。1.2 硬 件 设 计我们设计的倒计时器需要由键盘任意输入 255 以内三位数，并显示于数码管上，计时按钮及相关功能均由键盘键入，同时为保证键盘按下的准确性，加入按下蜂鸣器提示功能
7、，计时结束需有小灯和蜂鸣器提醒。因此，设计电路图时必须涉及到键盘，4 位数码管，蜂鸣器，LED 小灯，同时上电电路和单片机控制电路为必须加入的。1.2.1 矩阵键盘电路设计一般键盘控制有 4*4、5*5 等类型方式，考虑到功能所需和单片机引脚的限制，我们采用 4*4 矩阵键盘。该键盘有 4 个输入端，4 个输出端，我们习惯于把它连接在单片机的 RC 端口。因此，我们将 RC 的低四位与键盘的输入相连，高四位与输出相连，以实现键盘的正确扫描。三位倒计时器3图 1-1 键盘设计电路图1.2.2 数码管电路设计数码管显示需送入位选和段选，我们所需为 3 位显示，采用 4 个数码管，因此需要将 4 个
8、位选联入单片机中，同时还将有 8 条段选联入其中。习惯上，我们将段选接入 RD 的 8 个端口，4 个位选接入 RB 的 1 到 4 位。图 1-2 数码管设计电路图三位倒计时器41.2.3 LED 及蜂鸣器电路设计蜂鸣器的设计就简单许多，只需将其一端接入高电平，另一端接入单片机，为保证其正常工作，接入 100 欧姆的电阻。接入单片机的一端我们可以设为 RE5。小灯同蜂鸣器相似，只需考虑接入的引脚，实验中我们接入 3 种颜色的小灯，其引脚分别连至单片机的 RE 端口的 0、1、2 位。图 1-3 LED 及蜂鸣器电路连接图1.2.4 单片机主电路设计本次设计采用的单片机为 PIC16F887，
9、其功能强大，应用灵活。在使用它进行工作的前提是对其基本的引脚进行分配，这里我们只考虑 VCC 和 GND 以及晶振的接入，晶振选择 4MHz 的晶振。其具体电路图如下：图 1-4 单片机接线图三位倒计时器51.2.5 上电电路的设计上电电路采用已有的设计好的电路，由 USB 接口供电，其电路图如下：图 1-5 上电电路1.2.6 总电路图总电路图如下图 1-6：图 1-6 总电路图三位倒计时器61.3 总 体 方 案由以上设计可知，系统的硬件原理图如下所示：图 1-7 硬件原理图设计时可采用模块化程序设计方法。模块划分时应遵循下述原则：1每个模块应具有独立的功能，能产生一个明确的结果；2模块之
10、间的控制参数应尽量简单，数据参数应尽量少；3根据模块的划分原则，将该程序划分成 6 个模块，如图 1-8 所示。主程序键盘扫描模块键盘显示模块TMR0 定时模块动态显示模块倒计时结束提示模块附加功能模块图 1-8 程序模块三位倒计时器7第二章 软件设计基于硬件工作的软件部分的编写是通过汇编语言实现的。由以上分析可知，该部分大致包括键盘扫描，键盘显示，TMR0 定时器，动态显示，结束提示和其他功能模块等六大部分，其中每大部分又包括不等的若干小部分，下面通过总体到局部的过程介绍它的工作原理。2.1 倒 计 时 部 分该软件由键入到倒计时的工作过程可由下面框图表示，此处省略了附加功能部分，只体现出其一般工作状态。图 2-1 倒计时器工作流程图该流程图表示了软件工作的大体过程，具体的过程如下子章节。
