智能定時器-基于51單片機的智能定時控制器系統(tǒng)設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 TMOD寄存器的 M1,M0位設置四種工作方式 模式 0： 13位定時 /計數(shù)器 計數(shù)寄存器： THx和 TLx低 5位 最大計數(shù)值： 213： 模式 1： 16位定時 /計數(shù)器 計數(shù)寄存器： THx和 TLx 最大計數(shù)值： 216 模式 2: 8位自動重載定時 /計數(shù)器 計數(shù)寄存器： TLX 計數(shù)初值重載寄存器： THX 最大計數(shù)值 28 模式 3：僅 T0可用，將 T0 拆為兩個獨立 8位定時器 80C51的中斷源 外部中斷 0（ INT0） 外部中斷 1（ INT1） T0溢出中斷（ TF0） T1溢出中斷（ TF1） 串行口中斷（ RI或 TI） 觸發(fā)方式設置及中斷標志 7 6 5 4 3 2 1 0 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 字節(jié)地址： 88H 安徽工商職業(yè)學院畢業(yè)設計 12 外部中斷標志 IE IE0（用 IEx表示） 電平方式（ ITX=0）， INTx引腳低電平時 IEx=1，響應中斷后 IEx不自動清 0（ INTx引腳狀態(tài)）。 邊沿方式（ ITx=1）， INTx引腳負跳變時 IEx=1，響應中斷后 IEx自動清 0。 同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示： 顯示系統(tǒng) LED顯示器由若干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個筆畫或一個點就發(fā)光。控制相應的管導通，就能顯示出對應字符。各段 LED顯示器需要由驅動電路驅動。在七段 LED顯示器中，通常將各段發(fā)光二極管的陰極或陽極連在一起作為公共端。將各段發(fā)光二極管連在一起的叫共陽極顯示器，用低電平驅動；將陰極連在一起的叫共陰極顯示器，用高電平驅動。 靜態(tài)顯示就是每一個顯示器各筆畫段都 要獨占具有一個鎖存功能的輸出口線， CPU把要顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器上顯示所需的數(shù)字或符號，此后，即使 CPU不在去訪問它，因為各筆畫段借口具有鎖存功能，顯示的內容也不會消失。 動態(tài)顯示是指顯示器顯示某一字符時，相應段的發(fā)光二極管恒定地導通或截止。靜態(tài)顯示有并行輸出和串行輸出兩種方式。在本系統(tǒng)中數(shù)碼管使用共陰極接法而且是用動態(tài)顯示。本設計利用一個 4位七段數(shù)碼管顯示時鐘結果。 4 硬件電路設計 硬件 系統(tǒng)設計的概述 本電路是由 AT89C51單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在 3V 超低壓工作；時鐘電路由 DS1302提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、安徽工商職業(yè)學院畢業(yè)設計 13 時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數(shù)據。 DS1302內部有一個 31*8的用于臨時性存放數(shù)據的 RAM寄存器。可產生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；顯示部份由 15個數(shù)碼管， 74Hs13 74ls244構成。使用動態(tài)掃描顯 示方式對數(shù)字的顯示。硬件的結構和可靠性直接影響著整個系統(tǒng)的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產品的性能。 整體電路設計框圖 圖 電路設計框圖 框圖介紹了智能定時控制器系統(tǒng)設計的主要組成部分，系統(tǒng)主要分成核心芯片 AT89C51 單片機、電源模塊、時鐘模塊、報警模塊、復位電路模塊、鍵盤輸入模塊以及 LED數(shù)碼管顯示模塊等七大模塊，很好的實現(xiàn)了智能定時控制器的一些主要功能。 本電路是由 AT89C51單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在 3V 超低壓工作。采用內部時鐘的驅動方式來驅動 AT89C51單片機工作，內部復位的方式使系統(tǒng)的外圍電路更加簡單，減少了硬件的損耗，利用倆個不同顏色的發(fā)光二極管來表示秒鐘，其他的顯示電路部分由一個 4位 7段數(shù)碼管構成，使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示，整個系統(tǒng)具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，實現(xiàn)了智能定時控制器的一些主要功能： 報警電路 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電 流才能驅動它，單片機 IO引腳輸出的電流較小，單片機輸出的 TTL電平基本上驅動不了蜂鳴器，時鐘電路 電源電路 LED 數(shù)碼管顯示電路 復位電路 鍵盤模塊 報警模塊 AT89C51 主控制 模塊 安徽工商職業(yè)學院畢業(yè)設計 14 因此需要增加一個電流放大的電路。 S51增強型單片機實驗板通過一個三極管 C8550來放大驅動蜂鳴器，原理圖見下面圖 ： 圖 蜂鳴器驅動電路 如圖 ，蜂鳴器的正極接到 VCC（＋ 5V）電源上面，蜂鳴器的負極接到三極管的發(fā)射極 E，三極管的基級 B經過限流電阻 R1后由單片機的 ，當 ，三極管 T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當 ，三極管導通，這樣蜂鳴器的 電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制 。程序中改變單片機 ，就可以調整控制蜂鳴器音調，產生各種不同音色、音調的聲音。另外，改變 ，這些我們都可以通過實驗來 顯示報警器電路模塊。 按鍵電路 按鍵的開關狀態(tài)通過一定的電路轉換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應 的 I/O端口形一個負脈沖。閉合和釋放過程都要經過一定的過程才能達到穩(wěn)定。 這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。抖動 的持續(xù)時間長 短與開關的機械特性有關，一般在5— 10ms之間。為了避免 CPU多次處理按鍵的一 次閉合，應采用措施消除抖動。本文采用的是獨立式按鍵，直接用 I/O口線構成單 個按鍵電路，每個按鍵占用一條 I/O口線，每個按鍵的工作狀態(tài)不會產生相互影響。 安徽工商職業(yè)學院畢業(yè)設計 15 圖 按鍵電路 電源設計 在這里因設計分工和側重點不同，電源模塊用通用的 5v 變壓器。 從圖上看 220V交流電經過一個變壓器進行降壓，變壓器后面由四個二極管組成一個橋式全波整流電路，整流后就得到一個電壓波動很大的直流電，所以在這里接一個 330u/F 的電解電容。 變壓器輸出端的 9V電壓經過橋式整流并電容濾波，在電容 C1 兩端大約會有 11V多一點的電壓，如果電容兩端直接接負載，當負載變化或者交流電波動時會使 C1兩端的電壓變化很大，為得到一個比較穩(wěn)定的電壓因此在此處接一個三端穩(wěn)壓器元件。 三端穩(wěn)壓器是一個集成電路元件，內部有三極管和電阻構成當負載電流大時內部電阻變小，當負載電流小時內部電阻變大，這樣能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變， 本設計要 +5V 電壓，因此選用 LM7805， LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內部有限流式短路保護，可以很穩(wěn)定的進行 電流輸出 圖 電源 電路 安徽工商職業(yè)學院畢業(yè)設計 16 單片機最小系統(tǒng) 單片機的復位電路 圖 手動復位電路 二、復位電路的工作原理 在書本上有介紹， 51單片機要復位只需要在第 9引腳接個高電平持續(xù) 2US 就可以實現(xiàn)，那這個過程是如何實現(xiàn)的呢？ 在單片機系統(tǒng)中，系統(tǒng)上電啟動的時候復位一次，當按鍵按下的時候系統(tǒng)再次復位，如果釋放后再按下，系統(tǒng)還會復位。所以可以通過按鍵的斷開和閉合在運行的系統(tǒng)中控制其復位。 開機的時候為什么為復位 在電路圖中，電容的的大小是 10uF，電阻的大小是 10k。所以根據公 式，可以算出電容充電到電源電壓的 （單片機的電源是 5V，所以充電到 ），需要的時間是 10K*10UF=。 也就是說在電腦啟動的 ，電容兩端的電壓時在 0~。這個時候 10K電阻兩端的電壓為從 5~（串聯(lián)電路各處電壓之和為總電壓）。所以在 ， RST引腳所接收到的電壓是 5V~。在 5V正常工作的 51單片機中小于 ，而大于 號。所以在開機 ，單片機