基于单片机的智能定时器毕业设计

- 1 -毕 业 设 计 （论 文）基于 51 单片机的智能定时控制器系统设计 毕业设计（论文）任务书课题名称 基于 51 单片机的智能定时控制器系统设计 课题性质 工程应用 专 业 应用电子技术 班级 10 电子（2）班 学生姓名 学号 指导教师 教研室主任 系部主任 发放日期 一、课题条件：- 2 -随着电子工业的发展，数字电子技术已经深入到了人们生活的各个层面，各种各样的电子产品也正在日新月异地向着高精尖技术发展。数字电子时钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。二、毕业论文（设计）主要内容：1、 时间显示：用 4 位数码管显示当前小时和分钟，秒功能用两 LED 灯代替（每秒闪烁一次） 。2、 可手动设定时间。3、 开机流程：系统有红色和蓝色指示灯，上电 10S 内，每秒红色指示灯闪烁一次，并伴有蜂鸣声，作为开机/重启提醒，此时绿色指示灯灭。10S 后红色指示灯灭，若光线较强则绿色指示灯亮，若光线较弱则绿色指示灯亮度减半进入节能模式。3、 具有整点报时功能（四短一长） ，可自行设定报时时间段；三、计划进度：1. 资料的收集撰写开题报告 6 月 20 日至 9 月 8 日 2. 方案设计 9 月 9 日至 9 月 15 日 3. 电路的设计指标分析与确定；后期的电路优化元器件的选择与参数确定 9 月 16 日至 11 月 2 日4. 毕业设计论文的修改、完善 11 月 3 日至 11 月 10 日5. 毕业设计答辩 11 月 15 日至 11 月 20 日四、主要参考文献：a) 康光华主编.电子技术基础. 北京：高等教育出版社，1999.6b) b)何宏主编.单片机原理与接口技术.北京：国防工业出版社.2006.07c) c)杨西明,朱骐主编.单片机编程与应用入门.北京: 机械工业出版社 .2004.06d) d)先锋工作室编著.单片机程序设计实例.北京: 清华大学出版社.2003.01指导教师 （系）教研室主任 年 月 日 年 月 日 - 3 -摘 要本次设计以 AT89C51 芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的电子时钟，它由 5V 直流电源供电。在硬件方面，除了 CPU 外，使用四个七段 LED 数码管来进行显示，LED 采用的是动态扫描显示。通过 LED 能够比较准确显示时、分。三个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用汇编语言编程。整个电子钟系统能完成时间的显示，调时，定时闹钟，报警等功能。本设计是以 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机芯片为系统核心的智能定时控制器设计，论文具体描述了设计的系统硬件和软件的具体实现过程。智能定时控制器在硬件、软件设计上均采用模块化的方法，使得在设计 和调试方面取得很大的方便。论文重点阐述了数字钟硬件中 MCU 模块、按键模块、显示模块等相关模块的模块化设计及制作；软件同样采用模块化的设计，包括中断模块、时间调整模块等设计，并采用简单流通性强的 C 语言编写实现。本设计实现 了年、月、日及时、分、秒的- 4 -显示和时间修改的功能。通过对比实际的智能定时控制器，查找出误差的来源，确定调整误差的方法，尽可能的减少误差，使得系统可以达到实际智能定时控制器的允许误差范围内，取得了设计的预期效果。关键词：AT89C51 数码管 模块化 数字钟目 录摘 要 .41 概 述 .62 设计方案 .62.1.要求功能.62.2.单片机芯片.62.3 显示模块.72.4 时钟芯片的选择.72.5 电路设计方案确定.83 单片机内部结构概述8- 5 -3.1AT89C51 单片机.83.2 单片机的定时/中断系统103.3 显示系统.124 硬件电路设计.124.1 硬件系统设计的概述.124.2 报警电路.134.3 按键电路.144.4 电源设计.154.5 单片机最小系统.164.5.1 单片机的复位电路 .164.5.2 单片机系统的晶振电路 .174.6 主电路设计.185 主程序和中断程序设计 .195.1 主程序.195.2 中断程序.216 系统调试 .226.1 软件调试概述.226.2 软件调试.22结 论 .24- 6 -致 谢 .25参 考 文 献 .261 概 述 随着产业结构的不断调整、生产工艺的飞速发展、人们生活水平的不断提高及家用电器的逐渐普及, 市场对定时控制系统的需求越来越大. 如, 定时自动报警、定时自动打铃、定时开关烘箱、定时通断动力设备以及各种电气的定时启动等都属于定时控制系统 1 . 定时控制系统的实现方法很多, 本文主要介绍以 80C51 系列单片机中的 AT89C51 为核心的智能定时控制系统的设计实现方式. 80C51 系列单片机进入市场时间早, 总线开放, 仿真开发设备多 , 芯片及其开发价格低廉、速度较快、电磁兼容性较好. 本文所述智能时钟控制系统主要包括时钟显示、时间校正、闹铃设置及各种设备定时开关机( 可扩展功能) 等功能. 实时日历和时钟显示的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由 AT89S52 单片机，LED 显示电路，以及调时按键电路等组成，系统通过 LED 显示数据，所以具有人性化的操作和直观的显示效果。软件方面主要包括时钟程序、键盘程序，显示程序等。本系统以单片机的汇编语言进行软件设计，为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，以便更简单地实现调整时间及日期显示功能。所有程序编写完成后，在 keil2 软件中进行调试，确定没有问题后，在 Proteus 软件中嵌入单片机内进行仿真在日新月异的 21 世纪里，家用电子产品得到了迅速发展。许多家电设备都趋于人性化、智能化，这些电器设备大部分都含有 CPU 控制器或者是单品具有便携实用，操作简单的特点。出售 10 元 2000 个财富值，足够大学 4 年的使用。+威信（mk6689866） 。感谢您对我们的信任.已帮助多名毕业生完成毕业设计，顺利通过毕业.在本工作室定做，请认真阅读以下注意事项:1.承接毕业设计/论文类型专科/本科/工硕1.1 PLC 毕业设计,单片机毕业设计1.2.电子|通信|电力|电气|机电|自动化类1.3.图像处理类/地理信息 GIS 类2.认真如实填写论文定做报表。因为我们是根据你的定做需求收费，并按此需求，作为毕业设计制作完成时验收的依据.3.填写完成后。或发邮箱- 7 -请发至邮箱: 我们将在一日之内回复你，并与你联系.2 设计方案2.1.要求功能1、 时间显示：用 4 位数码管显示当前小时和分钟，秒功能用两 LED 灯代替（每秒闪烁一次） 。2、 可手动设定时间。3、 开机流程：系统有红色和蓝色指示灯，上电 10S 内，每秒红色指示灯闪烁一次，并伴有蜂鸣声，作为开机/重启提醒，此时绿色指示灯灭。 10S 后红色指示灯灭，若光线较强则绿色指示灯亮，若光线较弱则绿色指示灯亮度减半进入节能模式。4、具有整点报时功能（四短一长） ，可自行设定报时时间段；2.2.单片机芯片方案一: 采用 89C51 芯片作为硬件核心，采用 Flash ROM，内部具有 4KB ROM 存储空间,能于 3V 的超低压工作,而且与 MCS-51 系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP 在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二:采用 AT89c51,片内 ROM 全都采用 Flash ROM；能以 3V 的超底压工作；同时也与 MCS-51 系列单片机完全该芯片内部存储器为 8KB ROM 存储空间，同样具有 89C51 的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用 AT89S52 作为主控制系统.2.3 显示模块方案一：采用 LED 液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用 LED 液晶显示屏。- 8 -方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。方案三：采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。所以采用了 LED 数码管作为显示。2.4 时钟芯片的选择方案一：采用实时时钟芯片直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：软件控制：利用 AT89s51 内部定时进行中断，配合软件延时实现时、分、秒的计时，该方案节约成本，且能综合运用知识2.5 电路设计方案确定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 以单片机 AT89C51 为主控制器，采用单片机内部定时、行列式键盘和动态 LED 显示- 9 -3 单片机内部结构概述3.1AT89C51 单片机AT89C51 是一种低功耗、性存储器技术制造， 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。80C51：40 个引脚双排直插 DIP 封装,大致可分为 3 类：电源及时钟、控制和 I/O 引脚。图 3.1 89C51 单片机引脚图- 10 -图 3.2 单片机片内结构图: 由如下功能部件组成：对图 3.2 中的片内各部件做简单介绍。 1.CPU（微处理器）2.数据存储器（RAM） 片内为 128 个字节（52 子系列的为 256 个字节）3.程序存储器（ROM/EPROM） 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。4. 4 个并行可编程的 8 位 I/O 口 P1 口、P2 口、P3 口、P0 口5. 串行口 1 个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。6. 定时器/计数器7. 中断系统8. 特殊功能寄存器（SFR）共有 21 个，是一个具有特殊功能的 RAM 区。CPU 对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，Sp