智能定时器电路的设计.docx
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智能定时器电路的设计.docx
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智能定时器电路的设计
郑州科技学院
单片机课程设计
题目智能定时器
学生姓名***
专业班级通信工程*班
学号*********
院(系)信息工程学院
指导教师*****
完成时间*****年*月*日
目录
1课程设计的目的1
2课程设计的任务与要求1
3设计方案与论证1
3.1显示方案的论证与选择2
4设计原理及功能说明2
4.1系统电路总体框图2
5单元电路的设计3
5.1复位电路3
5.2时钟电路4
5.3按键电路设计4
5.4显示子系统电路5
6软件设计6
6.1程序功能描述与设计思路6
6.2程序流程图6
7电路的仿真测试8
8总结8
参考文献10
附录1:
总体电路原理图11
附录2:
元器件清单12
附录3:
实物图13
附录4:
源程序14
1课程设计的目的
(1)掌握proteus和keill的使用;
(2)掌握电路设计的一般方法;
(3)掌握电路仿真的过程;
(4)提高查阅资料的能力和撰写论文报告的能力;
(5)提高分析问题、解决问题的能力。
2课程设计的任务与要求
随着时代的进步,电子行业的发展,定时器的应用也越来越广泛,单片机以其强大的功能,成为许多功能电子产品的首选。
本次智能定时器的设计任务就是制作一个采用AT89C51单片机实现最大24小时倒计时的定时器。
我们的设计要求用黄色的LED代表秒针跳动,用晶体数码管显示分钟和小时。
可以设置倒计的时间以及具有复位功能。
3设计方案与论证
本任务的要求设计制作一个定时控制开关接通或断开的作品,跟据题目要求分析,我们得到基本思路,如图3-1所示:
图3-1智能定时器总体电路框图
3.1显示方案的论证与选择
方案1:
利用LCD液晶屏进行显示。
液晶屏看着美观,可以显示文字和字符,价格比较贵操作难度比较比较大,编程难度比较大。
方案2:
利用数码管显示。
数码管价格比较便宜,操作方便简单,显示数字更直观。
综合以上二种方案,考虑到价格问题故选择方案2。
4设计原理及功能说明
4.1系统电路总体框图
综合以上各模块的电路方案的对比与选择,系统的总方案最终确定如图4-1所示:
图4-1系统电路总体框图
总体方案描述:
本系统可通过按键输入初始定时时间,当输入完毕单片机内部的记时中断开始计时,数码管开始显示设定的时间,当达到定时时间时计时中断调用执行程序来执行所要执行的命令,最终达到定时通断。
5单元电路的设计
5.1复位电路
当在STC89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时,单片机内部就执行复位操作(若该引脚持续保持高电平,单片机就处于循环复位状态)。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充放电来实现的。
只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。
除了上电复位外,有时还需要按键手动复位。
本设计就是用的按键手动复位。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中电平复位是通过RST(9)端与电源Vcc接通而实现的。
按键手动复位电路见图5-1。
时钟频率用11.0592MHZ时C取10uF,R取10kΩ。
图5-1复位电路图
5.2时钟电路
STC89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生:
一是内部时钟方式,二是外部时钟方式。
内部时钟方式如图5-2所示。
在STC89C51单片机内部有一振荡电路,只要在单片机的XTAL1(18)和XTAL2(19)引脚外接石英晶体(简称晶振),就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。
图5-5中电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振,电容值在5~30pF,典型值为30pF。
晶振CYS的振荡频率范围在1.2~12MHz间选择,典型值为12MHz和6MHz。
图5-2时钟电路图
5.3按键电路设计
图5-3按键电路图
按键电路原理的描述:
当按键按下时给单片机一个低电平信号,然后让单片机执行按下时的命令。
当按下S1一次时,可以进行小时的调整,S2按下两次可进行分钟的调整,S3按下三次开始倒计时,当定时时间到时P3.0端口输出低电平。
S2加一按键判断S1按下的次数进行加一,S3减一按键判断S1按下次数进行减一。
5.4显示子系统电路
数码管显示电路介绍:
本电路采用数码管,因为对于一般的段式液晶屏,需要专门的驱动电路,而且液晶显示作为一种被动显示,可视性相对较差,对于具有驱动电路和微处理器接口的液晶显示模块,一般多采用并行接口,对微处理器的接口要求较多,占用资源多,另外,89S51本身无专门的液晶驱动接口,因此,本设计采用数码管显示方式,数码管作为一种主动的显示器件,具有亮度高,价格便宜等优点。
下图5-5为数码管显示电路.
显示器的驱动电路,三极管的集电极接数码管的位选引脚,基极接51单片机的引脚射极接电源,分压电阻接一个4.7K电阻,如图5-5所示
图5-5数码管显示电路
6软件设计
6.1程序功能描述与设计思路
1、程序功能描述
根据要求软件部分主要实现定时时间的判断、显示、执行到时间的命令。
1)按键实现功能:
设置定时时间。
2)显示部分:
显示剩下的设定时间。
3)执行部分:
到达设定时间是执行红灯亮的指示。
2、程序设计思路
通过程序中定义四个寄存器分别存储时、分、秒、按键按下次数,记录每次的数值,在显示部分利用除法分出十位和个位,让数码管显示小时和分钟,秒钟利用发光二极管的闪亮代表秒表的变化。
6.2程序流程图
1、主程序图及按键流程图显示流程图
图6-1主程序流程图
图6-2按键检测流程图
图6-3显示模块流程图
7电路的仿真测试
在电路和软件设计成功后我们进行了仿真实验,在电脑仿真器件上我们进行修改和仿真,开始的时候我们的数码管显示没有那么的稳定,经过老师的指导我们知道是因为在程序设计时进行位选的时候时间太长的缘故,我们进行程序的调试和修改,虽然修改是比较麻烦的但是我们最后调试成功了,心里非常的开心。
8总结
单片机的课程学习已经结束了,三十理论纯属理论,没有与实践的结合总让我们学的不踏实,感觉没有达到学以致用的效果。
所庆幸的是在课程介绍考试之后,老师给我们安排了这次单片机课程设计,给了我们学以致用的做好的实践。
关于这次课程设计,我们花费了比较多的心思,既是对课程理论内容的一次复习和巩固,还让我们丰富了更多与该专业相关的其他知识,比如软件应用等,在摸索中学习,在摸索中成长,在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高,这是我做这次课程设计的又一收获,在真正涉及之前我们做了相当丰富的准备,首先巩固一下课堂理论,再一遍熟悉课程知识的构架,然后结合加以理论分析、总结,有了一个清晰的思路和一个完整的软件流程图之后才着手设计。
在设计程序时,我们不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路;养成注释的好习惯是非常必要的,一个程序的完美与否不仅仅是实现功能,而是该让人一看就能明白你的思路,这样也能为资料的保存和交流提供了方便;我觉得在设计过程中遇到问题是很正常的,但我们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题的课程设计又出错了。
除了对此设计的准备工作之外,我们还学到了很多平时难得的东西,首先是团队协作,在这次设计当中,难免和同学产生观点和意见的分歧,以及分工明细、时间安排等不合理,通过这次设计,我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大,还有让我们处理事情更加有条理,思路更加清晰明了了,发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我再以后的学习、工作和生活中。
此次的设计,其实也是我们所学知识的一次综合运用,让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础,要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础,特别是数字电路;也要有编程语言的汇编或C语言。
要想成为单片机高手,我们首先要学好汇编语言,然后转入C语言学习,所以我们不能学到后面就忘了前面的知识,更应该将所学的知识紧紧的结合在一起,综合运用,所谓设计,就是要求创新,只有将知识综合运用起来才能真正的设计好。
参考文献
[1]李华.MCS-51系列单片机使用接口技术.北京:
北京航空航天大学出版社.1994.
[2]李广弟.单片机基础.北京:
北京航空航天大学出版社.1994.
[3]胡学海.单片机原理及应用系统设计[M].北京:
京电子工业出版社.2005.
[4]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:
北京航空航天大学出版社.1999.
[5]潘新民,王燕芳.单片微型计算机实用系统设计.北京:
人民邮电出版社.1993.
[6]张积东.单片机51/98开发与应用.北京.电子工业出版社.1994.
[7]邹逢兴.《计算机硬件技术基础实验教程》.高等教育出版社.1994.
附录1:
总体电路原理图
附录2:
元器件清单
名称
器件数
AT89S52单片机芯片
1个
四位共阳LED数码管
1个
排阻10k
1个
0.2K电阻
2个
2k电阻
1个
4.7k电阻
4个
8055三极管
4个
30pF电容
2个
12MHz晶振电容
1个
复位开关
4个
22uF
1个
40引脚插座
1个
发光二极管
2个
排插
1组
附录3:
实物图
附录4:
源程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG000BH
LJMPTIME
ORG30H
HOUR1EQU10H
MIN1EQU14H
SEC1EQU18H
COUNTEQU20H
NUM1EQU22H
L4EQU26H
S1BITP1.1
S2BITP1.3
S3BITP1.5
TIMEEPR0EQU30H
MAIN:
MOVDPTR,#TABLE
MAIN1:
MOVSP,#50H
MOVP2,#00H
SEART:
MOVHOUR1,#00H
MOVMIN1,#00H
MOVSEC1,#00H
MOVCOUNT,#00H
MOVNUM1,#00H
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#03CH
MOVTL0,#0B0H
SETBEA
SETBET0
SETBTR0
LOOP:
LCALLDISPLAY1
LCALLSETIME
LJMPLOOP
;判断定时开关是否按下?
SETIME:
LL1:
JBS1,KK1
LCALLDELAY10
JBS1,KK1
JNBS1,$
CLRTR0
INCNUM1
MOVA,NUM1
CJNEA,#3,JS
SETBTR0
MOVNUM1,#0
RET
KK1:
MOVA,NUM1
CJNEA,#0,NEXT2
RET
NEXT2:
JBS2,KK3
LCALLDELAY10
JBS2,KK3
JNBS2,$
MOVA,NUM1
CJNEA,#1,FENH
INCHOUR1
MOVA,HOUR1
CJNEA,#24,JS
MOVHOUR1,#0
LCALLDISPLAY1
RET
FENH:
INCMIN1
MOVA,MIN1
CJNEA,#60,JS
MOVMIN1,#0
INCHOUR1
MOVA,HOUR1
CJNEA,#24,JS
MOVHOUR1,#0
LCALLDISPLAY1
KK3:
JBS3,JS
LCALLDELAY10
JBS3,JS
JNBS3
MOVA,NUM1
CJNEA,#1,MM2
DECHOUR1
MOVA,HOUR1
CJNEA,#0,JS
MOVHOUR1,#0
LCALLDISPLAY1
MM2:
DECMIN1
MOVA,MIN1
CJNEA,#1,JS
MOVMIN1,#0
DECHOUR1
MOVA,HOUR1
CJNEA,#1,JS
MOVHOUR1,#0
JS:
LCALLDISPLAY1
RET
;驱动电路
TIMEPRO:
CLRP3.1
CLRP3.0
RET
MIAO:
CPLP3.3
RET
;显示程序
DISPLAY1:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVA,HOUR1
MOVB,#10
DIVAB
MOVP2,#0FEH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY5
MOVP2,#0FDH
MOVA,B
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY5
MOVA,MIN1
MOVB,#10
DIVAB
MOVP2,#0FBH
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY5
MOVP2,#0F7H
MOVA,B
MOVCA,@A+DPTR
MOVP0,A
LCALLDELAY5
POPPSW
POPACC
RET
;延时10毫秒程序
DELAY10:
MOVR6,#20
D1:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
;延时程序2
DELAY5:
MOVR5,#10
DL001:
MOVR4,#248
DL111:
DJNZR4,DL111
DJNZR5,DL001
RET
;中断程序
TIME:
PUSHACC
PUSHPSW
MOVTH0,#03CH
MOVTL0,#0B0H
INCCOUNT
MOVA,COUNT
CJNEA,#20,RET0
MOVCOUNT,#0
MOVA,SEC1
CJNEA,#0,HTHT
MOVA,MIN1
CJNEA,#0,HTHT1
MOVA,HOUR1
CJNEA,#0,HTHT2
POPPSW
POPACC
RETI
HTHT:
DECSEC1
LCALLMIAO
MOVA,SEC1
CJNEA,#0,RET0
MOVA,MIN1
CJNEA,#0,RET0
MOVA,HOUR1
CJNEA,#0,RET0
LCALLTIMEPRO
POPPSW
POPACC
RETI
HTHT1:
DECMIN1
MOVSEC1,#60
POPPSW
POPACC
RETI
HTHT2:
DECHOUR1
MOVSEC1,#60
MOVMIN1,#59
RET0:
POPPSW
POPACC
RETI
TABLE:
DB0BFH,086H,0DBH,0CFH,0E6H
DB0EDH,0FDH,087H,0FFH,0EFH
END........忽略此处.......
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