基于AT89C51单片机的智能电源控制系统Word格式文档下载.docx
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摘要
单片机是一种集成电路芯片,它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
本课题设计给出了一种以AT80C51系列单片机为核心的智能定时控制系统的设计方案,使用单片机汇编语言进行编程,实现可设定一个定时时间、定时时间到继电器断电蜂鸣报警以及显示时分秒等功能。
本论文分析了该系统的控制模式、控制电路构成、系统软件设计及其使用情况,以及在设计、调试过程中遇到的问题及解决方案。
本课题设计的智能电源控制系统结构简单,造价成本低,功能齐全,具有很强的实用性。
关键词:
AT80C51,定时,继电器,蜂鸣,显示
ABSTRACT
Single-chipmicrocontrollerisanintegratedcircuitchip,istheuseofVLSItechnologytoadataprocessingcapabilityCPU,RAM,ROM,avarietyofI/Oportandinterruptsystem,timers/timerfunctionsintoasinglesiliconConstitutedasmallbutcompletecomputersystem.Widelyusedinstruments,householdappliances,medicalequipment,aerospace,specializedequipmentfortheintelligentmanagementandprocesscontrolandotherfields.TheprojectpresentsadesigntoAT80C51MCUasthecoreoftheintelligentcontrolsystemdesigntime,usetheMCUassemblylanguageprogramming,cansetaregulartime,regulartimeofftobuzzeralarmrelay,andDisplayedeverysecondandsoon.Thispaperanalyzesthecontrolmodeofthesystem,controlcircuits,systemsoftwaredesignanditsuse,aswellasinthedesign,debuggingproblemsencounteredandsolutions.Thesubjectofdesignintelligentpowercontrolsystemissimple,cost,lowcost,fullyfunctional,verypractical.
Keywords:
AT80C51,timing,relay,buzzer,display
INDEX
1引言
随着电子技术的迅速发展,计算机已渗透到人们日常生活的方方面面。
计算机工业的迅速发展顺应了工业和社会消费领域对计算机应用的巨大需求。
通常人们对计算机的理解是普通的PC机,但是在工业控制、数据采集、仪器仪表等领域,迫切需要高性能、低功耗、便携式的微型计算机,所以单片机和基于单片机的嵌入式系统成为工控领域不可替代的宠儿。
除了工业控制方面,民用产品和消费电子中也随处可见单片机的广泛应用。
在这样的趋势之下,考虑到人们日常生活中经常会用到定时控制。
本设计以具有代表性的AT80S51单片机为基础,开发出电源控制系统。
设计的目的是在理论学习的基础上,通过完成一个涉及MCS—51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统,来锻炼自己设计电路板图和实际编程的能力,设计过程中不但能够使自己将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识,同时在软件编程、排版调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高,为今后能够独立进行单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
该智能电源控制系统实现定时、显示和自动断电功能,可以在人们的日常生活中得到广泛的应用。
单片机概述
单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
1.1.1单片机的发展历史
自从1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来,单片机经历了由4位机到8位机再到8位机的发展过程。
它的发展到目前为止可以分为5个阶段。
第一阶段(1971—1976):
单片机发展的初级阶段。
1971年11月Intel公司首先设计出集成度为2000只晶体管/片的4位微处理器Intel4004,而后又推出了8位微处理器Intel8008,其他公司也相继推出了自己的8位微处理器产品。
第二阶段(1976—1980):
低性能8位单片机阶段。
以1976年Intel公司推出的MCS—48系列为代表,采用8位CPU、8位并行I/O接口、8位定时/计数器、RAM、ROM等集成于一块半导体芯片上的单片机结构,功能可满足一般工业控制和智能化仪器、仪表的需要。
第三阶段(1980—1983):
高性能8位单片机阶段。
这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口,有多级中断处理系统,多个16位定时器/计数器。
片内RAM/ROM的容量加大,且寻址范围可达64KB,个别片内还带有A/D转换接口。
第四阶段(1983—20世纪80年代末):
16位单片机阶段。
1983年Intel公司又推出了高性能的16位单片机MCS—96系列,由于采用了最新的制作工艺,使芯片集成度高达12万只晶体管/片。
第五阶段(20世纪90年代以后):
单片机在集成度、功能、速度、可靠性、稳定性、应用领域等全方位向更高水平发展。
单片机诞生于20世纪70年代,在不同时期又被称为SCM、MCU、SoC等。
(1)SCM即单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)阶段,主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功,奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可没。
(2)MCU即微控制器(MicroControllerUnit)阶段,主要的技术发展方向是:
不断扩展满足嵌入式应用时,对象系统要求的各种外围电路与接口电路,突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关,因此,发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看,Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此,当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决;
因此,专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展,基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此,对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
1.1.2单片机的应用——电子产品的控制器
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。
因此,单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域,大致可分如下几个范畴:
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用
可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理。
如:
音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。
在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛,例如汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。
此外,单片机在工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
综上所述,单片机已经成为计算机发展和应用的一个重要方面。
另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件设计方法来实现了。
这种软件替代硬件的的控制技术也
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- 基于 AT89C51 单片机 智能 电源 控制系统