专用定时器--职业学院毕业设计-(定稿)

安徽工业经济职业技术学院安徽工业经济职业技术学院 20072007 级级 应用电子技术专业应用电子技术专业 设计选题 设计选题 专用定时器专用定时器 班班级 级 5071150711 学生姓名 学生姓名 李大甫李大甫 指导老师 指导老师 李蛇根李蛇根 系系 主主 任 任 金仁贵金仁贵 电子信息技术系电子信息技术系 二二 一 一 年六月年六月 专用定时器专用定时器 1 设计意义 近年来随着科技的飞速发展单片机的应用正在不断地走向深入 同时带动传统控制检测 日新月异地更新 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中 单片机往往是作为一个核心 部件来使用 根据具体硬件结构以及具体应用对象的特点与软件相结合 加以完善 单片机 之所以在工业控制中有大量的应用 就在于它有独特的定时计数功能 在工业检测控制中 许多场合都要用到计数或定时功能 例如 对外部脉冲进行计数 产生精确的定时时间等等 定时器 总的来说有两种类型 一种是基于模拟技术的传统产品 这种定时器功能简单 另一种是基于数字技术的新一代产品 这种产品功能强 是前者的代换之物 本设计开发了 一种基于单片机的多用途定时器 它造价低 功能全 整体功能价格较高 配以小键盘和 LED 显示器 可适应各种场合的定时预警之用 2 案例说明 此案例是经典的单片机定时功能应用设计 设计中应用了单片机定时器的计数功能 单 片机的中断使用方法及 LED 显示等技术经而了方案设计 电路硬件设计 软件设计等过程 最终设计出多用途定时器的电子产品 3 设计任务 设计一个基于单片机控制的专用定时器 要求定时器可以实现三个时间的显示 而且每 个时间的初值都可改变 独立完成系统的分析 设计和程序编写 纪录开发过程中的问题及 解决方法 要有计算过程和原理图 并自行设计满足本设计任务的稳压电源 设计主要参数如下 1 定时时间 11s 99s 可调 2 定时时间 21s 99s 可调 3 定时时间 31min 99min 可调 4 所有时间数字均可调 5 用 LED 数码管显示剩余时间 4 整体方案设计 基于单片机系统的定时器电路包含了如下功能模块 1 基于的单片机系统 2 单片机的定时中断 3 单片机的外围电路 4 外部按键输入装置 5 数码管 LED 显示装置 设计要求输出如图所示的时间定时输出 并显示每个时间的剩余时间 其中 3 个时间有 各自的调节范围 T1 1s 99s T2 1s 99s T3 1min 99min 定时器时间输出 Y1 Y2 Y3 图形 分别为 方案一 利用单片机的定时器完成 定时要求 利用单片机定时输出 Y1 Y2 Y3 见图 定时时间分别为 T1 T2 T3 并用发光二极管表示其时间长短 用 LED 显示定时的剩余时间 时间 长短通过按键调节 继器是定时后 的具体应用器件 串口用来对单片机在线编程 方案二 高频脉冲信号作为定时器的基准 计数器现定时该系统的工作原理是 振荡器产生 的稳技术 定的高频脉冲信号 作为定时器的基础 经分频器输出标准脉冲 T1 减计数 器计时时通过 T1 预置数显示器 T1 的剩余时间 同时使 T1 的时间输出器和指示灯工作 当 T1 计数满之后 T2 计数器开始工作 并对 T2 预置数 T2 减计数器工作方式同 T1 当 T2 计数满之后 T3 减计数器开始工作 工作方式同 T1 T2 如此循环 便能实现该设计 功能 见原理框图 5 方案分析及选择 对以上两个方案进行论证并加以选择 确定该设计的总体方案框图以便进一步设计 方案一 优点 利用单片机的定时器定时 时间精确 稳定 可靠并可以利用单片机的功能很 地进行时间的显示 指示 输出 原理简单使用的元器件少 相对来说在实物调试时出 现的问题就少 该方案还有一个好处是成本低 此外 经过无数人的证明 用单片机完 全可以实现定时功能 失败的风险小 缺点是 使用单片机要求写程序 方案二 优点 该方案应用稳定的高频率脉冲信号作为定时器的时间基准 可以说也有同单 机一样的精确 稳定 可靠的输出时间且对软件编写要求不高 能很好地实现设计要求 的功能 缺点 该方案复杂 一般不容易弄明白它的原理 而且应用的元器件较多 在实物调试 时出现的问题可能比较多 由于元器件比较多 所以相对来实物的成本比较高 而且在 PBC 布线时更加麻烦 总之两者比较方案一较好 6 硬件电路设计 该设计选用 STC 单片机 STC 单片机选用 STC89S52 单片机的理由是 加密性强 无法解密 超强抗干扰 高抗 静电 超低功耗 复位电路工作原理 通电时 电容两端相当与短路 于是 RST 引 脚上为高电频 然后电源通过电阻对电容充电 RST 端电压慢慢下降到一定程度即为低电平 单 片机开始正常工作 LED 显示与单片机接口 由于单片机 I O 的电气特性决定了单片机的 端口的驱动能力有限 一般地单片机的端口只是 驱动 TTL 电平不提供很小的驱动电流 所以在带 负载时 单片机应当在 I O 口加上驱动芯片 该 设计中使用 ULN 2803 驱动芯片 基于 51 单片机秒表的程序设计 见 1 1 秒表软 件流程图 1 设计目的 1 利用单片机定时器中断和定时器计数方式实现秒 分定时 2 通过 LED 显示程序的调整 熟悉 8155 与 8051 8155 与 LED 的接口技术 熟悉 LED 动态显示的控制过程 3 通过键盘程序的调整 熟悉 8155 与矩阵式键盘的接口技术 熟悉键盘扫描原理 4 通过阅读和调试简易秒表整体程序 学会如何编制含 LED 动态显示 键盘扫描和 定时器中断等多种功能的综合程序 初步体会大型程序的编制和调试技巧 2 设计步骤与要求 1 要求 以 8 位 LED 右边 2 位显示秒 左边 6 位显示 0 实现秒表计时显示 以 4 4 矩阵键盘的 KE0 KE1 KE2 等 3 键分别实现启动 停止 清零等功能 2 方法 用单片机定时器 T0 中断方式 实现 1 秒定时 利用单片机定时器 1 方式 3 计数 实现 60 秒计数 用动态显示方式实现秒表计时显示 用键盘扫描方式取得 KE0 KE1 KE2 的键值 用键盘处理程序实现秒表的启动 停止 清零等功能 3 软件设计 软件整体设计思路是以键盘扫描和键盘处理作为主程序 LED 动态显 示作为子程序 二者间的联系是 主程序查询有无按键 无按键时 调用二次 LED 动态显 示子程序 约延时 8ms 后再回到按键查询状态 不断循环 有按键时 LED 动态显示子程 序作为按键防抖延时被连续调用二次 约延时 16ms 待按键处理程序执行完后 再回到 按键查询状态 同时兼顾了按键扫描取值的准确性和 LED 动态显示的稳定性 秒定时采用 定时器 T0 中断方式进行 60 秒计数由定时器 1 采用方式 3 完成 中断及计数的开启与关 闭受控于按键处理程序 由上述设计思路可设计出软件流程图如图 1 1 所示 4 程序编制 编程时置 KE0 键为 启动 置 KE1 键为 停止 置 KE2 键为 清零 因按键较少 在处理按键值时未采用散转指令 JMP 而是采用条件转移指令 CJNE 每条指令后紧跟着一条无条件跳转指令 AJMP 转至相应的按键处理程序 如不是上述 3 个按键值则跳回按键查询状态 8 位 LED 显示的数据由显示缓冲区 30H 37H 单元中的数 据决定 顺序是从左至右 动态显示时 每位显示持续时间为 1ms 1ms 延时由软件实现 8 位显示约耗时 8ms 主程序 按键查询子程序采用第 0 组工作寄存器 显示子程序采用 第 1 组工作寄存器 1 秒定时采用定时器 T0 方式 1 中断 每 50ms 中断一次 用 21H 做 5 0 ms 计数单元 每 20 次为一个循环 计满 20 次 60 秒计数单元 20H 计数 1 次 60 秒计数采用定时器 T1 方式 2 计数 计数脉冲采用软件置位 复位 P3 5 口的方法实现 用 20H 单元做 60 秒计数单元 如定时器 T1 溢出 则 20H 单元被清零 20H 单元的数据采用 十进制计数 该数据被拆成个位和十位两个数据后分别送至显示缓冲区的 30H 31H 单元 按照上述思路可编制源程序如下 ORG0000H AJMPMAIN ORG000BH AJMPCONT 主程序 初始化程序 MAIN MOVTMOD 61H 置 T0 方式 1 定时 T1 方式 2 计数 MOVTH0 3CH T0 置初值 MOVTL0 0B0H MOVTH1 0C4H T1 置初值 MOVTL1 0C4H MOVDPTR 4400H 8155 控制口地址送 DPTR MOVA 43H 设置 8155 工作方式字 MOVX DPTR A 设置 PA PB 口输出 PC 口输入 MOV20H 00H 60 秒计数单元置初值 MOV21H 14H 50ms 计数单元置初值 MOVSP 3FH 堆栈指针置初值 MOVR2 08H LED 待显示位数送 R2 MOVR0 30H 显示缓冲区首址送 R0 STAR MOV R0 00H 显示缓冲区清零 INCR0 DJNZR2 STAR CLRA 累加器清零 键盘查询程序 KEY ACALLKS 调按键查询子程序判是否有键按下 JNZ K1 有键按下转移 ACALLDISP 无键按下 调显示子程序延时 AJMPKEY 继续查询按键 键盘扫描程序 K1 ACALLDISP 键盘去抖延时 ACALLDISP ACALLKS 再次判别是否有键按下 JNZ K2 有键按下转移 AJMPKEY 无按键 误读 继续查询按键 K2 MOV R3 0FEH 首列扫描字送 R3 MOV R4 00H 首列号送 R4 K3 MOV DPTR 4401H PA 口地址送 DPTR 开始列扫描 MOVA R3 MOVX DPTR A 列扫描字送 PA 口 INCDPTR 指向 PC 口 INCDPTR MOVXA DPTR 读取行扫描值 JB ACC 0 L1 第 0 行无键按下 转查第 1 行 MOVA 00H 第 0 行有键按下 行首键号送 A AJMPLK 转求键号 L1 JB ACC 1 L2 第 1 行无键按下 转查第 2 行 MOVA 08H 第 1 行有键按下 行首键号送 A AJMPLK 转求键号 L2 JB ACC 2 L3 第 2 行无键按下 转查第 3 行 MOVA 10H 第 2 行有键按下 行首键号送 A AJMPLK 转求键号 L3 JB ACC 3 NEXT 第 3 行无键按下 转查下一列 MOVA 18H 第 3 行有键按下 行首键号送 A AJMPLK LK ADD A R4 形成键码送 A PUSHACC 键码入栈保护 K4 ACALLDISP ACALLKS 等待键释放 JNZK4 未释放 等待 POPACC 键释放 弹栈送 A AJMPPR 转键盘处理程序 NEXT INC R4 修改列号 MOVA R3 JNBACC 3 KEY 4 列扫描完返回按键查询状态 RLA 未扫描完 改为下列扫描字 MOVR3 A 扫描字暂存 R3 AJMPK3 转列扫描程序 键盘处理程序 PR CJNEA 00H PR01 不是 KE0 键码 转 KE1 键 AJMPKE0 转 KE0 键处理程序 PR01 CJNEA 01H PR02 不是 KE1 键码 转 KE2 键 AJMPKE1 转 KE1 键处理程序 PR02 CJNEA 02H PR03 不是 KE2 键码 返回按键查询 AJMPKE2 转 KE2 键处理程序 PR03 AJMPKEY KE0 SETBTR0 启动定时器 T0 SETBTR1 启动定时器 T1 SETBET0 允许定时器 T0 中断 SETBEA 开中断 AJMPKEY 返回键盘查询状态 KE1 CLREA 关中断 CLRET0 禁止定时器 T0 中断 CLRTR1 关定时器 T1 CLRTR0 关定时器 T0 AJMPKEY KE2 CLREA 关中断 AJMPMAIN 返回主程序进行初始化 按键查询子程序 KS MOVDPTR 4401H 置 8155PA 口地址 MOVA 00H MOVX DPTR A 全扫描字 00H 送 PA 口 INCDPTR 指向 PC 口 INCDPTR MOVXA DPTR 读入 PC 口状态 CPLA 变正逻辑 高电平表示有键按下 ANLA 0FH 屏蔽高 4 位 RET 返回 A 0 表示有键按下 LED 动态显示子程序 DISP PUSHACC A 入栈保护 SETBRS0 保护第 0 组工作寄存器 启用第 1 组工作寄存器 MOVR2 08H LED 待显示位数送 R2 MOV R1 00H 设定显示时间 MOV R3 7FH 选中最右端 LED MOV R0 30H 显示缓冲区首址送 R0 MOVA R0 秒显示个位送 A DISP1 MOVDPTR TAB 指向字形表首址 MOVC A A DPTR 查表取得字形码 MOV DPTR 4402H 指向 8155PB 口 段码口 MOVX DPTR A 字形码送 PB 口 MOV A R3 取位选字 MOV DPTR 4401H 指向 8155PA 口 位选口 MOVX DPTR A 位码送 PA 口 DJNZ R1 延时 0 5ms DJNZ R1 延时 0 5ms RRA 位选字移位 MOVR3 A 移位后的位选字送 R3 INCR0 指向下一位缓冲区地址 MOVA R0 缓冲区数据送 A DJNZR2 DISP1 未扫描完 继续循环 CLRRS0 恢复第 0 组工作寄存器 POPACC A 弹栈 恢复现场 RET TAB DB3FH 06H 5BH 4FH 66H 共阴极 LED 字形表 DB6DH 7DH 07H 7FH 6FH 定时器中断服务程序 CONT PUSHACC 保护现场 MOVTH0 3CH 定时器 T1 重置初值 MOVTL0 0B0H MOVA 20H 秒计数器送 A AJMPCONT1 REN AJMPREN1 CONT1 DJNZ21H REN 1 秒定时未到 中断返回 MOV21H 14H 重置 50ms 计数初值 CLRP3 5 软件产生定时器 T1 计数脉冲 NOP NOP SETBP3 5 INCA 1 秒计数值加 1 DAA 换算为 10 进制计数 JBCTF1 CONT2 60 秒到 转清零 CONT3 MOV20H A 计数值送 60 秒计数单元 20H ANLA 0FH 屏蔽高 4 位 MOV30H A 秒表个位待显示数据送显示缓冲区 MOVA 20H SWAP A 60 秒计数单元高 低 4 位数据互换 ANLA 0FH 屏蔽高 4 位 MOV31H A 秒表十位待显示数据送显示缓冲区 AJMPREN1 CONT2 MOVA 00H AJMPCONT3 REN1 POPACC 恢复现场 RET 中断返回 END 3 总结与分析 1 实验采用七段码 LED 设计 数码