基于MCS51单片机的智能控制开关的设计2文档格式.docx
- 文档编号:17724221
- 上传时间:2022-12-08
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:139.28KB
基于MCS51单片机的智能控制开关的设计2文档格式.docx
《基于MCS51单片机的智能控制开关的设计2文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于MCS51单片机的智能控制开关的设计2文档格式.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
智能控制;
开关;
单片机;
定时
ABSTRACT
SCMhasbeendevelopedtoaverymaturetechnology,usingSCMtoachieveuptoafewhoursofregularoperation,therearegoodprospectsformarketdevelopmentandtechnologyapplication.Therequirementsfortheautomaticcontrolsystem,designedbasedonMCS-51MCUintelligentcontrolswitch,tomeetlongunattendedmeasurementandcontrolsystems.Circuitdesigniscomposedof89C51controlcircuit,power-downmemorycircuit,buttonsandLCDdisplaycircuitandpowercircuit.Systemthatcandisplayreal-timedisplayandtimingcontrol,timingpower-offprotectiontimeoftheswitchcontrolfunction,isamorepracticalintelligentswitch.Keywords:
IntelligentControl;
Switch;
SCM;
Timing
目录
绪论.................................................................1
1设计要求
1.1智能控制开关概述..............................................2
1.2本设计任务....................................................2
2智能控制开关硬件设计...............................................3
2.1系统的硬件构成及功能..........................................3
2.2AT89C51单片机及其引脚说明....................................3
2.3键盘控制和实时显示电路.......................................4
2.4时间设置掉电存储电路..........................................5
2.5电源电路......................................................6
2.6开关控制电路..................................................7
3系统软件设计.......................................................8
3.1系统程序流程图................................................8
3.2系统主程序....................................................8
4系统调试与测试结果分析.............................................16
4.1使用的仪器仪表................................................16
4.2系统调试......................................................16
结论..................................................................17
附录..................................................................18
参考文献..............................................................19
致谢..................................................................20
绪论
在自动测控系统中,特别是长时间无人值守的测控系统中,经常需要进行长达几小时的定时操作。
若采用专门的计时芯片设计,一方面控制复杂,占用硬件资源,另一方面也不经济,一般的时钟芯片价格都比较贵。
由于单片机内部有定时器,因此,可以基于单片机设计一款智能控制开关。
由于使用了单片机来控制,因此使得该系统具有很强的灵活性和智能性。
单片机发展到今天已经是一项很成熟的技术了,采用单片机控制的产品也比比皆是,虽然单片机的价格比较便宜,但是功能却很强大,因此选择单片机来控制是绰绰有余的!
人性化的显示设计更是该系统一大特色,能实时显示当前开关的工作状况。
1设计要求
1.1智能控制开关概述
该智能控制开关是由单片机89C51控制电路、按键与LCD显示电路和掉电存储电路以及电源电路组成,电路十分的简单,主要由51芯片编程实现,功能十分的强大,时间精度非常高,是一款比较实用的智能开关。
1.2本设计任务
要求:
(1)实时显示和定时控制显示;
(2)定时断电保护;
(3)准时对开关进行控制(开和关);
(4)写出详细的设计报告;
(5)给出全部电路和源程序。
2智能控制开关硬件设计
2.1系统的硬件构成及功能
智能开关控制的原理框图如图2-1所示。
它由以下几个部件组成:
单片机89C51、电源电路、掉电存储电路、开关控制、键盘输入和显示以及电源电路组成。
时间显示采用LCD1602,以降低对单片机端口数的要求,同时也降低系统的功耗。
时间控制电路和键盘输入以及掉电存储都通过89C51的I/O口控制。
电源部分:
电源部分由整流、滤波和集成稳压器组成,以保证系统稳定工作。
图2-1智能开关控制系统原理框图
2.2AT89C51单片机及其引脚说明
AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员,内部自带4K字节可编程FLASH可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压、高性能CMOS8位微处理器,与IntelMCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。
由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中,因此,AT89C51构成的单片机系统是具有结构简单、造价低廉、效率高的微控制系统,减少了硬件开销,节省了成本,提高了系统的性价比。
AT89C51是一个有40个引脚的芯片,与8031相比,AT89C51自带4K的ROM和128B的RAM,因此编写中小型系统就无需任何硬件进行扩展。
2.3键盘控制和实时显示电路
由于采用软定时器计时,长时间运行会产生一些误差,就要通过按键修改实时时间,根据定时需要只要能够调整小时和分钟即可。
采用独立按键占用了单片机I/O口,因此在设计该系统时,为了减少单片机I/O口的使用,采用了行列式键盘,如下图2-2所示。
图2-2行列式键盘原理图
实时控制和显示分别采用了89C51和1602LCD液晶。
首先设计实时时钟,系统利用定时器产生实时时钟,采用中断子程序实现实时时钟的功能,采用软定时的方式产生实时时钟,由定时器T0工作在50ms定时模式,采用中断的响应方式,对50ms中断计数,每20次为1秒,秒计数单元的值加1,每60秒分钟单元计数单元加“1”,同理,完成小时计数单元的改变,从而实现时钟功能。
为了减小整个系统的功耗,不采用数码管作为显示器件,而用1602LCD作为来显示时间和要定时的时间,它具有经济、方便、编程容易等优点,设计中显示的数据较少。
1602液晶一共可以显示两行,每行可以显示16个字符。
设计中,1602的第一行显示实时时间,第二行显示定时的时间,显示通过编程实现,液晶的外面要接10K的可调电阻,用来调节液晶显示的对比度。
并且这两个芯片接通电源可以直接用单片机编程对它进行操作。
下图2-3为实时控制和显示电路原理图。
图2-3实时控制和显示电路原理图
2.4时间掉电存储电路
由于系统要显示的内容比较简单,但是定时的时间设置好了,断电了之后什么都没了,因此为了保护时间,该系统就需要有断电存储电路,由于显示量不多,所以选用I2C器件AT24C02。
AT24C02在单片机应用中,作为EEPROM储存器用,与单片机通过I2C通信。
优点是掉电后仍可以保存数据。
比如单片机运行时,手动设置了一些参数,可以用它保存起来。
该存储电路如图2-4所示。
图2-4时间掉电存储电路
2.5电源电路
为了给该数据采集系统提供一个比较稳定的工作环境,就此为该系统设计了一个稳压电源模块,电路原理如下图2-5所示,该电源模块5V固定输出,采用了稳压模块7805,该系列集成稳压模块具有过流、过热和调整管安全工作区保护,以防止过载而损坏。
对于整个系统的工作而言,增加了电路的可靠性能和稳定性能。
图2-5电源电路原理图
2.6开关控制电路
该电路采用5V继电器进行隔离控制,JDQ继电器耐压为300V,它的输出级由一个常开开关构成,它控制着主电路的导通与关断,原理图如下图2-6所示。
图2-6开关控制电路
3系统的软件设计
本系统的软件系统主要完成修改时间、定时通断电等功能。
在程序设计过程中,加强了部分软件抗干扰措施,以达到按键的灵活性,确保整个系统的正常运行。
系统流程图如下图1所示。
3.1系统程序流程图
系统流程图如下图3-1所示。
图3-1程序流程图
3.2系统程序
FMBIT20H;
分钟到的标志,由中断子程序产生
RINGBITP1.0;
开关接通标志,由比较子程序产生
PLUSBITP3.5
MINUSBITP3.4
STPBITP3.3
PWRBITP2.7
MSEQU7FH
SECNEQU7EH
MINUEQU7DH
HOUREQU7CH
BCDHEQU7BH;
伪指令定义压缩BCD码的小时表示,用于比较
BCDMEQU7AH;
伪指令定义压缩BCD码的分钟表示,用于比较
NUMBEQU6
BUFFEQU60H
TTEQU20;
伪指令设定开关接通的时间长度,设为20秒
ORG0000H
LJMPSTART
ORG000BH
LJMPINTT0
START:
LCALLCLEAR
LCALLINIT
MAIN:
LCALLBTBCD
LCALLDISP
JBCFM,MAINA
LCALLKEY
JNBRING,MAIN
MOVA,SECN
SUBBA,#TT
JCMAIN
CLRRING
SETBPWR
LJMPMAIN
MAINA:
LCALLCOMP
LJMPMAIN
--------------------------------------------------------------------清零子程序
CLEAR:
MOVR0,#7FH
MOVR7,#20H
CLEA1:
MOV@R0,#0H;
全部清零
DECR0
DJNZR7,CLEA1
RET
--------------------------------------------------------------------初始化子程序
INIT:
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVMS,#20;
SETBTR0
SETBEA
SETBET0
MOVSP,#30H
--------------------------------------------------------------------数码转换子程序
BTBCD:
MOVA,SECN
MOVB,#10
DIVAB
MOVBUFF,B
MOVBUFF+1,A
MOVA,MINU
MOVBUFF+2,B
MOVBUFF+3,A
SWAPA
ORLA,B
MOVBCDM,A
MOVA,HOUR
MOVBUFF+4,B
MOVBUFF+5,A
MOVBCDH,A
RET
--------------------------------------------------------------------按键扫描子程序
KEY:
MOVB,MINU
INCB
SETBSTP
JNBSTP,KEY11
SETBPLUS
JBPLUS,KEY2A
LCALLBTBCD
LCALLDDISP
JNBPLUS,KEY22;
加一分钟
KEY2A:
SETBMINUS
JBMINUS,KEYDD;
减一分钟
SETBMINUS
JNBMINUS,KEY33
KEYDD:
LJMPKEYD
KEY11:
LCALLDDISP
JNBSTP,KEY1
SJMPKEYDD
KEY22:
LJMPKEY2
KEY33:
LJMPKEY3
KEY1:
MOVBUFF+2,#11H
MOVBUFF+3,#11H
MOVBUFF,#11H
MOVBUFF+1,#11H
JNBPLUS,KEY5;
判断小时+
JNBMINUS,KEY4;
判断小时-
JBSTP,KEY1
SETBSTP
KEY6:
LCALLDDISP
LCALLBTBCD
JNBSTP,KEY6
KEY5:
LCALLDDISP
JBPLUS,KEY1
INCHOUR
CLRC
SUBBA,#24
JCKEY1
MOVHOUR,#00
LJMPKEY1
KEY4:
JBMINUS,KEY1
DECHOUR;
MOVHOUR,#23
KEY2:
LCALLDDISP
JBPLUS,KEYD
INCMINU
CLRC
SUBBA,#60
JCKEYD
MOVMINU,#00
LJMPKEYD
KEY3:
JBMINUS,KEYD
DECMINU
MOVMINU,#59
KEYD:
--------------------------------------------------------------------比较子程序
COMP:
PUSHDPH
PUSHDPL
PUSHACC
MOVDPTR,#ALARM
MOVR6,#NUMB
COMP1:
CLRA
MOVCA,@A+DPTR
INCDPTR
CJNEA,BCDH,COMP0
CLRA
CJNEA,BCDM,COMP0
SETBRING
CLRPWR;
定时时间到
COMP0:
INCDPTR;
指向下一个定时时间
COMP2:
DJNZR6,COMP1
COMPD:
POPACC
POPDPL
POPDPH
--------------------------------------------------------------------扫描显示子程序
DISP:
MOVR0,#BUFF
MOVR2,#06H
MOVR3,#01H;
MOVDPTR,#TABLE
DISP1:
MOVA,R3
MOVP2,A
RLA
MOVR3,A
MOVA,@R0
MOVP0,A
INCR0
LCALLDELAY
DJNZR2,DISP1
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
--------------------------------------------------------------------调用3次显示子程序
DDISP:
MOVR1,#03H
DDIS1:
DJNZR1,DDIS1
--------------------------------------------------------------------延时子程序
DELAY:
MOVR7,#100
DELAY0:
MOVR6,#10
DELAY1:
DJNZR6,DELAY1
DJNZR7,DELAY0
--------------------------------------------------------------------时钟中断程序
INTT0:
PUSHPSW
PUSHACC
MOVTL1,#0B0H
MOVTH1,#3CH
DJNZMS,INTD
MOVMS,#14;
恢复计数值
INCSECN
CJNEA,#60,INTD
MOVSECN,#0
INCMINU
SETBFM
MOVMINU,#0
CJNEA,#24,INTD
MOVHOUR,#00H
INTD:
POPPSW
RETI
ALARM:
DW0800H,0900H,0930H,1000H,1200H,1500H
END
4系统调试与测试结果分析
4.1使用的仪器仪表
数字万用表 DT9203
单片机仿真器 WAVE6000
烧写器GF2100
双踪稳压稳流电源 DH1718E-5
数字示波器 TDS1002
4.2系统调试
根据系统设计方案,本系统的调试共分为三大部分:
硬件调试,软件调试和软硬件联调。
由于在系统设计中采用模块设计法,所以方便对各电路模块功能进行逐级测试。
结论
上述智能开关,无论在外观上还是功能上都实现了较为完善的设计。
由于在画原理图时每个集成芯片的电源脚都有一个旁路电容连到地,从而巧妙地抑制了电磁干扰。
本系统在编写软件时还用了各种延迟程序来设置了按键的灵活性。
因而此产品可广泛应用于家庭中,系统可靠,工作方便。
通过这次做课程设计的锻炼,使我学到了许多书本中没有的东西!
从选题到构思设计方案,尤其是在确立设计方案的过程中了解到了很多东西!
特别是在芯片的选择上,了解到了许多平时很少接触的芯片的功能及优缺点!
通过这次锻炼也给自己树立起了信心!
同时也深刻体会到了“遇到困难,解决困难!
”这句话的含义,只有这样才能真正提高自己的水平,真正的把学到的知识应用到实际中去!
真正做到学以至用!
经过这一段时间的努力,在指导教师以及同学们的帮助下终于把毕业论文做完。
毕竟自己能力有限,没有他们的帮助与支持,不可能靠一个人的力量去完成毕业论文,在此向他们表示真诚的感谢!
时间的仓促及自身专业水平的不足,整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。
恳请阅读此篇论文的老师、同学,多予指正,不胜感激!
附录电路原理图如下。
电路原理图
参考文献
[1]谢自美.电子线路设计·
实验·
测试.华中理工大学出版社
[2]张毅坤,陈善久,裘雪红.单片微型计算机原理及应用.
西安电子科技大学出版社
[3]沈任元,吴勇.常用电子元器件手册.机械工业出版社
[4]吴金戌,沈庆阳,郭庭吉.8051单片机实践与应用.清华大学出版社
[5]吕国芳,张玉华.AT24C02在电压控制系统中的应用.
国外电子测量技术#2004年增刊
[6]陈世同,梁辉,张成,毛
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 MCS51 单片机 智能 控制 开关 设计