时间继电器设计.docx

1、时间继电器设计成绩评定表学生姓名班级学号专 业电子信息工程课程设计题目时间继电器设计评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业电子信息工程学生姓名班级学号课程设计题目 时间继电器设计实践教学要求与任务:1.能正确认识元器件；2.能读懂电路原理图；3.能正确掌握PCB图和原理图关系；4.使用89S52单片机设计时间继电器，可以通过键盘设置时间，通过数码管显示时间，并完成继电器控制。工作计划与进度安排:2016年12月12日2016年12月30日为上机时间；2017年01月05日上交课程设计报告指导教师：201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院

2、教学副院长：201 年 月 日摘 要随着科学技术的发展，温度的实时显示系统应用越来越广泛，比如空调遥控器上当前室温的显示，热水器温度的显示等等，同时温度的控制在各个领域也都有积极的意义。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标。传统的时间继电器用振荡电路来完成延时功能,其时间的长短由RC时间常数确定,存在误差而且延时时间不方便调。在自动化工业控制系统中,采用传统时间继电器组成不同控制电路,一旦组装完成,其功能就无法更改,维护非常困难。基于此,详细介绍了利用51单片机设计时间继电器的方法,解决了如何处理时间精度和方便调整时间的问题,该

3、时间继电器是以51单片机为核心组成的小系统控制三路继电器,可以设定一天中的时间为继电器的开启时间和关闭时间,一共可以设定两组定时模式,延时开的模式和延时关的模式,并具有时间设定功能,用户可以根据实际情况设定需要延时的时间。关键字：继电器；AT89C51单片机；定时器；数码管目 录1 总体设计 11.1 设计任务 11.2 设计要求 11.3 方案论证 12 设计思想 12.1 硬件设计思想 12.2 软件设计思想 23电路原理与电路图 23.1 电路原理 23.2 电路原理图 33.3 AT89S52单片机及其引脚说明 33.4 数码管显示系统电路 53.4.1 数码管的介绍 53.4.2 四

4、位数码管的介绍 63.5继电器电路 74 系统程序的设计 94.1 主程序 94.2 显示子程序 104.3 定时器T0、T1中断服务程序 114.4 程序清单 115 仿真结果 145.1 仿真环境 145.2 仿真结果 156 设计总结 17参考文献 17时间继电器设计1 总体设计1.1 设计任务（1）实现STC89S52继电器控制。（2）实现定时器倒计时并用数码管显示。（3）实现单片机的三个控制键；开始键，分钟键和秒键。1.2 设计要求用STC89S52单片机时间继电器设计，可以通过键盘设定时间，时间在数码管上显示，最后控制继电器动作。1.3 方案论证方案一：用AT89C51作为主要芯片

5、，采用排阻，并用汇编语言写程序，采用硬件消抖方案二：采用三极管驱动数码管，C语言编写程序，在编写程序时进行软件消抖相比之后方案二更简便，因为软件消抖更容易，C语言程序更容易懂，易修改，硬件电路更简单。2 设计思想2.1 硬件设计思想数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表，力求结构简单、精度高为目标。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器，计时与显示电路和回零、启动等。主控制器采用单片机AT89S52，显示电路采用四位共阳极LED数码管显示计时时间。由于本实验有四位数码管，如果采用静态显示要占用全部的I/O端

6、口，所以本次试验采用静态显示，建立最小单片机系统，在AT89S52单片机的P2端通过三极管接上4位七段共阴极数码管，P2.0脚接第一位数码管片选端，P2.1脚接第二位数码管片选端，P2.2脚接第三位数码片选端，P2.3脚接第四位数码管片选端，这四位分别显示秒时间的十位，个位，小数点后一位 ，小数点后两位显示的片选控制端。P2.4脚接小数点控制端。秒表控制键盘。用P3.0接键盘开启计时键，P3.1接键盘计时暂停键，P3.2接键盘计时复位键。2.2 软件设计思想采用C语言编写程序，程序共有四部分；第一部分是主程序，用于对程序的中断控制、数据等的初始化，并且对秒表控制键盘的扫描。第二部分时间产生程序

7、，用定时/计数器0中断程序用时产生时间，利用每10m进入本中断程序一次第三部分4位七段共阴极数码管动态显示程序，用定时/计数1中断程序每50ms对数码管各扫描一次，是利用人眼视觉暂留实现数码管的显示。第四部分动态扫描延时程序，用于在对数码管动态扫描时，每扫描一个数码管后的延时程序。以实现四位数码时间同时显示的效果。3电路原理与电路图3.1 电路原理AT89S52单片机做为控制电路，用P1口做为数据输出端，P2口做为4位七段共阴极数码管的片选控制输出口，P3.0，P3.1，P3.2做为键盘接口。时间显示器，由4位七段共阴极数码管构成。3.2 电路原理图图3-1 单片机系统电路原理图3.3 AT8

8、9S52单片机及其引脚说明AT89S52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程

9、。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要功能特性： 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断可编程UART串行通道 2个外部中断源共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能图3-2 51单片机引脚图3.4 数码管显示系统电路3.4.1 数码管的介绍本系统输出结果选用4个LED显示。LED数码管的外形结构如图2-4，外部有10个引脚，其中

10、3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字(0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。LED有共阴极和共阳极两种。如图2-4所示。二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）ag，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。 共阴极 共阳极图 3-3

11、 LED数码管结构原理图图3-4 LED数码管引脚图数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描显示方式。为节省端口及降低功耗，本系统采用动态扫描显示方式。动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题，本电路的通过P1口实现：而每一位的公共端，即LED数码管的“位控”，则由P3口控制。这种连接方式由于多位字段线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必然要采取轮流显示的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其他几位则暗。在本系统中，字位线的选通与

12、否是通过PNP三极管的导通与截止来控制，即三极管处于“开头”状态。使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。TX实验板用共阴LED显示器，根据电路连接图显示16进制数的编码已列在下表。表3-1 LED字形显示代码表字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白

13、FFH00H880H7FHP8CH73H 3.4.2 四位数码管的介绍数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。四位数码管阳=阴极连接在一起，阳极分开有各自的位选，动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显

14、示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。图3-5 数码管显示效果图图3-6 数码管内部驱动电路3.5继电器电路继电器（英文名称：relay）是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。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）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“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。图3-7 继电器继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方

15、框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有三种基本形式：1、动合型（常开）（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。2、动断型（常闭）（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。3、转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点