定時順序控制系統(tǒng)設(shè)計

1、單片機(jī)課程設(shè)計報告計算機(jī)工程學(xué)院單片機(jī)及應(yīng)用課程設(shè)計報告 設(shè)計題目： 定時順序控制系統(tǒng)設(shè)計 專 業(yè)： 組 別： 第 三 組 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 起止日期: 指導(dǎo)教師: 摘 要 本定時順序控制系統(tǒng)可以在預(yù)先設(shè)定的每天4個時刻，分別啟動四個狀態(tài)，每個狀態(tài)保持5秒，并有聲光報警的功能。該系統(tǒng)的實現(xiàn)主體思路：（1）硬件電路設(shè)計：以單片機(jī)為核心，外接LED發(fā)光二極管、振蕩電路、DS1302、復(fù)位電路、蜂鳴器。（2）軟件設(shè)計：編寫一個實時時鐘電路，每一次時鐘加一秒，當(dāng)時鐘電路當(dāng)前時間和預(yù)設(shè)的四個時間相同時，分別轉(zhuǎn)移到子程序執(zhí)行，即繼電器1、繼電器2、8個LED發(fā)光管、蜂鳴器工作，并且每一個子程序執(zhí)行時都

2、延遲一段時間。關(guān)鍵詞 89C52 DS1302 復(fù)位電路 振蕩電路 LED發(fā)光二極管 蜂鳴器1 引言定時控制器是日常生活中用得最多的，例如，家用電器中的微波爐、洗衣機(jī)、電飯煲等內(nèi)部都含有不同形式的定時控制器。在工業(yè)控制中，也經(jīng)常遇到對某些物理量定時進(jìn)行采樣與控制的問題。在本課程設(shè)計中，將利用單片機(jī)89C52、時鐘芯片DS1302、繼電器及其他一些外圍電路，組成一個具有接通外部電源功能的定時順序控制器。2 課程設(shè)計題目描述和要求本定時順序控制系統(tǒng)設(shè)計要求：當(dāng)點擊按鈕后，在預(yù)先設(shè)定的每天的4個時刻，分別啟動控制繼電器1、控制繼電器2、蜂鳴器、LED全亮等四個狀態(tài)，每個狀態(tài)保持5秒，并聲光報警。3

3、硬件電路設(shè)計及描述31 電路原理圖圖3-1 電路原理圖32 總體設(shè)計思路 （1）以89C52單片機(jī)做為核心器件，組成一個定時順序控制系統(tǒng)。 （2）選擇DS1302芯片作為系統(tǒng)的時鐘/日歷，當(dāng)前時間從DS1302芯片中讀出。其中SCLK（串行時鐘）接INT1（13腳，外部中斷1輸入），I/O（數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳）接INT0（12腳，外部中斷0輸入),RST(復(fù)位腳)接T1（15腳，定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入）。 （3）蜂鳴器接T0(14腳，定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入)。 （4）X2(18腳)接外部晶體和微調(diào)電容的一端，在80C51片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率，

4、在采用外部時鐘電路時，該引腳懸空。X1(19腳)接外部晶體和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端，在采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 （5）RESET(9腳)是復(fù)位信號輸入端，高電平有效，當(dāng)此輸入端保持兩個機(jī)器周期（24個時鐘振蕩周期）的高電平時，就能完成復(fù)位操作。 （6）控制繼電器1接RD（17腳，外部RAM讀選通），控制繼電器2接WR（16腳，外部RAM寫選通）。 （7）P2口依次接8個LED發(fā)光二級管。33 功能模塊圖根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，硬件電路設(shè)計框圖如圖3-1所示，由8 個LED發(fā)光二極管、時鐘電路與復(fù)位電路、蜂鳴器電路、控制繼電器電路和DS130

5、2組成。時鐘電路復(fù)位電路繼電器電路89C52DS1302蜂鳴器電路LED發(fā)光二級管圖3-2 硬件電路設(shè)計框圖34 功能模塊分析3.4.1 復(fù)位電路的設(shè)計當(dāng)89C52通電時，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。3.4.2 時鐘電路的設(shè)計89C52單片機(jī)的時鐘可以由內(nèi)部方式和外部方式產(chǎn)生，X1和X2就是單片機(jī)的兩個時鐘引腳。因為片內(nèi)有晶振電路，只需在X1和X2間外接石英

6、晶體和微調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振電路。兩個電容器C5和C6對振蕩頻率有微調(diào)作用。3.4.3 蜂鳴器電路的設(shè)計蜂鳴器（HA）作為三極管VT1的集電極負(fù)載，當(dāng)VT1導(dǎo)通時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲，當(dāng)VT1截止時，蜂鳴器不發(fā)聲。R11是限流電阻。蜂鳴器電路與單片機(jī)的接口：VT1的基極接到單片機(jī)T0引腳，T0引腳作為輸出口使用。當(dāng)T0=0時，VT1導(dǎo)通，使蜂鳴器的兩個引腳間獲得將近5V的直流電壓，蜂鳴器中有電流通過，產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng)T0=1時，VT1截止，使蜂鳴器的兩個引腳間直流電壓將近0V，蜂鳴器不發(fā)聲。3.4.4 控制繼電器電路的設(shè)計繼電器的觸點控制外部電源的通與斷，觸點閉合接通電源，觸點斷開切斷電源。三極管

7、、電阻、續(xù)流二極管組成繼電器的控制電路。當(dāng)三極管的基極為低電平時，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈斷電，控制觸點斷開從而實現(xiàn)了外部電源的控制目的。3.4.5 DS1302的工作原理 DS1302工作時為了對任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸入數(shù)據(jù)。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方式下位8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下位8加最多可達(dá)248的數(shù)據(jù)。5 軟件設(shè)計流程及描述定時順序控制系統(tǒng)程序設(shè)計包括主程序設(shè)計，蜂鳴器程

8、序設(shè)計，LED發(fā)光二極管程序設(shè)計以及控制繼電器程序設(shè)計。51 流程圖 開始Y實時時鐘開始計數(shù)累加器加1秒累加器時間=定時時間轉(zhuǎn)移到子程序執(zhí)行延時結(jié)束N圖5-1 流程圖52 主程序設(shè)計主程序：對一天24小時進(jìn)行實時記錄，采用24小時制，從0秒0分0時開始記錄，將時、分、秒分別放入三個寄存器中，并且設(shè)置堆棧。然后設(shè)置一天中的四個時刻，當(dāng)執(zhí)行到這四個時刻的時候，分別轉(zhuǎn)移到子程序執(zhí)行。 ORG 0000H AJMP MAIN ；上電，轉(zhuǎn)向主程序 ORG 001B H ；T1的中斷入口地址 AJMP SERVE ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序MAIN : TOMD ,#10H ；設(shè)T1工作于模式1 MOV 20H,

9、#0AH ；裝入中斷次數(shù) CLR A MOV 30H , A ；時單元清0 MOV 31H , A ；分單元清0 MOV 32H , A ；秒單元清0 SETB ET1 ；允許T1中斷 SETB EA ；允許CPU中斷 MOV TH1 ,#3CH MOV TL1 ,#0B0H ；賦計數(shù)初值 SETB TR1 ；啟動定時器T1 SJMP $ ；等待中斷（可反復(fù)調(diào)用顯示子程序）SERVE : PUSH PSW PUSH ACC ；保護(hù)現(xiàn)場 MOV TH1 ,#3CH MOV TL1 ,#0B0H ；重新賦計數(shù)初值 DJNZ 20H ,RETUNT ；1S未到，返回 MOV 20H ,#0AH ；重

10、置中斷次數(shù) MOV A ,#01H ADD A ,32H ；“秒位”加1 DA A MOV 32H,A ；轉(zhuǎn)換為BCD碼 CJNE A ,#60,RETUNT ；未計滿60s，返回M1 ： CJNE A ,#01 , M2 ；判斷A是否等于#01H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP F1 ；轉(zhuǎn)移到F1M2 ： CJNE A ,#07 ,M3 ；判斷A是否等于#07H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP F2 ；轉(zhuǎn)移到F2M3 ： CJNE A ,#15 ,M4 ；判斷A是否等于#15H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP F3 ；轉(zhuǎn)移到F3M4 ： CJNE A ,#23 ,SEN ；判斷A

11、是否等于#23H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP F4 ；轉(zhuǎn)移到F4 SEN : MOV 32H,#00H ；計滿60s，“秒位”清0 MOV A ,#01H ADD A ,31H ；“分位”加1 DA A MOV 31H ,A ；轉(zhuǎn)換為BCD碼 CJNE A ,#60,RETUNT ；未計滿60 min，返回F1: CJNE A ,#01 ,F2 ；判斷A是否等于#01H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP S1 ；轉(zhuǎn)移到S1F2； CJNE A ,#07 ,F3 ；判斷A是否等于#07H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP S2 ；轉(zhuǎn)移到S2F3: CJNE A ,#15 ,F4 ；判

12、斷A是否等于#15H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP S3 ；轉(zhuǎn)移到S3F4: CJNE A ,#23 ,MIN ；判斷A是否等于#23H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP S4 ；轉(zhuǎn)移到S4MIN: MOV 31H ,#00H ；計滿60 min，“分位”清0MOV A ,#01H ADD A ,30H ；“時位”加1 DA A MOV 30H ,A ；轉(zhuǎn)換為BCD碼CJNE A ,#24 ,RETUNT ；未計滿24 h，返回S1: CJNE A ,#01 ,S2 ；判斷A是否等于#01H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP W1 ；轉(zhuǎn)移到W1S2: CJNE A ,#07 ,S3

13、；判斷A是否等于#07H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP W1 ；轉(zhuǎn)移到W1S3: CJNE A ,#15 ,S4 ；判斷A是否等于#15H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP W2 ；轉(zhuǎn)移到W2S4: CJNE A ,#23 ,HO ；判斷A是否等于#23H，等于時順序執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)移 AJMP W3 ；轉(zhuǎn)移到W3CJNE A ,#24 ,RETUNT ；未計滿24 h，返回HO : MOV 30H ,#00H ；計滿24 h，“時位”清0RETUNT :POP ACC POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場 RETI ；中斷返回 END 43 控制繼電器程序設(shè)計繼電器：繼電器接在P3.6口上，初始時

14、對P3口加高電平，當(dāng)?shù)蕉〞r時刻時，從主程序轉(zhuǎn)移到繼電器子程序執(zhí)行，將P3.6清0，繼電器工作并且延時一段時間。延時后再將P3.6置1，繼電器工作并且延時一段時間。W1:ORG 0000HAJMP START ；轉(zhuǎn)向STARTORG 00333H START: MOV SP ,#50H ；對SP賦值 MOV P3,#0FFH ；P3口加載高電平MAIN : CLR P3.6 ；清0 ACALL DELAY ；延時 SETB P3.6 ；P3.6置1 LCALL DELAY ；延時 AJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)到MAINDELAY : MOV R1,#20 ；延時子程序Y1: MOV R2,#100

15、Y2:MOV R3,#228DJNZ R3,$DJNZ R2,Y2DJNZ R1,Y1 ；RET ；返回END 44 蜂鳴器程序設(shè)計蜂鳴器：蜂鳴器接在T0上，初始狀態(tài)時蜂鳴器不工作，T0口高電平，當(dāng)?shù)蕉〞r時刻時，從主程序轉(zhuǎn)移到蜂鳴器子程序執(zhí)行，然后將T0口取反，蜂鳴器報警，并且延時一段時間。W2:ORG 0000HAJMP MAIN ；轉(zhuǎn)向MAIN ORG 0030HMAIN: CPL T0 ；T0口取反LCALL DELAY ；延時AJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)到MAIN DELAY: MOV R7,#228 ；延時子程序DE1:DJNZ R7,DE1RET ；返回END45 LED發(fā)光二極管程

16、序設(shè)計LED發(fā)光管：LED發(fā)光管接在P2口上，初始時向P2口輸入高電平，使8個LED發(fā)光管全部熄滅，當(dāng)?shù)剿〞r的時刻時，P2口取反，使8個LED發(fā)光管全部點亮，并且延時5s。W3:ORG 0000H AJMP MAIN ；轉(zhuǎn)向MAINORG 0035H MOV A ,#0FFH ；對累加器A賦值 MOV P2,A ；P2口高電平MAIN: CPL P2 ；對P口取反 LCALL DELAY ；延時AJMP MAIN ；跳轉(zhuǎn)到MAIN DELAY : MOV R3,#250 ；延時子程序D1: MOVR4,#50D2: MOV R5 ,#100D3: DJNZ R5 , D3DJNZ R4 ,D

17、2DJNZ R3 ,D1RET ；返回END ；結(jié)束 體 會為期一周的課程設(shè)計在匆忙中落下帷幕。本次課程設(shè)計以小組為單位，按理說，人多力量大，可是在這次實踐中小組合作得有點糟糕，因為復(fù)習(xí)考試，大家都無心專研課題，到了火燒眉毛關(guān)頭，大家才聚起來，匆忙中雖然有些小成就，但未能實現(xiàn)定時順序控制系統(tǒng)的全部功能。經(jīng)過這次課程設(shè)計，除了對單片機(jī)及所涉及到的DS1302芯片、相關(guān)電路有了進(jìn)一步了解，增加些知識外，更主要的是讓我明白時間該如何安排合理，合作該怎樣進(jìn)行。在夾雜考試的課程設(shè)計周，時間是要擠，但并不是犧牲專研課題的時間，來復(fù)習(xí)考試。我們該做的應(yīng)是少睡點，少玩點，精神多集中點，辦事效率提高點。用專研課

18、題的時間準(zhǔn)備考試，看著考試科目，擔(dān)心著課題，最后是得不償失。而且，平時上課多注意聽講些，科目平時帶著看，不要什么都指望到最后，把自己搞著像熱鍋上的螞蟻，什么事都做不好。在小組合作中，我們也不該以不會作為借口，推三阻四，光想著如何漁翁得利。大家都有同樣的任務(wù)要完成，大家都忙，我們應(yīng)該團(tuán)結(jié)起來，盡自己所能為小組盡份力。在這次合作中，我表現(xiàn)的也不夠積極。本想承擔(dān)焊接任務(wù)，因焊工不佳，臨時換人。又因為電腦是win7系統(tǒng)，無法使用protel99。最后我能做的只是把我理解的電路原理講給大家聽，把代碼匯總下。希望在下一次的小組合作中，大家都能各盡所能，共同成功完成任務(wù)。致 謝在此，衷心地感謝淮陰工學(xué)院、計算機(jī)工程學(xué)院為我們提供這個實踐機(jī)會，實驗室工作人員給我們提供舒適的實驗環(huán)境。在課題設(shè)計中，老