基于单片机的智能控制开关的设计——李海林.doc

天水师范学院大学生志愿者暑期“三下乡”社会实践报告题目： 基于AT89C51单片机的智能控制插座的设计作 者 姓 名： 李海林 学 号： 297040116 系(院)、专业： 汽车服务工程 指导教师姓名： 杨杰 指导教师职称： 中级 大学生参与三下乡活动，是当年五四青年开创的 走向社会，深入民众光荣传统的延续，是我们知识分子同工农群众相结合、教育同生产实践相结合的一贯方针在新时期的集中体现，是贯彻落实江泽民总书记在北大百年校庆讲话中提出的四个统一的具体行动，是青年学生健康成长、将自身价值与祖国命运紧密相连的必由之路。 过大学学习后，要想尽快的成为现代化建设的有用人才，适应社会的需要，就要在学习期间，积极参加社会实践活动，认识社会，认识自己的社会位置，明确自己的历史使命，激发自己的学习热情，调整和完善自己的知识结构，战胜各种困难和挫折，锻炼意志和毅力，为适应以后的工作做一定准备这是我参加三下乡活动的目的之一这次我们三下乡的作品是科技制作基于单片机的智能插座的设计，这个灵感来自于生活，我们每天在等待煮饭，白白浪费那么多时间，所以就生出这么一个想法，能不能让它自动控制煮饭呢？经过查阅资料，证明我的想法是可行的，于是就做起了这个小制作。在自动测控系统中，特别是长时间无人值守的测控系统中，经常需要进行长达几小时的定时操作。若采用专门的计时芯片设计，一方面控制复杂，占用硬件资源，另一方面也不经济，一般的时钟芯片价格都比较贵。由于单片机内部有定时器，因此，可以基于单片机设计一款智能控制开关。由于使用了单片机来控制，因此使得该系统具有很强的灵活性和智能性。单片机发展到今天已经是一项很成熟的技术了，采用单片机控制的产品也比比皆是，虽然单片机的价格比较便宜，但是功能却很强大，因此选择单片机来控制是绰绰有余的！人性化的显示设计更是该系统一大特色，能实时显示当前开关的工作状况。1.1 智能控制开关概述该智能控制开关是由单片机89C51控制电路、按键与LCD显示电路和掉电存储电路以及电源电路组成，电路十分的简单，主要由51芯片编程实现，功能十分的强大，时间精度非常高，是一款比较实用的智能开关，同时也是一件有欣赏价值的工艺艺术品。1.2 本设计任务 要求： （1） 实时显示和定时控制显示； （2） 定时断电保护； （3） 准时对开关进行控制（开和关）； （4） 写出详细的设计报告； （5） 给出全部电路和源程序。第2节 智能控制开关硬件设计 2.1 系统的硬件构成及功能智能开关控制的原理框图如图2所示。它由以下几个部件组成：单片机89C51、电源电路、掉电存储电路、开关控制、键盘输入和显示以及电源电路组成。时间显示采用LCD1602，以降低对单片机端口数的要求，同时也降低系统的功耗。时间控制电路和键盘输入以及掉电存储都通过89C51的I/O口控制。电源部分：电源部分由整流、滤波和集成稳压器组成，以保证系统稳定工作。AT89C51键盘输入开关控制电 源LCD1602显示EEPROM存储器图2-1 智能开关控制系统原理框图22 AT89C51单片机及其引脚说明AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员，内部自带4K字节可编程FLASH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，与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C51构成的单片机系统是具有结构简单、造价低廉、效率高的微控制系统，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。AT89C51是一个有40个引脚的芯片，引脚配置如图3所示。与8031相比，AT89C51自带4K的ROM和128B的RAM，因此编写中小型系统就无需任何硬件进行扩展。图2-2 AT89C51引脚配置AT89C51芯片的40个引脚功能为：VCC：电源电压。GND：接地。RST：复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡放大器的输出。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。P0口：8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：8位双向I/O口。引脚P1.2P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流，这是因内部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用作片内精确模拟比较器的正向输入（AIN0）和反向输入（AIN1），P1口输出缓冲器能接收20mA电流，并能直接驱动LED显示器；P1口引脚写入“1” 后，可用作输入。在闪速编程与编程校验期间，P1口也可接收编码数据。P2口：带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：引脚P3.0P3.7为带内部上拉的双向I/0引脚。P3口的输出缓冲器能接收20mA的灌电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3口也可用作特殊功能口，其功能见表1。P3口同时也可为闪速存储器编程和编程校验接收控制信号。表2-1 P3口特殊功能 P3口引脚特殊功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）23 键盘控制和实时显示电路采用独立按键占用了单片机I/O口，因此在设计该系统时，为了减少单片机I/O口的使用，采用了行列式键盘，如下图3所示。 实时控制和显示分别采用了89C51和1602LCD液晶，为了减小整个系统的功耗，不采用数码管作为显示器件，而用1602LCD作为来显示时间和要定时的时间，并且这两个芯片接通电源可以直接用单片机编程对它进行操作。下图4为实时控制和显示电路原理图。 2.4 使用的仪器仪表 数字万用表DT9203单片机仿真器WAVE6000单片机开发板 DOLFY DO51S双踪稳压稳流电源DH1718E-5结 束 语 上述智能开关，无论在外观上还是功能上都实现了较为完善的设计。由于在画原理图时每个集成芯片的电源脚都有一个旁路电容连到地，从而巧妙地抑制了电磁干扰。本系统在编写软件时还用了各种延迟程序来设置了按键的灵活性。因而此产品可广泛应用于家庭中，系统可靠，工作方便。通过这次做三下乡科技小制作的锻炼，使我学到了许多书本中没有的东西！从选题到构思设计方案，尤其是在确立设计方案的过程中了解到了很多东西！特别是在芯片的选择上，了解到了许多平时很少接触的芯片的功能及优缺点！通过这次锻炼也给自己树立起了信心！同时也深刻体会到了“遇到困难，解决困难！”这句话的含义，只有这样才能真正提高自己的水平，真正的把学到的知识应用到实际中去！真正做到学以至用！ 经过这一段时间的努力，在指导教师以及同学们的帮助下终于把我的作品做完。毕竟自己能力有限，没有他们的帮助与支持，不可能靠一个人的力量去完成，在此向他们表示真诚的感谢！1. 系统实物图2.电路原理图尽管三下乡的时间不是很长，但留给我们的却是一辈子的回忆。大学生三下乡，有利于增长才干。坚持学习书本知识与投身社会实践的统一，走理论与实践相结合的道路，历来是青年锻炼成长的有效途径。社会实践是知识创新的源泉，是检验真理的标准。到祖国最需要的地方磨练意志，砥砺品格，把学得的知识用于实践，在实践中继续学习提高，才能真正成为对社会有用的人才。 实践以充分证明，社会实践促进了大学生的全面发展。通过社会实践活动，我们从与人民群众的广泛接触、了解、交流中受到真切的感染和体验，从无数活生生的典型事例中受到深刻的启发和教育，使思想得到升华，社会责任感增强。在实践中，我们的人生观、价值观得到进一步的强化，提高了认识