课程设计论文--基于labview的定时器程序设计

第一篇：课程设计论文--基于labview的定时器程序设计

基于labview的定时器程序设计

目录

1.程序设计背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

1.1.labview定时器的介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

2.程序介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3

a、主要用途和功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

b、前面板图和主要部件的功能„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

c、程序框图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.程序改进„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8

4.程序界面及层次关系„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

5.存在的一些问题„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

6.程序来源说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10

1.程序设计背景

定时器在家用电器中经常用于延时自动关机、定时。延时自动关机用于：收音机、电视机、录音机、催眠器、门灯、路灯、汽车头灯、转弯灯以及其他电器的延时断电及延时自停电源等。定时可用于：照相机曝光、定时闪光、定时放大、定时调速、定时烘箱、冰箱门开定时报警、水位定时报警、延时催眠器、延时电铃、延时电子锁、触摸定时开关等。例如空调中的定时器，在工作一段时间后便能自动切断电源停止工作。夏季夜间使用，入睡前先设好预定时间，等睡熟后到了预定时间，空调自动关机。方便节能。定时器除了应用于家电之外 还广泛应用于工农业生产和服务设施，军事等。发展前景

传统的定时器大多数是发条驱动式、电机传动式或电钟式等机械定时器，部分电子器械中也有试用时间继电器的。相对于传统的定时器，电子定时器的体积小，重量轻。造价低。精度高、寿命长，而且安全可靠，调整方便，适于频繁的使用。同时随着现代电子技术的不断发展，定时器也在不断更新，朝着更多用途，更高精度，更小体积发展着。

Labview的定时器：

1．为什么要使用定时： 一般来说在循环中，我们都会添加一个定时器。他们的作用主要有2 个：

1.控制代码执行的速率：简单的来说，如果在循环中添加了定时，就可以控制循环以一定间隔重复执行；或者在串口通信中，在发送指令后等待指定的时间再读返回值。

2.降低CPU 占用率：如果没有设置定时，CPU 的大部分资源会一直被该线程占用，而无法执行其他线程。2．定时VI 用法：

在LabVIEW 中的常用定时有等待（ms）倍毫秒

1． 等待（ms）

该VI 的输入端为整型，单位是ms。指定代码执行的时间间隔。举例来说，连入VI 的输入为10ms，如果循环中代码的运行时间是3ms，那么每次循环的时间是10ms；如果循环中代码的运行时间是14 毫秒（大于10ms），那么每次的循环的时间是14ms。

（Windows 下软件定时的精度在1 个ms 左右，所以实际的情况会有1ms 左右的误差）

2． 等待到下一个整数倍毫秒

该VI 输入为整型，单位是ms。该VI 将定时和系统的时钟对应起来，使用该定时VI 后，代码将在系统时钟为定时时间的整数倍执行。使用该定时VI 的第一次运行时间间隔是不确定的。比如设定定时为1000ms，对于第一次运行，无论当前时间是50ms 还是850ms,都将在下一次1000ms 的整数倍时间第二次运行该代码，那么实际的间隔分别是950ms 和150ms。

3．定时的精度： 对于上面提到的定时VI，输入的单位都是ms，但是实际运行的最小间隔在2ms 以上。这是因为Windows 操作系统中，对线程的操作最小的间隔是2ms。

4．使用定时的注意事项：

在使用等待到下一个整数倍毫秒时需要注意，当该VI 处于等待状态时，整个线程都将处于等待状态。在对时间要求较高的实时系统中，往往不可以简单的将该定时VI 和代码并行的放置。

，和等待到下一个整数程序介绍

a、主要用途和功能 在测量过程中，有时需要测量、记录数据在2小时内的分布情况（稳定性、波动性）；有时需要每10分钟测量一次数据并保存结果。这就需要有一个定时器或倒计时器来控制测量的过程，利用“已用时间”快速vi做了一个既有“定时”功能又有“倒计时”功能的vi，基本上满足应用程序的设计要求。

该vi的定时精度不是很高，大概在正、负1s左右，基本上可以满足工程上的使用要求。

b、前面板图和主要部件的功能

定时时间选择——这是一个枚举控件，用来选择定时或倒计时的时间间隔。设计时定义了一些常用时间的数据列表。

定时器（倒计时器）——这是一个开关控件，用来选择是定时功能还是倒计时功能。开始计时后将被灰化（运行时不可再操作）。

停止（开始）——这是一个开关控件，用来控制是否开始计时。开始计时后将被灰化（运行时不可再操作）。

定时持续时间——这是一个字符显示控件，用来实时显示定时或倒计时的时间间隔数值。

强行停止计时——这是一个开关控件，用来强行停止计时过程（退出计时）。

c、程序框图

整个程序框图

程序在执行时，首先通过选择按钮，选择是定时器模式还是倒计时模式，然后经过每局按钮确定定时时间，再按下开始，若在定时器模式下，则定时显示时间从0递增到枚举选择的时间，此过程中按钮变灰，不可用，到点时，由开始转为停止，所有键可用。倒计时器模式与此过程大致相同，唯一不同便是计数从预设值递减为0。程序在执行过程中可用确定强制退出键退出。

计时的功能由“已用时间”实现，枚举的数值为其上限，在定时器模式，已用时间直接输出到格式化日期，再到时间显示控件。在倒计数器模式，已用时间输出数据先与枚举数做减法运算，在输入到格式化日期。

中断循环由已用时间的结束输出、强行停止键、过程错误输出三者通过逻辑与接到中止键。

程序改进

上述程序过于简单，现做改进如下：

1.将枚举控件用一个数值输入控件代替，这样就可以自行确定定时或倒计时的时间，从而扩大了程序适用的范围。(注意输入的数值以分钟记)

2.为了更好的达到倒计时预警的效果，现加入LED灯进行倒计时小于10时的显示，从而更加直观，鲜明，同时为了不影响程序的观看效果，LED灯只在倒计时的最后10秒出现，其余情况皆为不可见。3.在程序设计中使用属性节点，比如本例中：利用属性节点将程序运行过程中的操作限定在唯一性上，可以降低操作者的误操作可能性。本程序运行时，要么等待定时结束，要么由操作者强行停止计时。

4.新增一个图片下拉表，它的可视性与LED灯的情况相同。

5当定时时间到时，发出声音报警。整体程序图

程序界面

存在的一些问题

本程序的定时显示精确性不高，例如LED灯的数字无法做到同步显示等等。程序来源说明

本文原程序来源于http://tieba.baidu.com/p/1585935847 9

第二篇：定时器课程设计心得体会

定时器课程设计的心得体会

课程设计共两周，第一周的任务是设计出原理图，并把PCB版图画出来；第二周的任务是根据原理图制作电路板，我们组共五个人，我们分工合作，共同学习，共同进步。

第一周的时候，我们五个人中有人主要负责画图，有人负责查阅资料，有人负责学protell99（因为我们目前还没有学protell99，画PCB版图需要用），有人负责审阅方案，然后我们再共同商议，尽量让我们的方案更完善，这其中大家都发挥了不可缺少的作用。第二周的时候，就进入实验室进行实训了，其实好期待自己动手制作电路板，满怀信心和期待的进入了实验室开始了又一个新的体验。我们的老师很认真很耐心的教导我们怎么操作，尤其是一些注意事项，对我们这些初次做课程设计的来说我们真的懂得很少，通过老师的细心指导后，我们便开始实战了。我们按照顺序先把图纸转印到电路板上，然后再对电路板进行腐蚀，腐蚀的过程其实挺有意思的，看着电路板上的电路图的线条在溶液里慢慢的越来越清晰的显现出来，其他部位的铜越来越少…目不转睛的盯着电路板看，生怕错过了每一个细节，终于腐蚀好了，虽然只完成了小小的一步，但我们也很兴奋。接下来该打孔了，我们小心的操作着，我们组的每个成员都亲自试着打孔，体验那种感觉。等打好孔后，刷了松香一切就绪后，开始插件，好多器件自己以前从来都没有见过，只在课本上学习它的结构，性质和功能，可是见都没见过，比如三极管，我以前就没有见过，直到这次见了后才知道原来一个三极管竟这么小！接下来焊接，对女生来说，焊接更是没有接触过，我先看着他们焊，看了好长时间终于鼓起勇气决定自己也试试，拿上电烙铁就感觉到它柄的温度，慢慢的小心的焊下去…终于都做好了，最后是调试的过程，看着我们自己制作的电路板要工作了，我们很激动同时也很紧张，我们刚开始插上电源时预置一个数后，显示器上并不显示数字增加计时，我们都面面相觑，可是我们并没有灰心，我们开始检查是我们哪里出了错，最后经过我们认真检查和思考终于把错误找了出来并改正了过来，再次调试，我们预置60秒，看着显示器的数字从零开始增加，我们绷着心弦，终于显示59，60报警器发出声音报警，调试成功，我们好高兴，感觉有点成就感。

通过这次课程设计，我学习到了不少平时在课堂上学习不到的东西。

一、对课本上的知识有更深的理解。

通过原理图的设计，对课本上的知识有了更深的理解，课本上的知识是机械的，表面的，很零碎的，通过课程设计，把原来以为很散的书本知识变的更为有联系，对课本知识有了更深的理解。

二、对该理论在实践中的应用有深刻的理解。

通过设计原理，制作电路板，到调试成功实现功能，把以前疑惑比如学这些知识都是干什么用的，通过这次课程设计，对该理论在实践中的应用和意义，有了更深刻的理解。

三、激发了学习的积极性。

通过该课程设计，全面系统的理解了定时器构造的一般原理和基本实现方法。把学过的电子技术的知识强化，能够把课堂上学的知识通过我们设计的电路表示出来，加深了对理论知识的理解。并激发了我们学习的积极性。

四、理解了学科之间的融合渗透。

本次课程设计所用器件大部分是用电子技术的数字部分里学的器件完成的，而也有些是模拟部分学的器件，而把这些器件连接起来用的则是电路的知识，这就把这三门学科联系起来，把各个学科之间的知识融合起来，对电子技术整体的认识更加深刻。

五、锻炼了自己的动手能力以及加深了对自己认识。

我们平时都只是学习课本上的知识，动手特别少，以致动手能力比较差，所以通过这次课程设计，通过自己动手制作，锻炼了自己的动手能力，同时也是对自己能力的一次检测，使我们对自己有了更深一步的认识，看自己在哪些方面还不足，为以后更好的提高自己提供了帮助。

六、提高了自己与别人相处以及合作的能力。

因为课程设计是分小组做的，而且在设计过程中我们需要分工合作，这就要求我们要有与人友好相处和与人友好合作的能力，这在以后的工作中很重要。通过这次课程设计，锻炼了同时也提高了我们的这项能力，无论是对我们的生活还是对我们以后的工作都有很大的帮助。

很喜欢课程设计，可以锻炼我们各个方面的能力，希望以后有更多这样的实训机会。同时也要谢谢两位指导老师这么辛苦的带领我们完成这些实训内容。

第三篇：实验二 定时器程序设计121

一、实验目的学会使用单片机定时器产生定时中断，并利用定时中断产生更长时间延时。

二、实验设备及器件

IBM PC机

一台

DP-51PRO.NET单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台

三、实验内容

1.实验二 定时器程序设计

2．编写程序，使P10端口来控制LED闪烁 3.C语言程序

//1ms定时中断实现100ms发光管闪烁 #include“REG51.h” sbit LED=P1^0;void main(void){ TMOD = 0x01;//设置定时器模式 16位定时器

TL0 = 0x18;//设置定时初值

TH0 = 0xFC;//设置定时初值

TR0 = 1;//定时器T0开始计时

ET0=1;//开定时器中断

EA=1;

//开总中断

while(1);}

//******************** //1ms void pit0(void)interrupt 1（中断程序）{ static unsigned char ms_cnt=0;//16 ffff TL0 = 0x18;//设置定时初值

TH0 = 0xFC;//设置定时初值

if(++ms_cnt==100){

ms_cnt=0;

LED=!LED;} } 定时器的由程序

直接汇编语言 ORG 0 AJMP MAIN ORG 0BH AJMP PIT0 MAIN: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#18H MOV TL0,#0FCH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $

生成;********************************** PIT0: MOV TH0,#18H MOV TL0,#0FCH INC R7 CJNE R7,#100,PIT0_R MOV R7,#0 CPL P1.0 PIT0_R: RETI END

四 实验要求

学会使用并掌握单片机定时器中断来实现LED100ms闪烁。

五 实验步骤

1.调试运行本节实验程序。若程序无错误，编译并进行二进制转换，下载程序。

2.连接线路，将A2区的P10端口连接到D1区的任意LED接口。3.观察LED灯闪烁情况

第四篇：labview红绿灯课程设计报告

1.1 课程设计目的

（1）掌握labview的软件编程方法；

（2）培养综合应用所学知识来指导实践的能力； 1.2 课程设计的任务

本次课程设计要完成一个十字交通灯的设计，这个交通灯系统能为东西和南北两个方向行驶的车辆指示能否通行。这个交通路口每一个方向上的红绿灯按绿—黄—红的顺序循环，每个循环的时间为60秒，其中红灯时间为30秒，黄灯时间5秒，绿灯时间25秒，当按下停止键时，循环停止。1.3 课程设计的要求及技术指标

（1）能够将现实生活中的交通灯出现顺序在电脑上面显示；（2）要有时间现实；（3）具有有好的人机界面； 1.4总体设计思路

此次设计可以用12盏灯来指示路口的红绿灯状况，他们分别是下文中的东西红

1、东西红

2、东西黄

1、东西黄

2、东西绿

1、东西绿

2、南北红

1、南北红

2、南北黄

1、南北黄

2、南北绿

1、南北绿2。

信号灯按一定规律循环点亮，每盏红灯亮30秒，每盏黄灯亮5秒，每盏绿灯亮25秒。每个循环包括四个阶段。第一阶段：南北绿（1、2）和东西红（1、2）亮25秒；第二阶段：南北黄（1、2）和东西红（1、2）亮5秒；第三阶段：南北红（1、2）和东西绿（1、2）亮25秒；第四阶段：东西黄（1、2）和南北红（1、2）亮5秒；中间放置一个时间计数器，用于观测时间的进行。

用计数器产生以秒为单位的计时信号，再将信号进行分段，每到一个时间段时时间系统进行相应的动作。

总体流程图如下：

1.5前面板的设计

前面板是VI的用户界面。创建VI时，通常应先设计前面板，然后在前面板上创建输入/输出任务。本课程设计总前面板的设计比较简单，需要用到12盏灯、一个时间显示器、一个停止键即可。其中的12盏灯，在控件选板中选择指示灯，将它放在前面板合适的位置，单击鼠标右键，更改指示灯的属性，改变指示灯的大小并设定颜色，做出一个合适的指示灯，再用框将每组灯框起来，做成一个交通灯。在每组交通灯合适的位置放置一个数值显示控件作为交通灯的计时器。在前面板合适的位置放置一个开关按钮，控制循环的启停。这样交通灯系统的前面板就做好了。

1.6 定时信号的产生

定时信号在程序框图中右键→执行过程控制→while循环中产生

由于i产生的时间频率过快，所以在程序框图中右键→执行过程控制→时间延迟，用于控制i产生时间的频率，防止过快，或者过慢，可自行控制。选中该图标，右键属性，设置配置时间延迟1秒。

1.7 为了更好的观察时间的变化，添加数值显示器

1.8 时间信号的分段

将得到的时间信号除以每个循环所用的时间60秒，取余数。得到的余数x的范围为0<=x<60,当0<=x<25时，条件满足，执行第一个条件结构里面的程序，东西红和南北绿灯亮。当25<=x<30时，条件满足，执行第二个条件结构里的程序，南北黄河东西红灯亮。当30<=x<55时，条件满足，执行第三个条件结构里的程序，东西绿和南北红灯亮。当55<=x<60时，条件满足，执行第四个条件结构里的程序，东西黄和南北红灯亮。

1.9 总控制程序

本设计采用的是编程方法控制红绿灯的亮灭，简单而又方便。在程序框图中右键→编程→公式节点，在该公式节点框中输入C语言程序，并设置输入输出节点；

2.0 类型转换

由于控制程序中设置的变量时整型，而指示灯是布尔型，所以需要在两者之间添加强制转换，以便于两者之间的连接。

通过新数据类型平化和还原，使x强制转换为某个类型。如函数无法转换数据而必须对其解释，Labview可使用临时缓冲区。2.1 程序框图总体设计

2.2 各个工作阶段截图

第一阶段：0~25秒内，东西红和南北绿灯亮。

第二阶段：25~30秒内，东西红和南北黄灯亮。

第三阶段：30~55秒内，东西绿和南北红灯亮。

第四阶段：55~60秒内，东西黄和南北红灯亮

2.3 心得体会

此次课程设计圆满结束，对于我经过努力的结果，我感到非常满意。由于大家平时都是学习理论知识，没有过实际开发设计的经验，虽然上课的时候讲过很多LabVIEW的应用，但课后也从没真正地应用过这个软件，对它一点都不熟悉，拿到这个设计的时候都不知道怎么做。但通过对LabVIEW进行了几天的摸索学习，我终于把课程设计做好了，并发现LabVIEW很实用。通过这次课程设计我基本学会了虚拟仪器设计的步骤和基本方法，提高了动手能力，增强了理论联系实际的能力。

在这个课程实际中，我真正的感受到了虚拟仪器的优越性，“软件即仪器”，仅仅在LabVIEW上写入一些图形程序，就可以实现相应的仪器的功能，只需借助一台计算机，一个LabVIEW软件，就可以实现很多仪器的功能。

课程设计的过程中，我遇到不少的问题，但最终我还是战胜困难，取得了成功，当然其中很大一部分功劳都要归功于指导老师和同学们，如果没有指导老师和与同学们的相互交流学习，我的课程设计肯定不会如此轻松。总之，在这次课程设计中，我受益匪浅。

第五篇：单片机课程设计音乐闹钟定时器

目录：

0、任务书...............................................................................2

1、系统总体设计方案规划与选定.......................................2

2、硬件设计...........................................................................5

3、软件设计...........................................................................6

4、调试...................................................................................8

5、新增功能及实现方法.......................................................8

6、小结与体会.......................................................................9

7、参考文献...........................................................................9

8、附录.................................................................................10

单片机课程设计

0.任务书

基于51单片机设计一个电子数字钟，显示时、分、秒，且具有闹钟功能。用8255接口实现4*8键盘及8位LED显示。

32个键：0~9共10个键，调时（设置当前时间）键；设定闹钟（定时）键；走时键；光标左右移动各一个键。

要求键复位后，应该最后面的LED上显示H（待命状态）。

1.系统总体设计方案规划与选定

1.1主控制芯片选择

方案一：采用ARM微处理，做主控芯片，计算速度快，缺点；成本高，控制较复杂，不容易焊接。

方案二：采用80C51单片机做主控制器，由单片机来完成采集和信号处理等底层的核心计算，做主控芯片，成本低，易控制，易实现。

经过以上两个方案比较，在此题方案二明显优于方案一，故采用80C51单片机做主控制器。

1.2定时模块选择

方案一：采用时钟芯片DS1302。

DS1302 可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，且较单片机计时简单节约硬件资源，但存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。

方案二：采用单片机内部的定时系统，外接晶振进行分频脉冲计数。

单片机课程设计

此系统采用12MHz晶振。

由于方案二使用简单，比方案一更适用该系统设计，所以选择方案二。

1.3 LED显示及计时模块选择

方案一：74LS192计数器——74LS47七点显示译码器

74LS192芯片是一块可预置数可逆计数芯片，功能强大。将74LS192芯片CPU引脚接高电平可实现减法计数，以倒计时显示。可通过74LS47与LED共阳极数字显示器配合使用。

方案二：使用移位寄存器74HC595与译码器相连

74HC595具有8位移位寄存器和一个存储器，使用时可直接与数字显示器相连。

方案三：使用8255扩展LED显示计时模块

8255是一个可编程并行接口芯片，有一个控制口和三个8位数据口，外设通过数据口与单片机进行数据通信，各数据口的工作方式和数据传送方向是通过用户对控制口写控制字控制的。我们用到了A与B口分别进行对数码显示管的片选和段选，且B口同时作为键盘扫描模块的输入口，与数码显示模块分时复用。故采用方案三

1.4蜂鸣器的选择

方案一：电磁式蜂鸣器

电磁式蜂鸣器主要是利用通电导体会产生磁场的特性，用一个固定的永久磁铁与通电导体产生磁力推动固定在线圈上的鼓膜。电磁式由于音色好，所以多用于语音、音乐等设备。对于不同提示音且考虑实际，此种较好。

方案二：压电式蜂鸣器

单片机课程设计

压电式蜂鸣器用的是压电材料，即当受到外力导致压电材料发生形变时压电材料会产生电荷。同样，当通电时压电材料会发生形变。压电式结构简单耐用但音调单一音色差，适用于警报器等设备。

由于闹铃为音乐闹铃，所以使用电磁式蜂鸣器更为合适。

2.硬件设计

2.1 芯片的选择

2.1.1 单片机80C51 2.1.1.1单片机80C51的组成

80c51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：

中央处理器：

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

数据存储器(RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

程序存储器(ROM)：

8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。

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定时/计数器(ROM)：

8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

并行输入输出(I/O)口：

8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

2.1.1.2

MCS-51的引脚说明：

MCS-52系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：

MCS-51的引脚说明：

MCS-52系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构，右图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

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图1 80C51的引脚

2.1.1.3 MCS-51单片机内部定时器计数器、中断系统简介（1）定时器计数器

1、MCS-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时计数器可：定时计数器T0和定时计数器T1。它由加法计数器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等组成。方式寄存器用于设定定时计数器T0和T1的工作方式，控制寄存器用于对定时计数器启动、停止进行控制。

2、每个定时计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以外部信号计数实现计数功能通过编程设定来实现。

3、每个定时计数器都有多种工作方式，其中T0有四种工作方式，T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。四种工作方式为：13位定时计数器、16位定时计数器、8位自动重置定时 6

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计数器、两个8位定时计数器（只有T0有）

4、每一个定时计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。

（2）中断系统

1、MCS-51单片机提供5个硬件中断源，2个外部中断源，2个定时计数器T0和T1的溢出中断TF0和TF1，1个串行口发送TI和接收RI中断。

2、MCS-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。中断允许寄存器IE的字节地址为A8H，可以进行位寻址。系统复位时，中断允许寄存器IE的内容为00H，如果要开放某个中断源，则必须使IE中的总控置位和对应的中断允许位置“1”。

3、MCS-51单片机有5个中断源，为了处理方便，每个中断源有两级控制，高优先级和低优先级。通过由内部的中断优先级寄存器IP来设置，中断优先级寄存器IP的字节地址为B8H，可以进行位寻址。如果某位被置“1”，则对应的中断源被设为高优先级；如果某位被清零，则对应的中断源被设为低优先级。对于同级中断源，系统有默认的优先权顺序，从高到低优先权顺序为外部中断0、定时计数器T0中断、外部中断

1、定时计数器T1中断、串行口中断。通过设置中断优先级寄存器IP能够改变系统默认的优先级顺序。

4、MCS-51单片机响应中断的条件为：中断源有请求且中断允许。

2.1.2 八位一体七段数码管

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数码管使用条件：

a、段及小数点上加限流电阻。

b、使用电压：段：根据发光颜色决定； 小数点：根据发光颜色决定。c、使用电流：静态：总电流 80mA（每段 10mA）；动态：平均电流 4-5mA 峰值电流 100mA 上图为七段数码管引脚图，其中共阳极数码管引脚图和共阴极相同。LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。右图是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，如把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。当然，LED的电流通常较小，一般均需在回路中接上限流电阻。假如我们将“b”和“c”段接上正电源，其它端接地或悬空，那么“b”和“c”段发光，此时，数码管显示将显示数字“1”。而将“a”、“b”、“d”、“e”和“g”段都接上正电源，其它引脚悬空，此时数码管将显示“2”。其它字符的显示原理类同。

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2.1.3 并行接口扩展芯片8255 8255内部包括三个并行数据输入/输出端口，两个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位总线缓冲器。

各部分功能概括如下：（1）端口A、B、C A口：是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。B口：是一个8位数据输入/输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。C口：是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器（输入不锁存）。

通常A口、B口作为数据输入/输出端口。C口作为控制/状态信息端口，它在“方式控制字”的控制下可分为两个4位端口，每个端口有一个4位锁存器，分别与A口、B口配合使用，作为控制信号输出或状态信息输入端口。

（2）工作方式控制电路

工作方式控制电路有两个，一个是A组控制电路，另一个是B组控制电路。

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这两组控制电路具有一个控制命令寄存器，用来接受中央处理器发来的控制字，以决定两组端口的工作方式，也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或者按位置“1”。

A组控制电路用来控制A口和C口的上半部分（PC7-PC4）。B组控制电路用来控制B口和C口的下半部分（PC3-PC0）。

（3）总线数据缓冲器

总线数据缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。

（4）读/写控制逻辑电路

读/写控制逻辑电路接受CPU发来的控制信号RD、WR、RESET、地址信号A1-A0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，发往CPU，或者将CPU送来的数据写入端口。

2.2 电路的组成

2.2.1 数码管显示电路

数码管显示器成本低，配置灵活，与单片机接口简单，在单片机应用系统中广泛应用。

数码管的工作原理如下：

数码管是由8个发光二极管构成的显示器件。在数码管中，若将二极管的阳极连在一起，称为共阳极数码管；若将二极管的阴极连在一起，称为共阴极数码管。本次课程设计用到的8个数码管均是共阳极的。当发光二极管导通时，它就会发光。每个二极管就是一个笔划，若干个二极管发光时，就

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构成了一个显示字符。将单片机的I/O口控制相应的芯片与数码管的a-g相连，高电平的位对应的发光二极管亮，这样，由I/O口输出不同的代码，就可以控制数码管显示不同的字符。8个数码管均采用动态显示方式，显示当前的时间。

2.2.2 键盘扫描电路

键盘扫描电路图

键盘可分为两类：非编码键盘和编码键盘；常见的非编码键盘有两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘。本次课程设计使用矩阵式键盘。

矩阵键盘的工作原理：按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。列线通过上拉电阻接到+5V 电源上。无按键按下时，列线处于高电平的状态，而当有按键按下时，列线电平与此列线相连的行线电平决定。

行列扫描法原理：第一步，使列线为编程的输入线，行线是输出线，拉低所有的行线，判断列线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应列线被拉低，否则所有的列线都为高电平。第二步，在第一步判断有键按下后，延时10ms消除机械抖动，再次读取列值，如果此列线还处于低电平状态则进入下一步，否则返回第一步重新判断。第三步，开始扫描按键位置，采用 11

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逐行扫描，分别拉低第一行，第二行，第三行，第四行，无论拉低哪一行其他三行都为高电平，读取列值找到按键的位置，分别把行值和列值储存在寄存器里。第四步，从寄存器中找到行值和列值并把其合并，得到按键值，对此按键值进行编码，与已经设定好的键码表进行一一对比，如果不等，则继续比较，如果相等，则利用转移指令实现键盘扫描到按键功能的转移。

2.2.3 音乐闹铃电路

蜂鸣器电路

2.2.3.1 蜂鸣器

蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话 12

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机等电子产品中作发声器件。

2.2.3.2 单片机驱动

单片机上面使用的蜂鸣器一般都是无源电磁式的蜂鸣器（如下图所示）。它由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。

2.2.4 复位电路

RESET/Vpd为复位信号复用脚，当80C51通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，80C51的初始态。

上电复位：上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复 13

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位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。

电路图如下：

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。

3软件设计 4.调试

5.新增功能及实现方法

5.1定时器产生音乐的原理

音乐的产生主要是通过单片机的I/O口输出高低不同的脉冲信号来控制蜂鸣器发音。要想产生音频脉冲信号，需要算出某一音频的周期(1/频率)，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用单片机定时器计时这个半个周期时间，每当计时到后就将输出脉冲的I/O口反相，然后重复计时此半周期时间再对I/O口反相，这样就能在此I/O口上得到此频率的脉冲。

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通常，利用单片机的内部定时器0，工作在方式1下，改变计数初值TH0和TL0来产生不同频率。

对于音乐的节拍，每个音符使用1个字节，字节的高4位代表音符的高低，低4位代表音符的节拍。如果1拍为0.4S，1/4拍为0.1S，只要设定延迟时间就可求得节拍的时间。假设1/4拍为1DELAY，那么1拍应为4DELAY，以此类推。所以只要求得1/4拍的DELAY,其余的节拍就是它的倍数。

总而言之，一首乐曲是由音阶和节拍两大要素构成。一首乐曲演奏的原理是：不同音阶分别对应不同的频率，发出不同的音调，而节拍则控制发出音调时间的长短；若将乐曲的音调连续发出，并使其按相应的节拍变化，即可演奏一首乐曲。根据这一特点，我们采用单片机辅以相应的接口来设计音乐播放器。

5.2实现方法

利用定时器产生音乐，添加了音乐闹钟功能，能在闹钟时间到来时蜂鸣器发出《祝你生日快乐》歌，但缺点是在响铃时间里，无法正常显示时间。在此次课程设计中，产生的音乐是利用查表法来改变定时器T1的初值，即改变音高，而通过延时来确定每个音符的长短，即确定音长。

6.小结与体会 7.参考文献

【1】《单片机原理、接口及应用——单片机嵌入式系统技术基础（第2版）》，肖看、李群芳，清华大学出版社

【2】《单片机原理及应用》，霍孟友，机械工程出版社

【3】《51系列单片机设计实例（第二版）》，楼然苗、李光飞，北京航

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空航天大学出版社

8.附录

8.1 源程序代码ORG 0000H LJMP START

ORG 000BH LJMP T0INT;T0中断服务程序

ORG 001BH LJMP TIM0

;;;;;主程序;;;;;;;;START:LCALL CLEA

START1:LCALL SCAN LCALL BELLSCAN LCALL KEYSCAN SJMP START1

CLEA:MOV R0,#70H MOV R7,#0EH CLEAR:MOV @R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEAR;70H~7CH赋值0 MOV TMOD,#11H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH SETB EA SETB ET0 SETB EX0 SETB TR0 CLR IT0 MOV 72H,#10 MOV 75H,#10 MOV 68H,#55H MOV 69H,#01H MOV 6AH,#00H CLR P1.0 RET

;延时子程序1MS DL1MS: MOV R6,#14H DL1: MOV R7,#19H DL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET

DL10MS:ACALL SCAN ACALL SCAN ACALL SCAN RET

;《祝你生日快乐》音乐闹铃程序BELLSCAN:MOV A,6AH

CJNE A,7AH,BELLOUT

MOV A,69H

CJNE A,79H,BELLOUT

MOV A,68H

CJNE A,78H,BELLOUT

LCALL MUSIC BELLOUT:RET MUSIC:

MOV IE,#8AH MOV 30H,#00H

NEXT1:MOV A,30H MOV DPTR,#TABLE MOVC A,@A+DPTR MOV R2,A JZ END0 ANL A,#0FH MOV R5,A MOV A,R2 SWAP A ANL A,#0FH

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JNZ SING CLR TR1 LJMP D1 SING:DEC A MOV 22H,A RL A MOV DPTR,#TABLE1 MOVC A,@A+DPTR MOV TH1,A MOV 21H,A MOV A,22H RL A INC A MOVC A,@A+DPTR MOV TL1,A MOV 20H,A SETB TR1 D1:LCALL DELAY INC 30H LJMP NEXT1 END0:CLR TR1 LCALL BELLOUT

TIM0:PUSH ACC PUSH PSW MOV TL1,20H MOV TH1,21H CPL P1.0 POP PSW POP ACC RETI

DELAY:MOV R7,#02H D2:MOV R4,#187 D3:MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D3 DJNZ R7,D2 DJNZ R5,DELAY RET

TABLE1:DW 64260,64400,64521,64580

DW 64684,64777,64820,64898 DW 64968,65030,65058,65110 DW 65157,65178,65217

TABLE:;1

DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0B4H,0A4H,04H

DB 82H,01H,81H,94H,84H DB 0C4H,0B4H,04H;2

DB 82H,01H,81H,0F4H,0D4H DB 0B4H,0A4H,94H

DB 0E2H,01H,0E1H,0D4H,0B4H DB 0C4H,0B4H,04H DB 00H

SCAN:;把记的数送给偏移量

MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#80H

MOVX @DPTR,A;写控制字,在显示程序中A口输出，B口输出

MOV A,78H;秒 MOV B,#0AH DIV AB MOV 71H,A MOV 70H,B

MOV A,79H;分

MOV B,#0AH DIV AB MOV 74H,A MOV 73H,B

MOV A,7AH;时

MOV B,#0AH DIV AB MOV 77H,A

MOV 76H,B;

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T0中断允许

;循环扫描显示,数码管显示程序,数码管为共阳型

MOV R1,#70H MOV R5,#80H;位选

MOV R3,#08H SCAN1:MOV A,R5 MOV DPTR,#7FFCH MOVX @DPTR,A;送A口位选

MOV A,@R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#7FFDH MOVX @DPTR,A;送B口字形码

LCALL DL1MS

INC R1;字形码偏移量

MOV A,R5 RR A;位选码

MOV R5,A DJNZ R3,SCAN1;8次

MOV DPTR,#7FFCH MOV A,#00H MOVX @DPTR,A;A口清位选

RET TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH;对应于“0”~“9”、“_”

;定时器T0中断服务程序 T0INT:PUSH ACC

CLR ET0;停

CLR TR0;停T0工作

MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#03CH SETB TR0;开T0工作

INC 7BH;7BH存放20

MOV A,7BH

CJNE A,#14H,OUTT0;20

MOV 7BH,#00H

INC 78H;78H秒

MOV A,78H

CJNE A,#3CH,OUTT0;60

MOV 78H,#00H

INC 79H

;79H分

MOV A,79H

CJNE A,#3CH,OUTT0;60

MOV 79H,#00H

INC 7AH

;7AH时

MOV A,7AH

CJNE A,#18H,OUTT0;24

MOV 7AH,#00

OUTT0:SETB ET0;开T0中断允许

POP ACC RETI

;;;;;;键盘扫描子程序;;;;;;;;

KEYSCAN:MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#82H

MOVX @DPTR,A;写控制字,此时A口输出,B口输入

MOV DPTR,#7FFEH MOV A,#00H

MOVX @DPTR,A;C口写0

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MOV DPTR,#7FFDH MOVX A,@DPTR MOV B,A

;B口输入

CJNE A,#0FFH,HAVE KEYOUT: RET

HAVE: LCALL DL10MS1 MOVX A,@DPTR CJNE A,B,KEYOUT;延时一段时间再检测有键按下才开始扫描处理

INC DPTR MOV A,#0FEH MOV B,A MOVX @DPTR,A;C口输出行值

MOV DPTR,#7FFDH MOVX A,@DPTR;B口输入列值

CJNE A,#0FFH,KEYLIE0

MOV A,B RL A MOV B,A MOV DPTR,#7FFEH MOVX @DPTR,A;C口输出行值

MOV DPTR,#7FFDH MOVX A,@DPTR;B口输入列值

CJNE A,#0FFH,KEYLIE1

MOV A,B RL A MOV B,A

MOV DPTR,#7FFEH

MOVX @DPTR,A;C口输出行值

MOV DPTR,#7FFDH

MOVX A,@DPTR;B口输入列值

CJNE A,#0FFH,KEYLIE2

MOV A,B RL A

MOV DPTR,#7FFEH

MOVX @DPTR,A;C口输出行值

MOV DPTR,#7FFDH

MOVX A,@DPTR;B口输入列值

CJNE A,#0FFH,KEYLIE3 ACALL KEYOUT;

KEYLIE0:MOV R2,#00H;R2 键码 行值，第1行八个数

LJMP KEYGET

KEYLIE1:MOV R2,#08H;第2行，八个数 LJMP KEYGET

KEYLIE2:MOV R2,#10H;第3行，八个数 LJMP KEYGET

KEYLIE3:MOV R2,#18H;第4行，八个数 LJMP KEYGET

KEYGET:MOV B,A

;B中存放B口读入的列值

MOV DPTR,#KEYTAB MOV A,#0 NEXT: PUSH ACC

MOVC A,@A+DPTR CJNE A,B,AGAIN

POP ACC;A是偏移值，即列值 ADD A,R2;A中存放键码

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MOV B,A RL A

ADD A,B;PC偏移量

MOV LJMP KEYFUN30 LJMP KEYFUN31 RET KEYTAB:DB

0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,7FH DPTR,#KEYFUNTAB JMP @A+DPTR

AGAIN: POP ACC INC A CJNE A,#8,NEXT ACALL KEYOUT

KEYFUNTAB: LJMP KEYFUN00 LJMP KEYFUN01 LJMP KEYFUN02 LJMP KEYFUN03 LJMP KEYFUN04 LJMP KEYFUN05 LJMP KEYFUN06 LJMP KEYFUN07 LJMP KEYFUN08 LJMP KEYFUN09 LJMP KEYFUN10 LJMP KEYFUN11 LJMP KEYFUN12 LJMP KEYFUN13 LJMP KEYFUN14 LJMP KEYFUN15 LJMP KEYFUN16 LJMP KEYFUN17 LJMP KEYFUN18 LJMP KEYFUN19 LJMP KEYFUN20 LJMP KEYFUN21 LJMP KEYFUN22 LJMP KEYFUN23 LJMP KEYFUN24 LJMP KEYFUN25 LJMP KEYFUN26 LJMP KEYFUN27 LJMP KEYFUN28 LJMP KEYFUN29

;0 1 2 3 4 5 6 7

RET

DL10MS1:MOV R4,#20 DL3: MOV R5,#7DH DL4: NOP NOP

DJNZ R5,DL4 DJNZ R4,DL3 RET

KEYFUN00:MOV @R0,#00H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU

RET

KEYFUN01:MOV @R0,#01H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

KEYFUN02:MOV @R0,#02H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

KEYFUN03:MOV @R0,#03H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

KEYFUN04:MOV @R0,#04H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

KEYFUN05:MOV @R0,#05H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

KEYFUN06:MOV @R0,#06H MOV A,7EH

CJNE A,#0FFH,CALCU RET

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KEYFUN07:MOV @R0,#07H MOV A,7EH CJNE A,#0FFH,CALCU RET KEYFUN08:MOV @R0,#08H MOV A,7EH CJNE A,#0FFH,CALCU RET KEYFUN09:MOV @R0,#09H MOV A,7EH CJNE A,#0FFH,CALCU RET CALCU: MOV A,71H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,70H MOV 78H,A MOV A,74H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,73H MOV 79H,A MOV A,77H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,76H MOV 7AH,A RET

KEYFUN10://调时键 CLR TR0

MOV R0,#77H;R0指向时的偏移量

MOV 7DH,#00H;闪烁标志位

LCALL FLASH

RET FLASH:MOV A,@R0 MOV @R0,#0BH;R0(此时77H)指向熄灭的偏移量

MOV 7CH,#3DH;7CH单元存放循环次数 RE: LCALL OFFSCAN DJNZ 7CH,RE;调用OFFSCAN60次，半秒

MOV @R0,A;R0（此时77H）指向原来的偏移量

MOV 7CH,#3DH RE1: LCALL OFFSCAN

DJNZ 7CH,RE1;调用OFFSCAN60次，半秒 LCALL KEYSCAN;键盘扫描

MOV A,7DH CJNE A,#0FFH,FLASH;判断闪烁标志位

RET OFFSCAN: PUSH ACC MOV R1,#70H MOV R5,#80H;位选

MOV R3,#08H OFFSCAN1:MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#80H

MOVX @DPTR,A;写控制字

MOV A,R5 MOV DPTR,#7FFCH MOVX @DPTR,A;A口输出位选

MOV A,@R1 MOV DPTR,#OFFTAB MOVC A,@A+DPTR

MOV DPTR,#7FFDH

MOVX @DPTR,A;B口输出字形码

LCALL DL1MS

INC R1

;R1指向下一个单元

MOV A,R5 RR A MOV R5,A;位选

DJNZ R3,OFFSCAN1;8次

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MOV DPTR,#7FFCH MOV A,#00H MUL AB ADD A,73H MOV 69H,A MOVX @DPTR,A;A口位选清零

POP ACC RET OFFTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH,0FFH,89H RET //调时键按下

KEYFUN11:INC R0 RET KEYFUN12:DEC R0 RET KEYFUN13://走时键

MOV 7DH,#0FFH SETB TR0

RET KEYFUN14://闹铃键 MOV R0,#77H MOV 7EH,#0FFH;改变显示单元，不改变计数单元

MOV 7DH,#00H;开FLASH标志位

LCALL FLASH RET

KEYFUN15://闹钟时间确认键，写入计数比较单元

MOV A,71H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,70H MOV 68H,A

MOV A,74H MOV B,#0AH

MOV A,77H MOV B,#0AH MUL AB ADD A,76H MOV 6AH,A RET

KEYFUN16:RET

KEYFUN17:MOV 7DH,#00H MOV 70H,#0CH

MOV 71H,#0BH

MOV 72H,#0BH

MOV 73H,#0BH

MOV 74H,#0BH

MOV 75H,#0BH

MOV 76H,#0BH

MOV 77H,#0BH;送熄灭符以及H符

MOV R0,#70H

LCALL FLASH

RET

KEYFUN18:MOV 7DH,#0FFH;关闭闪烁 LCALL CLEA RET KEYFUN19:RET KEYFUN20:RET KEYFUN21:RET KEYFUN22:RET KEYFUN23:RET KEYFUN24:RET KEYFUN25:RET KEYFUN26:RET KEYFUN27:RET KEYFUN28:RET KEYFUN29:RET KEYFUN30:RET KEYFUN31:RET ACALL KEYOUT END

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8.2电路图

总体电路图