單片機(jī)定時(shí)器

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 所在系 （部）： 專 業(yè) 及班級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 完 成 日 期： 電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱：定時(shí)系統(tǒng)課題類型：模擬課題設(shè)計(jì)的目的：（1） 定時(shí)設(shè)定由按鍵部分控制（2） 實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間的顯示 數(shù)碼管顯示： 分（十位）分（個(gè)位）秒（十位）秒（個(gè)位）（3） 到點(diǎn)響鈴（4） 系統(tǒng)運(yùn)行中可重新設(shè)定定時(shí)值（5） 最大實(shí)現(xiàn)99分59秒的定時(shí)設(shè)計(jì)的任務(wù)及主要內(nèi)容：第一章概述1 任務(wù)設(shè)計(jì)（1） 定時(shí)設(shè)定由按鍵部分控制（2） 實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間的顯示 數(shù)碼管顯示： 分（十位）分（個(gè)位）秒（十位）秒（個(gè)位）（3） 到點(diǎn)響鈴（4） 系統(tǒng)運(yùn)行中

2、可重新設(shè)定定時(shí)值（5） 最大實(shí)現(xiàn)99分59秒的定時(shí)2 總體方案（1）設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)框圖如圖1（2）設(shè)計(jì)思路 利用89c51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的中控模塊。上電后，按下功能鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，通過各單元電路將按鍵部分設(shè)定的時(shí)間通過定時(shí)時(shí)間顯示部分中的led數(shù)碼管顯示出來，當(dāng)時(shí)間設(shè)定完畢后再次按下按鍵部分的功能鍵，鬧鈴模塊的蜂鳴器鳴叫0.5s以示定時(shí)器開始工作，到點(diǎn)實(shí)現(xiàn)響鈴，再由按鍵部分關(guān)鬧鈴。中途可重新設(shè)置定時(shí)數(shù)值。復(fù)位部分除上電初實(shí)現(xiàn)復(fù)位外，其余任何時(shí)候可按鍵實(shí)現(xiàn)復(fù)位。注：按鍵部分一共有4個(gè)按鍵，分別為功能鍵p3.0，秒設(shè)定鍵p3.1(增），分設(shè)定鍵p3.2（增）分設(shè)定鍵p3.3（減）。3、方案論證（1

3、）定時(shí)部分 定時(shí)部分是本設(shè)計(jì)的核心部分。方案：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)定時(shí)。原理為：在單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器設(shè)兩個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的分、秒信息。利用鍵盤部分對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，由定時(shí)顯示部分?jǐn)?shù)碼管顯示，同時(shí)定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒個(gè)位減1；若秒個(gè)位減到0，則判秒十位值是否為0，若不是，則秒個(gè)位賦9，秒十位減1；分同理。該方案具有硬件電路簡單的特點(diǎn)。 （2）鬧鈴器件的選擇方案：采用蜂鳴器鬧鈴，當(dāng)?shù)皆O(shè)定時(shí)間時(shí)，單片機(jī)向蜂鳴器送出高電平，蜂鳴器發(fā)生。采用蜂鳴器鬧鈴結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。 （3）復(fù)位方式的選擇 方案：采用按鍵電平復(fù)位,因?yàn)槭謩?dòng)復(fù)位除了具有上電自動(dòng)復(fù)位的功能

4、外，在電路工作的時(shí)候，可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。而上電自動(dòng)復(fù)位方式只有在上電初有一次復(fù)位。電路工作期間不可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，故本電路采用按鍵電平復(fù)位即手動(dòng)復(fù)位。（4） 顯示器件的選擇 方案：采用共陽極led數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼，使用led數(shù)碼管是一種較好的選擇。led數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡單易行。led數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng)ag筆端構(gòu)成“日”字形，另一只發(fā)光二極管dp作為小數(shù)點(diǎn)。因此這種led顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。第二章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、89c51的介紹本文采用的單片機(jī)為89c51，89

5、c51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。它的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，89c51是一種高效微控制器，89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。89c51的主要性能參數(shù)：1、與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容2、4k 字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲(chǔ)器3、1000次擦

6、寫周期4、全靜態(tài)操作：0hz24mhz5、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器6、1288字節(jié)內(nèi)部ram7、32個(gè)可編程i/o口線8、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器9、6個(gè)中斷源10、可編程串行urar通道11、低功耗空閑和掉電模式 89c51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，89c51降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作

7、并禁止其他所有不見工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 顯示部分單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱led（light emitting diode）；液晶顯示器lcd（liquid crystal display）；近幾年也有配置crt顯示器的。而目前在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用led數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。 led顯示結(jié)構(gòu)與原理單片機(jī)中通常用七段led構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管以顯示小數(shù)位！這種顯示器有共陰和共陽兩種！發(fā)光二極管的陽極連在一起的（公共端）稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為

8、共陰極顯示器。2、89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分。圖為89c51單片機(jī)的最小系統(tǒng)。（1）時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。芯片引腳xtal1為輸入端，引腳xtal2為輸出端，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的電容c2和c3一般取30pf左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是1.2mhz12mhz，晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高（線間寄生電容要?。?。定時(shí)振蕩器的工作可由專用寄存器pc

9、on的pd位進(jìn)行控制，把pd位置“1”，振蕩器停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。由于一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩脈沖周期，因此機(jī)器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。當(dāng)振蕩脈沖頻率為12mhz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1us，當(dāng)振蕩脈沖頻率為6mhz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2us。（2）復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位電路的復(fù)位信號(hào)為高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩脈沖周期（即2個(gè)機(jī)器周期）以上。電阻r1與電容c1構(gòu)成rc電路，電容c1充放電。當(dāng)5v電壓加上的瞬間，電容c1為正極朝上的電解電容。此刻c短路，因?yàn)殡娙輈1不能突變，所以點(diǎn)a此刻也為5v，而后電壓送到rst上，隨著時(shí)間推移，c1充電至5v，此刻電容c1相當(dāng)于斷路，點(diǎn)a電壓為

10、0v，rst端低電平無效。2、電源選擇 采用200w/5v直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。電路圖如圖3： 圖3 電源電路 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。 整流和濾波電路：橋式整流是將交流電壓變換成脈動(dòng)電壓。濾波電路由電容c1組成，其作用是將脈動(dòng)電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓受負(fù)載、輸入電壓和溫度的影響，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而輸出穩(wěn)定的電壓。 電源部分工作原理：220v交流電通過變壓器降壓，次級(jí)得到10v左右的交流電,再經(jīng)過整流橋整

11、流,7805穩(wěn)壓，c2、c3二次濾波消除電感效應(yīng)，最后輸出穩(wěn)定的直流5v電壓。3、定時(shí)顯示部分電路組成定時(shí)顯示部分硬件電路主要由主要由4個(gè)共陽極led數(shù)碼管，4個(gè)9012三極管，11個(gè)限流電阻及89c51的p0口和部分p3口組成。（1）led數(shù)碼管led數(shù)碼管光二極管共有兩種連接方法：1）共陽極接法：把發(fā)光二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陰極。公共陽極接+5v。當(dāng)陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。2）共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。（2）位控端89c51

12、中的p3.4到p3.7構(gòu)成位控端，與9012的基極相連，9012的集電極與led數(shù)碼管的集電極相連。9012起到開關(guān)作用，當(dāng)位控端給出高電平信號(hào)時(shí)，pnp三極管進(jìn)入截止區(qū)，此刻三極管相當(dāng)于斷開。當(dāng)位控端給出低電平信號(hào)時(shí)，pnp三極管處于飽和區(qū)，此刻三極管相當(dāng)于閉合。（3）段控端89c51中的p0口構(gòu)成段控端。與led數(shù)碼管的ag引腳相連。結(jié)合程序中的十六進(jìn)制數(shù)字形代碼輸出顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。4、整體電路系統(tǒng)整體電路如下：整機(jī)工作原理: 當(dāng)上電后，經(jīng)復(fù)位電路自動(dòng)復(fù)位，在程序運(yùn)行中，也可進(jìn)行手動(dòng)按鍵復(fù)位。此刻電路中的led數(shù)碼管顯示“0000”，按下一次p3.0的功能鍵進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)，p3.1、p3.2、p3.3口分別用于設(shè)定時(shí)間。p3.4到p3.7為位控端，控制四個(gè)數(shù)碼管的顯示，因?yàn)槊恳粋€(gè)數(shù)碼管的掃描停留時(shí)間為5ms，而肉眼在每秒掃描25次以上的顯示便不能夠辨別出誤差，而此刻每秒掃描達(dá)到50次，故肉眼看到的顯示數(shù)碼管沒有閃爍，以為常亮。數(shù)碼管gnd引腳所接的pnp起到開關(guān)作用。段控p