基于51单片机倒计时器秒表定时器数码管显示设计-EW帮帮网

基于51单片机倒计时器秒表定时器数码管显示设计

1 功能介绍

本设计基于STC89C52单片机，通过数码管进行时间显示，实现了秒表与定时器相结合的功能。该系统主要用于实现以下功能：

倒计时功能：用户可以通过按键设置倒计时的分钟数，范围在1到99分钟之间。系统启动后会按照设定时间进行倒计时。
蜂鸣器提示：在倒计时的最后5秒，蜂鸣器发出间歇性提示音，提醒用户时间即将结束。当倒计时归零时，蜂鸣器持续报警提示。
暂停与继续：用户在倒计时过程中可以随时通过按键暂停计时，再次按下时可以恢复计时，保证了操作的灵活性。
时间显示：通过4位共阳数码管进行分钟和秒的实时显示，显示效果清晰直观。
系统扩展性强：通过更换显示模块或增加功能按键，可以扩展为秒表模式、正计时模式等，具有良好的应用拓展性。

本系统广泛适用于学习51单片机课程设计、定时提醒、实验定时器以及日常生活中的厨房定时器等应用场景。

2 系统电路设计

系统由STC89C52单片机为核心，外围主要包括数码管显示电路、按键电路、蜂鸣器电路和电源电路。各模块的作用如下：

2.1 单片机核心电路

本设计采用STC89C52单片机作为核心控制器。其特点如下：

兼容标准8051内核，具有较高的运行速度和良好的稳定性。
内部集成8KB程序存储器和512字节数据存储器，满足本设计需求。
提供丰富的I/O端口，能够方便地驱动数码管和其他外设。
内置定时器/计数器，用于实现精确的时间计数。

单片机主要完成以下任务：时间运算、数码管扫描显示、按键输入检测以及蜂鸣器报警控制。

2.2 数码管显示电路

显示部分采用4位共阳极数码管，用于显示倒计时的分钟和秒数。例如“12:34”表示12分钟34秒。其特点如下：

采用动态扫描方式显示，减少了单片机I/O口的占用。
共阳数码管的段选由单片机控制，位选由位控制端口切换。
显示刷新周期通常为1ms～5ms，人眼能够感知到连续的数字显示。

2.3 按键电路

系统设置了多个按键，主要用于用户交互：

设置键：用于调整倒计时的分钟数。
启动/暂停键：用于控制倒计时的开始与暂停。
清零键：用于复位倒计时，回到初始状态。

按键电路采用上拉电阻方式连接单片机I/O口，单片机通过扫描检测按键状态变化。

2.4 蜂鸣器电路

蜂鸣器用于时间提示和报警。其特点如下：

采用有源蜂鸣器，只需单片机输出高低电平即可驱动。
在倒计时的最后5秒，蜂鸣器以间歇方式鸣响。
当倒计时结束，蜂鸣器持续鸣响，直到用户按下停止键。

2.5 电源电路

系统采用+5V直流电源供电，电源电路由以下部分构成：

电源适配器或USB接口供电。
稳压芯片7805将输入电压稳定在+5V。
电容滤波器用于减少电源干扰，保证系统稳定运行。

3 程序设计

程序设计是本系统的核心部分，主要分为主程序、按键检测子程序、数码管显示子程序、定时器中断服务程序和蜂鸣器控制子程序。

3.1 主程序设计

主程序负责系统初始化、循环检测按键、更新时间变量以及调用显示函数。程序框架如下：

#include <reg52.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit BEEP = P2^5;     // 蜂鸣器
sbit KEY_SET = P3^0;  // 设置键
sbit KEY_START = P3^1;// 启动/暂停键
sbit KEY_CLR = P3^2;  // 清零键

uchar second = 0;     // 秒
uchar minute = 0;     // 分钟
bit run_flag = 0;     // 运行标志

void delay(uint z);
void display();
void Timer0Init();
void KeyScan();

void main()
{
    Timer0Init();     // 定时器初始化
    while(1)
    {
        KeyScan();    // 扫描按键
        display();    // 显示时间
    }
}

3.2 按键扫描子程序

按键扫描用于检测用户的输入操作，包括设置倒计时、启动/暂停和清零。

void KeyScan()
{
    if(KEY_SET == 0)
    {
        delay(10);
        if(KEY_SET == 0)
        {
            minute++;
            if(minute > 99) minute = 0;
            while(!KEY_SET);
        }
    }
    if(KEY_START == 0)
    {
        delay(10);
        if(KEY_START == 0)
        {
            run_flag = ~run_flag;  // 启动或暂停
            while(!KEY_START);
        }
    }
    if(KEY_CLR == 0)
    {
        delay(10);
        if(KEY_CLR == 0)
        {
            minute = 0;
            second = 0;
            run_flag = 0;
            while(!KEY_CLR);
        }
    }
}

3.3 定时器中断子程序

定时器用于1秒定时，倒计时逻辑在此实现。

void Timer0Init(void)		//1ms@11.0592MHz
{
	AUXR &= 0x7F;		
	TMOD &= 0xF0;		
	TMOD |= 0x01;		
	TL0 = 0x18;		
	TH0 = 0xFC;		
	TF0 = 0;		
	TR0 = 1;		
	ET0 = 1;
	EA = 1;
}

uint count = 0;

void Timer0_ISR(void) interrupt 1
{
    count++;
    if(count >= 1000)  // 1秒
    {
        count = 0;
        if(run_flag)
        {
            if(second == 0)
            {
                if(minute == 0)
                {
                    BEEP = 0;  // 倒计时结束，蜂鸣器长鸣
                }
                else
                {
                    minute--;
                    second = 59;
                }
            }
            else
            {
                second--;
            }

            if(minute == 0 && second <= 5 && second > 0)
            {
                BEEP = ~BEEP;  // 最后5秒间歇提示
            }
        }
    }
}

3.4 数码管显示子程序

通过动态扫描方式实现分钟和秒的显示。

uchar code seg_code[10] = {
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

void display()
{
    uchar i;
    uchar num[4];
    num[0] = minute / 10;
    num[1] = minute % 10;
    num[2] = second / 10;
    num[3] = second % 10;

    for(i=0;i<4;i++)
    {
        P0 = seg_code[num[i]];
        P2 = (1 << i);  // 位选
        delay(1);
        P0 = 0x00;
    }
}

3.5 延时函数

void delay(uint z)
{
    uint x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
        for(y=110;y>0;y--);
}

4 总结

本设计基于STC89C52单片机，结合数码管、蜂鸣器和按键，实现了一个简单实用的倒计时器秒表系统。其主要特点是：

功能实用，操作简单，适合课程设计和实验教学。
硬件电路简洁，数码管动态扫描节省了I/O资源。
软件程序模块化，具有良好的可扩展性，便于增加更多功能，如正计时、秒表功能等。
系统可应用于厨房烹饪、实验室定时等多种场景，具有一定的实用价值。

本设计不仅体现了单片机在定时器应用中的优势，也为后续扩展设计提供了良好的基础。

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