单片机控制的简易定时报警器电路设计(含电路图和程序 含电路图和程序) 单片机控制的简易定时报警器电路设计 设计一个单片机控制的简易定时报警器。要求根据设定的初始值（1-59秒）进行倒计时，当计时到0时数码管闪 烁“00”（以1Hz闪烁），按键功能如下： 设计一个 （1）设定键：在倒计时模式时，按下此键后停止倒计时，进入设置状态；如果已经处于设置状态则此键无效。 （2）增一键：在设置状态时，每按一次递增键，初始值的数字增1。 （3）递一键：在设置状态时，每按一次递减键，初始值的数字减1。 （4）确认键：在设置状态时，按下此键后，单片机按照新的初始值进行倒计时及显示倒计时的数字。如果已经处于计时状态 则此键无效。 3.1.2 模块1:系统设计 （1）任务分析与整体设计思路 根据题目的要求，需要实现如下几个方面的功能。 计时功能：要实现计时功能则需要使用定时器来计时，通过设置定时器的初始值来控制溢出中断的时间间隔，再利用一个变量 记录定时器溢出的次数，达到定时1秒中的功能。然后，当计时每到1秒钟后，倒计时的计数器减1。当倒计时计数器到0时， 触发另一个标志变量，进入闪烁状态。 显示功能：显示倒计时的数字要采用动态扫描的方式将数字拆成“十位”和“个位”动态扫描显示。如果处于闪烁状态，则可以不 需要动态扫描显示，只需要控制共阴极数码管的位控线，实现数码管的灭和亮。 键盘扫描和运行模式的切换：主程序在初始化一些变量和寄存器之后，需要不断循环地读取键盘的状态和动态扫描数码管显示 相应的数字。根据键盘的按键值实现设置状态、计时状态的切换。 （2）单片机型号及所需外围器件型号，单片机硬件电路原理图 选用MCS-51系列AT89S51单片机作为微控制器，选择两个四联的共阴极数码管组成8位显示模块，由于AT89S51单片机驱动 能力有限，采用两片74HC244实现总线的驱动，一个74HC244完成位控线的控制和驱动，另一个74HC244完成数码管的7段 码输出，在输出口上各串联一个100欧姆的电阻对7段数码管限流。 由于键盘数量不多，选择独立式按键与P1口连接作为四个按键输入。没有键按下时P1.0-P1.3为高电平，当有键按下 时，P1.0-P1.3相应管脚为低电平。电路原理图如图3-1所示。 图3-1 定时报警器电路原理图 （3）程序设计思路，单片机资源分配以及程序流程 ①单片机资源分配 采用单片机的P3口作为按键的输入，使用独立式按键与P3.0-P3.3连接，构成四个功能按键。 在计时功能中，需要三个变量分别暂存定时器溢出的次数（T1_cnt）、倒计时的初始值（init_val）以及当前倒计时的秒数 （cnt_val）。 按键扫描功能中，需要两个变量，一个变量（key_val_new）用来存储当前扫描的键值（若无按键按下则为255），另一个变 量（key_val_old）用来存储上一次扫描的键值。只有这两个变量值不一样时，才能说明是一次新的按键按下或弹起了，同时 将新的键值赋给key_val_old变量。 在显示功能中，需要定义一组数组（code类型），值为0-9数字对应的数码管7段码。还需要定义一个变量(show_val)暂存要显 示的数据，用于动态扫描显示中。 在整个程序中，定义了一个状态变量（state_val）用来存储当前单片机工作在哪种状态。 ②程序设计思路 鉴于题目要求，存在三种工作模式：初始值设置模式、倒计时模式、计时到0时的闪烁模式。变量state_val为0时，处于倒计 时模式。变量state_val为1时，处于初始值设置模式。变量state_val为2时，处于闪烁模式。这些状态的切换取决于按下哪一 个键以及是否计时到0。状态的切换图如图3-2 

图3-2 状态的切换 单片机复位之后，默认处于倒计时模式，启动定时器，定时器每隔250us溢出一次，根据定时器溢出次数来计时，到1秒时将 时间的计数器减1。当“设置键”按下时，变量state_val由0变为1，切换到设置模式。可以使用“递增键”“递减键”对计时初始值进 行修改。按下“确认键”时，回到计时模式开始以新的初始值进行倒计时。当倒计时到0时，变量state_val由1变为2，处于闪烁 状态，在这种状态下，根据按键的情况分别又切换到计时和设置状态。 ③程序流程 主程序首先需要初始化定时器的参数和一些变量，然后进入一个循环结构，在循环中始终只做两件事，一是键盘的扫描，二是 数码管的动态扫描。 在扫描键盘后，根据前一次按键的结果是否与本次键值相同。如果不同，表示有键按下或弹起，同时用本次按键值更新上一次 的按键值。这样设计旨在避免一个按键长时间按下时被重复判为有新键按下，使得当前按下的键只有松开后，下一次按下时才 算为一次新的按键。 根据按键的值分别改变变量（state_val）的值或者在设置状态时的倒计时初始值。完整的主程序图如图3-3所示。 图3-3 主程序的流程图 在定时器的参数中，选择定时器T1的8位自动装载模式，每250us产生一次溢出中断，中断服务程序如图3-4所示。 

中断服务程序流程图 （4）软硬件调试方案 软件调试方案：伟福软件中，在“文件新建文件”中，新建C语言源程序文件，编写相应的程序。在“文件新建项目”的菜单 中，新建项目并将C语言源程序文件包括在项目文件中。 在 “项目编译”菜单中将C源文件编译，检查语法错误及逻辑错误。在编译成功后，产生以 “*.hex”和“*.bin” 后缀的目标文件。 硬件调试方案：在设计平台中，将单片机的P3.0-P3.3分别与独立式键盘的相应位通过插线连接起来。 在伟福中将程序文件编译成目标文件后，运行MCU下载程序，选择相应的flash 数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载 到单片机的Flash中。 然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试题的内容。 3.1.3 程序设计（仅供参考的C语言源程序） //晶振：11.0592M T1-250微秒 按键P10 P11 P12 P13 /*变量的定义: show_val: 显示的值0-59 init_val: 初始值 state_val: 状态值 0-计数状态;1-设置状态;2-闪烁状态 shan_val: key_val1: 四个按键的值 255-无键;1-设置键 2-增一键 3-减一键 4-确定键 T1_cnt: 定时器计数溢出数 cnt_val: 倒计时的数值 led_seg_code：数码管7段码 */ #include "reg51.h" //包含文件 sbit P1_0=P1^0; //设置键 sbit P1_1=P1^1; //增一键 sbit P1_2=P1^2; //减一键 sbit P1_3=P1^3; //确定键 unsigned char data shan_val; //闪烁时LED的开/关状态 unsigned char data cnt_val; //保存倒计数的当前值 unsigned int data T1_cnt; //保存定时器溢出次数 unsigned char data key_val_new,key_val_old;//存放当前扫描的键和前一次按下的键值 unsigned char data state_val; //状态值 unsigned char data show_val; //存放需要在数码管显示的数字 unsigned char data init_val; //暂存倒计数的初始值 char code led_seg_code[10]={0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //----------延时-------------- void delay(unsigned int i) //大约延时i*2个微秒 { while(--i);} //-----------按键扫描------------- unsigned char scan_key() { unsigned char i; i=P1&0x0f; 

delay(100); //延时，去抖动 if (i==(P1&0x0f)) { if (P1_0==0) { i=1; } else { if (P1_1==0) { i=2;} else { if (P1_2==0) { i=3;} else { if (P1_3==0) { i=4;} } } } } else { i=255; } return i; } //---------数码管显示--------------- void led_show(unsigned int v) { unsigned char i; if (state_val!=2) //动态扫描 {i=v%10; //取要显示的数的个位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfe; //显示个位 delay(15); //延时 i=v%100/10; //取十位 P0=led_seg_code[i]; //转换为7段码 P2=0xfd; //显示十位 delay(5); //延时 } else { P0=led_seg_code[0]; //处于闪烁状态 if (shan_val) { P2=0xff; } //将数码管的关闭 else { P2=0xfc; } //将数码管的打开 } } //----------定时器T1中断服务程序--------------- void timer1() interrupt 3 //T1中断，250us中断一次 { T1_cnt++; switch (state_val) { case 0: if(T1_cnt>3999) //如果计数>3999, 计时1s { T1_cnt=0; if(cnt_val!=0) { cnt_val--;} else {state_val=2;} //定时计数到0时，切换状态 show_val=cnt_val; } break; case 2: if(T1_cnt>1999) //如果计数>1999, 计时0.5s { T1_cnt=0; shan_val=!shan_val; } //闪烁状态 break; } } //---------主程序---------------- main() {init_val=59; //初始化各变量 cnt_val=init_val; show_val=cnt_val; state_val=0; key_val_old=255; T1_cnt=0; 

shan_val=0; //初始化51的寄存器 TMOD=0x20; //用T1计时 8位自动装载定时模式 TH1=0x19; //250微秒溢出一次; 250=(256-x)*12/11.0592 -> x= 230.4 TL1=0x19; EA=1; //打开总中断允许 ET1=1; //开中断允许 TR1=1; //开定时器T1 while(1) { key_val_new=scan_key(); // 255表示无键按下 if (key_val_new!=key_val_old) { // 只有当前扫描的键值与上次扫描的不同，才判断是有键按下 key_val_old=key_val_new; switch (key_val_new) { case 1: //设置键 state_val=1; //处于设置状态 TR1=1; //停止计时 show_val=init_val; //显示原来的倒计数初始值 break; case 2: if(state_val==1) //只有在设置状态，增1键才有用 { if (init_val>0) //更改原来的倒计数初始值 {init_val--; } else {init_val=59;} show_val=init_val;//显示更改后的倒计数初始值 } break; case 3: if(state_val==1) //只有在设置状态，减1键才有用 { if (init_val<59) //更改原来的倒计数初始值 {init_val++; } else {init_val=0;} show_val=init_val; //显示更改后的计数初始值 } break; case 4: if(state_val!=0) //如果已处于计数模式，确认键不起作用 { cnt_val=init_val; //将初始值赋给计数变量 show_val=cnt_val; //将计数变量的数字显示 TR1=1; //启动定时器T1 state_val=0; //将状态切换为计数模式 } break; } } led_show(show_val); //动态扫描 } }