09325125电子可调定时器设计.docx

1、09325125电子可调定时器设计东华理工大学长江学院课程设计报告课程设计题目：电子可调定时器设计 学生学号： 09325125 学生姓名： 姚 颖 专 业： 电子信息工程 指导教师： 徐坚 2011年12月20日 目录引言 2一、设计要求 2二、设计思路 2三、设计方法 33.1系统硬件电路设计 43.2 STC89C52与8255路设计; 43.3 矩阵键盘电路的设计 53.5 继电器电路的设计 53.6 蜂鸣器电路的设计 63.7数码管显示电路设计 6四、系统软件工作流程图 84.1 系统工作流程 84.2 定时器T0中断工作分析 9五、设计感想 10六、参考文献 11附录表： 11引言

2、20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力的推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时出现了家庭电子的迅猛发展，产品更新节奏的加快，数字钟成为日常生活中：给人们的生活，学习，生活中必不可少的必需品，广泛用于个人家庭及车站，等公共场所，给人们的生活，娱乐，工作带来了极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使电子钟走时准确，性能稳定，集成电路有体积小，功耗小，功能多，携带方便等优点，因此在许多电子设备中被广泛使用，在可调定时器领域中具有举足轻重的地位。本次设计主要以数字电子为主，分别对IS时钟信号源，秒即时显示，分计时

3、显示，小时计时显示，对于计时达到要求采取中断声音提示，采用蜂鸣器才完成整个过程。整个设计过程中采用了单片机AT89C52，8255芯片实现功能，同时继电器对于整个电路的控制有着很好的效果。一、设计要求利用单片机为核心，设计并制作电子可调定时器，具有以下功能：(1) 电子定时器能定时给电器供电或断电；(2) 给电最大时间可以长达30min；(3) 四位数码管显示时间； (4) 4位共阳数码管显示时间，继电器作电器电源输出控制二、设计思路该方案仅由待命状态、预定时间、定时器开始与暂停系统、系统处理、继电器供电或断电、蜂鸣器报警、数码显示四个模块组成。整个系统的计时功能皆由STC89C52内部自带的

4、定时器T0来实现。同样，结合继电器给电器供电，并利用蜂鸣器进行断电报警。原理框图如图2所示：图1-系统方框图 三、设计方法硬件电路要实现对交流大电流电源的控制、 定时时间的设定显示和到点提醒 等功能。若采用 40 脚的单片机有利于设计，但会增大电路板的体积。本设计采 用 ATMEL 公司的STC89C52单片机，芯片引脚为20脚，工作电压范围宽 （2.7V6V）时性价比比较高。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定

5、时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。3.1系统硬件电路设计 本文采用的单片机为STC89C52，STC89C52是一种低功耗、高性能的片内含有4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。它的可擦除只读存储器可以反复擦除100次

6、。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器，STC89C52是它的一种精简版本。STC89C52C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.2 STC89C52与8255路设计;在本次设计中，需用到多个输出端口，所以熟悉单片机的接口也是至关重要的。本系统采用8255I/O扩展，P0、P2口为总线控制I/O扩展；在扩展的IO口中，PA口作为数码管的位选端口；PB作为数码管的段选端口；P12口连接继电器，P3口分别用以控制

7、各个中断、蜂鸣器等各个模块的控制。在XTAL2引脚和XTAL1引脚之间接有一块12M的晶振，从而使芯片内部的定时器能实现计时功能。单片机接口分配电路如图3所示：图2-STC89C52与8255电路设计 3.3 矩阵键盘电路的设计根据设计要求，需要通过按键来选择系统的工作方式，所以我从44矩阵键盘上定义了四个按键，可以通过按键S4、S8来设定定时时间；通过按键S12、S16来控制系统工作的开始和暂停。矩阵键盘电路如图4所示：图3- 矩阵键盘电路原理图在程序中，先将第一列的公共线拉高，即给PC4口赋一个值(如0x10)。然后如果这一排有键被按下的话，PC3口的值就会发生改变，例如按下S4号键，PC

8、3口的值就会由低电平变成高电平，依次类推，我们就可以根据PC3-PC0口值的变化来获得各个键值。 3.5 继电器电路的设计继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系 统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去 控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换 电路等作用由P12 引脚输出高低电平经S2控制三极管的通断，从而控制继电器的吸合与释放，继电器的输出端采用分离方式，即输出端不与内电路连接，直接连接端子，这样会增加更多利用功能，可控制更高电压设备的开和关，图上的S2单刀双掷开关控制继电器电路的电源。继电器电路原理图

9、如图5所示：图4- 继电器电路原理图 3.6 蜂鸣器电路的设计为了提醒用户对电器供电或断电后的其它工作，设计中用到了蜂鸣器的报警功能。定时器1用来控制蜂鸣器响应的频率。在电路中蜂鸣器由P3.3 脚控制，当将所预置的时间倒数完毕后数码管进行模拟警报器声发出警报。蜂鸣器设计电路如图6示、 图5- 蜂鸣器电路原理图 3.7数码管显示电路设计数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显 示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式 和动态式两类。 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管 的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动， 或者

10、使用如 BCD 码二十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高， 缺点是占用 I/O 端口多， 如驱动 5 个数码管静态显示则需要 5840 根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 端口才 32 个呢： ，实际 ） 应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。由于该设计需用到五位数码管来显示时间，所以必须要有一个数码管显示电路。电路数码管为共阳型。数码管位的选择由8255 PA口来处理，每次只选择其中一位数码管显示。用动态扫描技术对五个数码管进行扫描，由PA控制位选。利用快速的循环显示，人眼看到的就是多位了。用PB口控制数码管的段

11、选，根据不同的显示时间选择不同的段码。每显示一位数码管都进行消隐，消除暗瘾。数码管连接图如下：图6- 数码管显示电路原理图四、系统软件工作流程图4.1 系统工作流程程序采用模块化、结构化设计，并采用了软件抗干扰技术，其软件的可靠性较好，可维护性强。在本主程序中有3个状态：待命状态、计时工作状态和到点工作状态。当系统进入待命状态时，数码管上会显示“3000”样符号；通过按键S4和S8来预置定时时间，时间可调范围是0到59分59秒。只要按下S12定时器打开开始倒计时。在工作中如果按下S16就可以暂停倒计时。在工作中，都结合数码管显示时间，继电器给电器供电，当时间显示到0000时蜂鸣器就会报警，表示

12、继电器给电器断电了。系统程序流程图如下图所示：图7- 系统程序流程图 4.2 定时器T0中断工作分析定时器T0用于时间计时。定时溢出中断周期设为50ms，中断进入后先进行定时中断值校正，当中断累计20次（即50ms201s）时，对秒计数单元进行减1操作；当到了0s时，分计数单元减1操作；直到计时完毕。下表所列的是系统定时功能测试结果： 图8-系统计时测试结果 测量序号理论值测量值1分钟1分钟1分钟5分钟5分钟4分59秒10分钟10分钟9 分58秒15分钟15分钟14分57秒30分钟30分钟29分56秒误差分析：由于程序中使用了一些延时语句，所以如果计时时间过长的话，就会在时间上产生一定的误差。

13、因为我们的计时完全是通过单片要内部的计时器来完成的，所以该误差是不可避免的。五、设计感想通过对定时器的误差分析和校正，可以提高系统的精确度。当然，上面的分析是在软环境下理想晶振频率下实现的，在现实中会因晶振偏差等因素而造成误差2。在该测试中，主程序没有进行其他处理，而在设计中还要涉及到计时器T1的中断来完成对扫描显示电路的处理，还包括外部中断对时钟进行了调整，加上一些闹钟功能，这必然会对T0的定时精确性产生影响。另外，当中断程序中语句越多，占用的机器周期也越多，因此在设计中应充分利用Keil uVIsion3的分析工具，通过多次调整计数初值以获取精确的时钟信号，这对于要求精确时钟信号的应用具有

14、重要的意义。在阐述了电子定时器的基本原理，进而详细介绍了和电子定时器相关的各种专业名词和术语。 硬件选型方面选用 ATMEL 公司的 AT89C2051 单片机作为核心，LED 数码管 用 显示和继电器作为电源输出控制。 论文的软件部分给出了系统运行的流程图和程 序。 由于能力和知识水平的限制，设计中存在着不足。如硬件选择和连接可能有 不合理，定时器中未能有电子表功能等人性化部分，以后还需改进。 从这次毕业论文设计中，无论对于单片机还是定时器，都进一步清晰了设计 概念、学习了专业理论、掌握了芯片知识，而且还增长了实践经验，提高了认知 水平，促进了自学能力。从诸多方面获得了很大的收益。六、参考文

15、献1 现代家电原理与维修（第二版）主编 蒋治国2 朱定华,戴汝平编著.单片微机原理与应用M.北京:清华大学出版社,20033 胡汉才编著.单片机原理及接口技术M.北京:清华大学出版社,20044 谭浩强编著.C程序设计(第三版)M.北京:清华大学出版社,20055 李大友.姜秀芳主编.单片微型硬件.软件及应用M.北京:高等教出版社,20036 赵雁南，温冬婵，杨泽红。微型计算机系统与接口。北京：清华大学出版社，2005附录表：东华理工大学长江学院课程设计评分表学生姓名：姚颖 班级：093251 学号：09325125课程设计题目：电子可调定时器设计项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一

16、定的能力训练。符合选题要求（5人一题）10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰10设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准10有一定篇幅，字符数不少于500010总 分100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日