电子信息专业毕业设计论文 基于89C52单片机的定时开关设计.docx
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电子信息专业毕业设计论文基于89C52单片机的定时开关设计
本科生毕业论文(设计)
题目:
基于89C52单片机的定时
开关设计
专业代码:
作者姓名:
学号:
单位:
物理科学与信息工程学院
指导教师:
2011年5月25日
摘要
本文提出了一种智能开关的设计方法,该时控开关主要是以单片机STC89C52RC作为主控单元,利用其I/O接口、定时器、中断系统等资源,以时钟芯片DS12C887作为时钟单元,通过以继电器为核心的外围电路控制受控线路,达到定时通断线路的目的。
此外,可通过无线遥控自行设定当前时间及通断时间,并实时显示在LCD1602液晶显示器上。
软件部分以C语言进行单片机编程,主要包括对DS12C887的时间读写,LCD1602的实时显示以及对无线模块和控制驱动电路等几部分。
最后,通过DXP2004绘制印刷电路板,制作出实物并调试通过。
关键词:
定时开关;无线遥控;STC89C52;12C887;LCD160
Abstract
Thispaperpresentsadesignmethodofintelligentswitching,thecontrolswitchusingtheMCUSTC89C52RCmainlyasamasterunit,usingitsI/Ointerfaces,timers,terminalsystemsandotherresources,usingclockchipDS12C887asaclockunit,throughExternalcircuitasthecoreoftherelaycontrolcircuitcontrolledtoachievethepurposeoftimeoffline.Inaddition,itcanthroughitsownwirelessremotecontroltosetthecurrenttimeandofftime,andreal-timedisplayintheLCD1602LCDdisplay.SoftwareispartoftheSCMtoClanguageprogramming,includingthetimetoreadandwriteontheDS12C887,LCD1602,real-timedisplayandthewirelessmoduleandthecontroldrivecircuitandotherparts.Finally,wedrawandprintedcircuitboardsusingDXP2004,andmadethephysical.
Keywords:
Timerswitch,Wirelessremotecontrol,89C52,12C887,LCD1602
基于DS12C887的时控开关硬件设计
前言
随着信息技术的飞速发展,定时开关在各种场合都有着极为广泛的用途,定时开关在实际应用中可实现设备的计算机智能监控,对提高工作效率和管理水平具有重大意义。
本文设计的多功能时控开关可通过无线遥控控制,表现为高稳定性和实用性,可应用于生活中的各个方面,如网线、高频信号线、电源等,既节省资源,又能提高工作效率且成本低廉,满足了现在家庭的安全、快捷、可靠的使用特点。
1.系统硬件设计
系统的硬件由89C52最小系统,继电器组,无线收发模块,DS12C887时钟芯片,LCD1602显示器组成,系统框图如图1所示:
图1系统框图
1.1主板与显示电路设计
1.1.1主控芯片
近几年,以单片机为核心的控制芯片,以其较高的稳定性及相对低廉的价格迅速占领市场,而51系列单片机更是风靡一时,在本电路中,核心器件采用STC89C52单片机。
STC89C52的40个引脚大致可分为4类:
电源、时钟、控制和I/O引脚。
具体介绍如下:
(1)主电源引脚(2跟),VCC(Pin40):
电源输入,接5V直流源;GND(Pin20):
接地线。
(2)外接晶振线(2跟),ATNL1(Pin18):
片内晶振电路输入端;ATNL2(Pin19):
片内晶振电路输出端。
(3)控制引脚线(4跟),RST/VPP(Pin9):
复位引脚,引脚上出现两个机器周期的高电平,将使单片机复位;ALE/PROG(Pin30):
地址锁存允许信号;PSEN(Pin29):
外部存储器读选通信号;
EA/VPP(Pin31):
程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,接高电平则从内部程序存储器读指令。
(4)可编程输入/输出引脚(32跟),STC89C52共有4组8位的可编程I/O口,分别为P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8跟引脚),共32跟。
P0口(Pin39--Pin32):
8位双向I/O口线,名称为P0.0——P0.7;P1口(Pin1--Pin8):
8位准双向I/O口线,名称为P1.0——P1.7;P2口(Pin21--Pin28):
8位准双向I/O口线,名称为P2.0——P2.7;P3口(Pin10--Pin17):
8位准双向I/O口线,名称为P3.0——P3.7。
STC89C52主要功能表如下(表1所示):
主要功能特性
兼容MCS51指令系统
2个串行中断
8K可反复插写FlashROM
2个外部中断源
256*8bit内部RAM
2个读写中断口线
32个双向I/O口
6个中断源
3个16为可编程定时/计数中断
3级加密位
时钟频率0--24MHz
低功耗空闲和掉电模式
可编程UART串行通道
软件设置睡眠及唤醒功能
表1STC89C52主要功能
STC89C52引脚图如下(图2所示):
图2STC89C52引脚图
STC89C52实物图见附图11
1.1.2显示模块
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD。
目前常用16*1、16*2、20*2、40*2等模块,本设计根据需要选择LCD1602型液晶显示。
LCD1602液晶显示模块以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等诸多优点,,在各类仪表和低功耗系统中得到广泛的应用。
其主要参数如下:
显示容量:
16*2个字符。
芯片工作电压:
4.5--5.5V。
工作电流:
2.0mA(5.V)。
模块最佳工作电压:
5.0V。
引脚功能说明:
第1脚VSS为电源地;第2脚VDD接5V电源正极;第3脚V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,使用时通过一个10K的电位器调整对比度[4];第4脚RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器;第5脚RW为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作;第6脚E(或EN)端为使能(enable)端;第7~14脚D0~D7为8位双向数据端;第15~16脚空脚或背灯电源。
15脚背光正极,16脚背光负极。
LCD1602实物图见附图12.
1.1.3.主板与显示电路(见图3)
图3主控与显示电路
1.2.时钟芯片接口电路
1.2.1DS12C887芯片
DS12C887是一种新型的时钟芯片,能够进行长时间的记录,包括日历、星期在内的时间信息,并且存储的时间信息在掉电情况下可保存10年之久。
DS12C887特点:
可作为IBMAT计算机的始终和日历;与MC146818B和DS1287的管脚兼容;自带晶体振荡器和电池;可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、月、年七种日立信息并具有瑞年补偿;用二进制码或BCD码代表日历和闹钟信息;有12小时和24小时两种模式,12小时带有AM和PM提示;可选用夏令时模式;可以应用于MOTOROMA和INTEL两种总线;数据地址总线复用;内建128字节RAM:
14字节始终控制寄存器和114字节通用RAM;可编程方波输出;总线兼容中断;三种可编程中断:
时间性中断、周期性中断、时钟更新结束中断。
引脚功能:
(1)MOT(总线模式选择):
当此引脚接VCC时,选用的是MOTOROLA总线时序;当接地或不接时,选用的是INTEL总线时序。
(2)SQW(方波输出):
当电压低于4.25V时不起作用。
(3)周期性中断率和方波中断频率(表2所示):
寄存器A的控制位
PI周期中断周期
SQW输出频率
RS3
RS2
RS1
RS0
0
0
0
0
无
无
0
0
0
1
3.90625ms
256Hz
0
0
1
0
7.8125ms
128Hz
0
0
1
1
122.070ms
8.192KHz
0
1
0
0
244.141ms
4.096KHz
0
1
0
1
488.281ms
2.048KHz
0
1
1
0
976.5625ms
1.024KHz
0
1
1
1
1.953125ms
512Hz
1
0
0
0
3.90625ms
256Hz
1
0
0
1
7.8125ms
128Hz
1
0
1
0
15.626ms
64Hz
1
0
1
1
31.25ms
32Hz
1
1
0
0
62.5ms
16Hz
1
1
0
1
125ms
8Hz
1
1
1
0
250ms
4Hz
1
1
1
1
500ms
2Hz
表2期性中断率和方波中断频率
(4)AD0-AD7(双向数据/地址复用总线);(5)AS:
地址锁存-ALE;(6)DS(DataStrobeorReadInpur)-RD:
当系统选择的是INTEL总线模式时,DS被称作RD,当他有效是表示DS12C887正在往总线上输出数据。
RD信号线在存储器芯片上被称作OE信号线;(6)R/W(Read/WriteInput)-WR;(7)CS(片选输入):
当Vcc低于4.25V时,DS12C887从内部禁止对外部CS的操作。
此时时钟和RAM都被保护起来;(8)IRQ(中断输出请求):
当中断状态为和对应的中断允许位有效时,IRQ的输出保持为底。
复位和读C寄存器都可以清楚IRQ中断信号。
没有中断时IRQ呈高阻态,其他中断源还可以挂接到中断总线上。
由于IRQ是漏极输出,所以不用外接上拉电阻;(9)RESTE(复位):
复位脚对时钟、日历、RAM无效。
系统上电时复位脚要保持低电平200ms以上DS12C887才可以正常工作。
当复位脚为底,但Vcc高于4.25V时,以下情况发生:
周期中断允许(PIE)位清零,闹钟中断允许(AIE)位清零,更新完成中断标志(UF)位清零,中断请求状态标志(IRQF)位清零,周期中断标志(PF)位清零,当RESET为低时,DS12C887不可操作,闹钟中断标志(AF)位清零,IRQ呈高阻态,方波输出允许(SQWE)位清零,更新完成中断允许(UIE)位清零。
通常情况下把复位(RESET)和电源(Vcc)相连。
地址分布:
DS12C887的地址包括114字节通用RAM、10字节用于记录时间、日期、闹钟的RAM及4字节的控制、状态RAM。
所有的字节都可以在除以下的情况下直接读写:
寄存器C、D为只读,寄存器A的第七为只读,秒字节的高位为只读。
时间、日历和闹钟区域:
通过读相应的寄存器获取相应的时间、日历等信息。
通过写相应的存储器设置相应的时间、日期和闹钟。
时间、日历和闹钟的数据格式如表3所示。
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