AT89C51單片機，30秒倒計時器，發光二極管
有很多方法可以設計和制作30秒倒計時器。本文介紹的30秒倒計時定時器以AT89C51為控制單元，用兩個數碼管顯示時間，用三個按鈕分別控制定時器的計時開始、復位和暫停。倒計時器的初始狀態顯示“30”。當裁判按下計時器鍵，30秒後開始倒計時。當計時時間減少到0時，計時器會發出聲光警報，提醒裁判計時時間到了。
第壹，電路設計
30秒倒計時器的電路主要由電源電路、單片機最小系統、按鍵輸入、顯示驅動電路和報警電路組成。30秒倒計時定時器的控制電路如圖1所示。
圖1 30秒倒計時定時器電路原理圖
1，按鍵輸入
“30秒倒計時器”使用三個按鈕完成開始計數、復位、暫停/繼續計數等功能。
(1)K1鍵:開始按鈕(P3.2)。
按下K1鍵，計數器開始倒計時，數碼管顯示的數字從30開始每秒倒計時。當達到零時，報警電路會發出聲光報警信號。當計數器處於暫停狀態時，按下K1鍵將返回計時狀態。
(2)K2鍵:復位按鈕(P3.3)。
按K2鍵，無論計數器工作在什麽狀態，計數器都會立即復位到預設值“30”，在報警狀態下按K2鍵取消報警。
(3)K3鍵:暫停/定時開關按鈕(P3.4)。
當計數器處於計時狀態時，按此鍵暫停計時器，數碼管顯示的數字不變；當計數器處於暫停狀態時，按下該鍵，計數器將回到計時狀態；密鑰在初始狀態下無效。
2.顯示驅動電路
“30秒倒計時器”采用兩個* * *數碼管顯示時間，數碼管的顯示方式為動態顯示。在顯示驅動電路中，數碼管的段管腳通過壹個470歐姆的電阻連接到單片機的P1端口，兩個片選管腳通過壹個9012連接到正5V電源，由P3.0和P3.1控制。
4.告警電路
當計時時間減少到0時，當顯示數碼管顯示“00”時，LED D1由P3.5控制發出光報警，蜂鳴器由P3.7控制發出聲報警。
二、軟件編程思路
1，全局變量
“30秒倒計時器”的動作流程主要由三個全局變量控制。壹是位變量“act”，當“act”為“1”時，倒計時開始，為“0”時停止，“act”的初始值為“0”，可以設置為“1”，也可以通過按鈕操作清零。第二個全局變量是char變量“time ”,它存儲倒計時時間。當倒計時時間為0時，將發出聲光報警。變量“時間”的初始值是30。當“act”為1時，定時器中斷服務程序會每隔1減去1，減為0時保持為0。按下“重置鍵”將“時間”重置為30。第三個全局變量是int變量“t”，它記錄響應計時被0中斷的次數。根據初始化定義，定時器0工作在1模式，每1 ms發出壹個中斷請求..控制程序只打開定時器0中斷，所以不會有比定時器0中斷更高級的中斷，所以每壹個請求都會被立即應答。響應後，在中斷服務程序中的全局變量“T”上加1，記錄響應中斷次數。1000次的每壹次響應都是1秒。變量“t”的初始值為0，中斷服務程序加上1。當“t”為2000時，它被中斷服務程序清除。在鍵驅動器中，當按下開始鍵、復位鍵和暫停/開始鍵時,“t”被清除為0，以便從0 ms開始計數
2.控制流
主程序主要用於檢測全局變量“時間”，當“時間”為0時發出“聲光報警”。按鍵驅動、顯示驅動和“時間”操作都在定時器0中斷服務程序中進行。控制流程如圖2所示。
圖2控制流程圖
三、軟件程序設計
1，數碼管驅動器
計時器的兩個數碼管動態顯示計時時間“time”(全局變量)，LED1顯示十位“time”，LED2顯示壹位“time”。
(1)定義段代碼數據端口和芯片選擇信號。
根據實際電路，C51中定義的段碼的數據端口為P1，兩個片選信號分別為P3.0和P3.1。定義如下:
#定義段P1
sbit wei1=p3^0；
sbit wei2=p3^1；
(2)定義字體代碼
LED顯示數字0~9和被完全破壞的字體碼表放在數組zixing[]中。字體代碼是壹個固定的表，在定義的時候加上關鍵字“code”意味著這個表存儲在程序內存中。
無符號字符代碼zixing[]=
{
0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90，0xff
};
(3)定義LED1和LED2的顯示變量。
為了增加驅動程序的可移植性，作者為LED1和LED2定義了顯示變量。顯示變量是這個驅動器的外部接口，外部程序可以通過改變顯示變量的值來改變數碼管顯示的值。定義如下:
無符號字符led_str[2]={10，10 }；
Led_str[0]直接對應LED 1，LED _ STR [1]直接對應LED2。在這個項目中，全局變量time的計算被壹個特殊的子程序分為led_str[0]和led_str[1]兩部分。
void js()
{
led _ str[1]= time/10% 10；
led _ str[0]= time % 10；
}
(4)數碼管驅動器
數碼管驅動程序“void處士(char i)”在定時中斷服務程序中被調用和執行。根據初始化程序的定義，定時中斷服務程序每1 ms執行壹次，在定時中斷服務程序中，用全局變量“t”記錄進入服務程序的次數，當達到2000次時“t”被定時中斷服務程序清零。
數碼管驅動器的參數“char i”用於確定LED1或LED2當前是否點亮。當參數為“0”時，LED1亮，當參數為“1”時，LED2亮。如果我們想偶數次進入定時中斷服務程序時點亮LED1，奇數次進入定時中斷服務程序時點亮LED2，可以使用程序調用語句“處士(t % 2)；”容易實現。
進入數碼管驅動後，先調用子函數js()計算當前led_str[0]和led_str[1]。接下來把兩個數碼管都滅了，防止余輝。最後點亮需要點亮的數碼管，發出字體代碼。驅動程序代碼如下:
無效處士(char i)
{
js()；//計算顯示變量
段= 0xff//去余暉
Wei 1 = I；wei2=！我；//確認電影選擇
段= Zixing[led _ str[I]]；//發送字體代碼
}
2、關鍵驅動因素
按鍵驅動分為兩部分:按鍵識別和按鍵功能執行。按鍵功能可以在按鍵時執行，也可以在按鍵擡起後執行，按鍵功能設計為在按鍵擡起後執行。
(1)定義關鍵I/O地址。
根據實際電路，三個按鍵(開始鍵、復位鍵、暫停/開始鍵)分別連接到P3端口的P3、P3.3和P3.4引腳。為了方便的獲取鍵值，P3端口也被定義為“iokey”，可以在程序中定義如下:
#定義約基·P3
sbit key1=p3^2；
sbit key2=p3^3；
sbit key3=p3^4；
(2)關鍵驅動過程
按鍵識別的壹般流程如下:I/O口寫“1”→判斷某個按鍵是否被按下→延時搖動→確定鍵值→等待按鍵被擡起→執行按鍵功能。按鍵驅動中定義了兩個靜態變量“ts”和“kv”，分別用於延遲去抖和存儲鍵值。
(3)延遲去抖
靜態變量“ts”用於延遲去抖。在定時器中斷服務程序中，每1毫秒執行壹次按鍵驅動程序。當按下壹個鍵“ts”並添加1時，如果沒有按下壹個鍵，它將被清除。如果鍵被連續按下20毫秒，當鍵驅動器被連續執行20次時，檢測到鍵被按下。此時靜態變量“ts”累計到20，可以確認按鍵被有效按下。
為了防止按鍵保持按下時“ts”累積溢出，可以將“ts”的值保持在20或者大於20的某個值，比如21。
(4)取鍵值
確認某個鍵被按下後，可以通過讀取該鍵的I/O端口狀態來獲取鍵值。為了讀取P3.2、P3.3、P3.4的管腳狀態，屏蔽P3口其他管腳的影響，讀取值可以逐位或高達11000111b(0x E3)後發送給靜態變量“kv”。
靜態變量“kv”存儲該鍵的鍵值，在沒有按下任何鍵或擡起鍵後，kv的值為0。按下啟動鍵時Kv = 111110111b(0x FB)，按下復位鍵時Kv = 1165448。當按下暫停/開始鍵key3時，KV = 11011111b(0x ef)。
(5)執行鍵功能
當按鍵被擡起後第壹次執行按鍵驅動時，靜態變量“kv”保存按鍵被按下時最終得到的鍵值，鍵值作為參數調用按鍵執行器“act key(kV)；”可以執行按鍵功能。通話結束後，kv值立即清零，以確保按鍵功能執行壹次。驅動程序代碼如下:
void鍵()
{
靜態無符號字符kv = 0；
靜態無符號字符ts = 0；
key 1 = 1；key 2 = 1；key 3 = 1；
如果(！(key 1 & amp；key2 & amp按鍵3))
{
ts++；
if(ts & gt；= 20)ts = 20；//有壹個鍵被按下。
如果(ts==20)
kv = iokey | 0xe3//獲取鍵值
}
其他
{//沒有按下或擡起任何鍵。
act key(kv)；
ts = 0；
kv = 0；
}
}
函數actkey(kv)用於根據鍵值“kv”執行相應的操作。當“kv”等於0xFB時，表示啟動鍵key1被按下，函數actkey(kv)將全局變量act賦值為“1”。當“kv”等於0xF7時，表示復位鍵key2被按下，函數actkey(kv)將全局變量“time”復位為“30”。當“kv”等於0xEF時，表示暫停/開始鍵被按下，函數actkey(kv)反轉全局變量act。每按壹次按鈕，全局變量“t”就會被清零，這樣每當定時器復位或啟動時，進入計時中斷的次數就會從0開始計數，否則第1秒計時不準。程序代碼如下:
void actkey(無符號字符k)
{
開關(k)
{
case 0x FB:act = 1；t = 0；打破；
案例0xf7:時間= 30；t = 0；打破；
case 0x ef:act = ~ act；t = 0；打破；
}
}
四。結束語
本文在編程過程中用面向對象的編程思想封裝了兩個LED數碼管和三個獨立的按鈕。在定時中斷服務程序中調用它的驅動程序時，程序員只需要操作它的接口:數組“led_str[2]”和函數“actkey(unsigned char k)”，就可以改變函數，不需要直接對硬件編程，增強了軟件的通用性和可移植性。