基于51单片机的简易倒计时器

设计报告

一、项目概述

本项目基于 8051 单片机设计了一个简单的秒数倒计时系统，通过按键可以对秒数进行调整，同时支持启动和停止倒计时功能。当倒计时结束时，蜂鸣器会发出声音提醒。

二、硬件设计

1. 单片机：使用 8051 系列单片机作为主控芯片。
2. 按键：使用 4 个按键（k1、k2、k3、k4），其中 k1 用于增加秒数，k2 用于减少秒数，k3 用于启动和停止倒计时。
3. 数码管：使用 2 位数码管显示秒数。
4. 蜂鸣器：当倒计时结束时，蜂鸣器发出声音提醒。

三、软件设计

1. 定时器初始化

使用定时器 0 工作在模式 1，定时时间为 1000ms，用于实现秒数的倒计时。

void Timer0Init(void) {
    TMOD &= 0xF0;
    TMOD |= 0x01;
    TL0 = 0x66;
    TH0 = 0xFC;
    TF0 = 0;
    TR0 = 0;
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    PT0 = 0;
}

2. 延时函数

使用软件延时函数 delay 实现消抖和数码管动态扫描的延时。

void delay(uint i) {
    uint j;
    for(j = 0; j < i; j++);
}

3. 按键扫描函数

使用 key_scan 函数进行按键消抖处理，提高按键检测的稳定性。

bit key_scan(sbit key) {
    if(key == 0) {
        delay(20);
        if(key == 0) {
            while(key == 0);
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

4. 显示时间函数

show_time 函数通过数码管动态扫描的方式显示秒数。

void show_time() {
    uint i;
    for (i = 0; i < 2; i++) {
        switch (i) {
            case 0:
                key3 = 0;
                key2 = 0;
                key1 = 0;
                P0 = table[second % 10];
                break;
            case 1:
                key3 = 0;
                key2 = 0;
                key1 = 1;
                P0 = table[second / 10];
                break;
        }
        delay(5);
        P0 = 0x00;
    }
}

5. 定时器中断服务函数

在定时器 0 中断服务函数 Timer0_Routine 中，每秒对秒数进行减 1 操作，当秒数为 0 时，蜂鸣器发声。

void Timer0_Routine() interrupt 1 {
    static uint T0count;
    TL0 = 0x66;
    TH0 = 0xFC;
    T0count++;
    if (T0count == 1000) {
        T0count = 0;
        if (second > 0) {
            second--;
        } else {
            beep = ~beep;
        }
    }
}

6. 主函数

主函数中初始化定时器和秒数，然后进入循环，不断扫描按键并更新显示。

void main() {
    Timer0Init();
    second = 60;

    while(1) {
        show_time();

        if(key_scan(k1)) {
            if (second < 255) {
                second++;
            }
        }

        if(key_scan(k2)) {
            if (second > 0) {
                second--;
            }
        }

        if(key_scan(k3)) {
            TR0 = ~TR0;
            if(second == 0) {
                beep = 1;
            }
        }
    }
}

四、改进点说明

1. 按键消抖：添加了 key_scan 函数，对按键进行消抖处理，提高了按键检测的稳定性。
2. 数码管显示优化：减少了不必要的数码管位扫描，只显示 2 位秒数，提高了显示效率。
3. 蜂鸣器控制：在启动或停止定时器时，对蜂鸣器进行控制，避免蜂鸣器误发声。

五、测试与调试

在硬件平台上进行测试，通过按键对秒数进行调整，启动和停止倒计时功能正常。当倒计时结束时，蜂鸣器能够正常发声提醒。

六、总结

本项目通过 8051 单片机实现了一个简单的秒数倒计时系统，通过软件编程和硬件设计的结合，完成了按键控制、数码管显示和蜂鸣器发声等功能。在设计过程中，对按键消抖、数码管显示和蜂鸣器控制等方面进行了优化，提高了系统的稳定性和可靠性