一、课题条件：
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，1999.6
b) b)何宏主编.单片机原理与接口技术.北京：国防工业出版社.2006.07
c) 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.2004.06
d) 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
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 (2)
1概述 (3)
2设计方案 (4)
2.1.要求功能 (4)
2.2.单片机芯片 (4)
2.3显示模块 (5)
2.4时钟芯片的选择 (5)
2.5电路设计方案确定 (5)
3单片机内部结构概述 (6)
3.1AT89C51单片机 (6)
3.2单片机的定时/中断系统 (8)
3.3显示系统 (10)
4硬件电路设计 (10)
4.1硬件系统设计的概述 (10)
4.2报警电路 (11)
4.3按键电路 (12)
4.4电源设计 (13)
4.5单片机最小系统 (14)
4.5.1单片机的复位电路 (14)
4.5.2单片机系统的晶振电路 (15)
4.6主电路设计 (16)
5 主程序和中断程序设计 (17)
5.1主程序 (17)
5.2中断程序 (19)
6系统调试 (20)
6.1软件调试概述 (20)
6.2软件调试 (20)
结论 (22)
致谢 (23)
参考文献 (24)
1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。
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。
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
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
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，Special Function Register）的集中控制方式。
图3.3 89C51单片机功能结构
3.2单片机的定时/中断系统
51内部集成定时/计数器的基本特征：
?51系列单片机内部提供2个16位的递增定时/计数器T0和T1。
?可以设置为定时或者计数器工作。
?有多种可选的工作模式，通过SFR-TMOD选择使用。
?对应两个中断源，可用中断处理。
?主要作用:对外部脉冲计数、产生精确定时时间、作串行口的波特率发生器。
图3.5 T0、T1的结构
TMOD寄存器的M1,M0位设置四种工作方式
模式0：13位定时/计数器计数寄存器：THx和TLx低5位
最大计数值：213：
模式1：16位定时/计数器计数寄存器：THx和TLx
最大计数值：216
模式2: 8位自动重载定时/计数器计数寄存器：TLX
计数初值重载寄存器：THX
最大计数值28
模式3：仅T0可用，将T0拆为两个独立8位定时器
80C51的中断源
外部中断0（INT0）
外部中断1（INT1）
T0溢出中断（TF0）
T1溢出中断（TF1）
串行口中断（RI或TI）
触发方式设置及中断标志
外部中断标志IE1、IE0（用IEx表示）
电平方式（ITX=0），INTx引脚低电平时IEx=1，响应中断后IEx不自动清0（INTx引脚状态）。
边沿方式（ITx=1），INTx引脚负跳变时IEx=1，响应中断后IEx自动清0。
同一优先级中的中断申请不止一个时，则有中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排列如所示：
3.3显示系统
LED显示器由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个笔画或一个点就发光。控制相应的管导通，就能显示出对应字符。各段LED显示器需要由驱动电路驱动。在七段LED显示器中，通常将各段发光二极管的阴极或阳极连在一起作为公共端。将各段发光二极管连在一起的叫共阳极显示器，用低电平驱动；将阴极连在一起的叫共阴极显示器，用高电平驱动。
静态显示就是每一个显示器各笔画段都要独占具有一个锁存功能的输出口线，CPU把要显示的字形代码送到输出口上，就可以使显示器上显示所需的数字或符号，此后，即使CPU不在去访问它，因为各笔画段借口具有锁存功能，显示的内容也不会消失。
动态显示是指显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止。静态显示有并行输出和串行输出两种方式。在本系统中数码管使用共阴极接法而且是用动态显示。本设计利用一个4位七段数码管显示时钟结果。
4硬件电路设计
4.1硬件系统设计的概述
本电路是由AT89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；显示部份由15个数码管，74Hs138、74ls244构成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。硬件的结构和可靠性直接影响着整个系统的可靠性，所以合理的安排电路能提高电子产品的性能。
整体电路设计框图
图4.1电路设计框图
框图介绍了智能定时控制器系统设计的主要组成部分，系统主要分成核心芯片AT89C51单片机、电源模块、时钟模块、报警模块、复位电路模块、键盘输入模块以及LED数码管显示模块等七大模块，很好的实现了智能定时控制器的一些主要功能。
本电路是由AT89C51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作。采用内部时钟的驱动方式来驱动AT89C51单片机工作，内部复位的方式使系统的外围电路更加简单，减少了硬件的损耗，利用俩个不同颜色的发光二极管来表示秒钟，其他的显示电路部分由一个4位7段数码管构成，使用动态扫描显示方式对数字的显示，整个系统具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，实现了智能定时控制器的一些主要功能：
4.2报警电路
蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。S51增强型单片机实验板通过一个三极管C8550来放大驱动蜂鸣器，原理图见下面图4.6：
图4.2 蜂鸣器驱动电路
如图3.6所示，蜂鸣器的正极接到VCC（＋5V）电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极E，三极管的基级B经过限流电阻R1后由单片机的P3.7引脚控制，当P3.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.7输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P3.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机P3.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P3.7输出电平则可以控制蜂鸣器的声音大小，这些我们都可以通过实验来显示报警器电路模块。
4.3按键电路
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O端口
形一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定。这一过程是处于高、低电
平之间的一种不稳定状态，称为抖动。抖动的持续时间长短与开关的机械特性有关，一般在
5—10ms之间。为了避免CPU多次处理按键的一次闭合，应采用措施消除抖动。本文采用的是
独立式按键，直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作
状态不会产生相互影响。
图4.3 按键电路
4.4电源设计
在这里因设计分工和侧重点不同，电源模块用通用的5v变压器。
从图上看220V交流电经过一个变压器进行降压，变压器后面由四个二极管组成一个桥式全波整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电，所以在这里接一个330u/F的电解电容。
变压器输出端的9V电压经过桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，如果电容两端直接接负载，当负载变化或者交流电波动时会使C1两端的电压变化很大，为得到一个比较稳定的电压因此在此处接一个三端稳压器元件。
三端稳压器是一个集成电路元件，内部有三极管和电阻构成当负载电流大时内部电阻变小，当负载电流小时内部电阻变大，这样能保持稳压器的输出电压保持基本不变，
本设计要+5V电压，因此选用LM7805，LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，可以很稳定的进行电流输出
图4.4 电源电路
4.5单片机最小系统
4.5.1单片机的复位电路
图4.5.1 手动复位电路
二、复位电路的工作原理
在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？
在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。
开机的时候为什么为复位
在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。
按键按下的时候为什么会复位
在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电
压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。
在系统运行的过程中，有时可能对系统需要进行复位，为了避免对硬件系统经常加电和断电造成的损害，设计了手动的复位电路。如图4-2所示。这种电路的设计，在系统的运行过程中需要复位时，只需使开关闭合，在RST端就会出现一定时间的高电平信号，从而使单片机实现复位。
4.5.2单片机系统的晶振电路
单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作。MCS-51系列单片机内部都有一个时钟振荡电路，只需外接晶振源，就能产生一定频率的时钟信号送到单片机的内部的各个单元，决定单片机的工作速度。图4-3就是内部时钟工作方式的电路图，这是一种常用的方式。这种方式是外界振荡源，本设计就采用这种外接晶振的方法。电路中的两个电容的作用有两个：一是帮助振荡器起振（C1 C2的值大，起振的速度慢；反之，速度快。）；二是对振荡器的频率起到微调的作用（C1 C2的值大，频率略有减少，反之，频率略有提高）。C1 C2的值采用30pF。
图4.5.2 单片机内部晶振电路连接图
内部时钟原理图（就是一个自激振荡电路）
在内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的频率取值在1.2MHz～12MHz之间。对于外接时钟电路，要求XTAL1接地，XTAL2脚接外部时钟，对于外部时钟信号并无特殊要求，只要保证一定的脉冲宽度，时钟频率低于12MHz即可。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，它将该振荡信号二分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间S，它是振荡周期的2倍，P1信号在每个状态的前半周期有效，在每个状态的后半周期P2信号有效。CPU就是以两相时钟P1和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。
2.指令时序
我们将单片机的基本操作周期称作机器周期，一个机器周期由6个状态组成，每个状态由两个时相P1和P2构成，故一个机器周期可依次表示为S1P1，S1P2，…，S6P1，S6P2，即一个机器共有12个振荡脉冲。为了大家便于分析CPU的时序，在此先对以下几个概念作一介绍。
（1）振荡周期振荡周期指为单片机提供定时信号的振荡源的周期或外部输入时钟的周期。
（2）时钟周期时钟周期又称作状态周期或状态时间S，它是振荡周期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍，通常在P1节拍完成算术逻辑操作，在P2节拍完成内部寄存器之间的传送操作。
（3）机器周期一个机器周期由6个状态组成，如果把一条指令的执行过程分作几个基本操作，则将完成一个基本操作所需的时间称作机器周期。单片机的单周期指令执行时间就为一个机器周期。
（4）指令周期指令周期即执行一条指令所占用的全部时间，通常为1～4个机器周期。
在图2.12中给出了MCS－51单片机的典型取指、执行时序。由图可知，在每个机器周期内，地址锁存信号ALE两次有效，一次在S1P2与S2P1之间，另一次在S4P2和S5P1之间。
从图2.12我们可以看出，对于单周期指令，当操作码被送入指令寄存器后，指令的执行从S1P2开始。若对于双字节单周期指令，则在同一机器周期的S4期间读入第二个字节。如果是单字节单周期指令，则在S4期间仍然保持读操作，但所进行的读操作为无效操作，同时程序计数器PC并不加1。在图2.12（a）和（b）给出了单字节单周期和双字节单周期指令的时序，这些操作都在S6P2结束时完成指令操作。在图2.12（c）中给出了单字节双周期指令时序，在两个机器周期内进行了四次读操作，由于是单字节指令，故后面的三次读操作是无效的。在图2.12（d）中给出了访问外部数据存储器指令MOVX的时序，它是一条单字节双周期指令。在执行MOVX指令期间，外部数据存储器被访问且选通时跳过两次取指操作，其中在第一个机器周期S5开始送出片外数据存储器的地址后，进行读、写数据，在此期间并无ALE信号，故第二周期不产生取指操作。
4.6主电路设计
系统设计如下图:单片机的P0口作为6位LED数码管显示的位选口，其中P0.0~P0.5分别对应相应的端口，P1作为位选口，由于采用共阴极数码管，因此P0口输出低电平选中相应的位，而P1口输出高电平选中相应的段。
图4.6主电路图
5 主程序和中断程序设计
5.1主程序
主程序主要有main（）组成通过对相关子程序的调用，实现对时间的设置与修改、LCD显示等主要功能。相关的调整是靠对功能键的判断来实现的。我们用流程框图来表示，如下图
图5.1 主程序框图
void main() //主函数
{
TMOD|=0X11;
TH0=(65536-50000)/256;
TL0=(65536-50000)%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
shi=12;fen=59;miao=0;green=0;beep=0; //十分秒的初始值 handle_1(shi);
handle_2(fen);
display_1(); //显示时钟初始值
display_2(); //显示分钟初始值
while(1)
{
scan_key(); //调用按键扫描函数
time_1(); //调用时钟函数
handle_1(shi); //对小时拆分
handle_2(fen); //对分钟拆分
display_1(); //显示小时
display_2(); //显示分钟
}
5.2中断程序
//函数名：clock
//函数功能：定时器T0定时中断，interrupt 1
//形式参数：无
//返回值：无
void clock() interrupt 1
{
EA=0; //关中断
if(msec1!=0x28)
msec1++; //到10毫秒否，不到则msec1加1
else
{ msec1=0;
if(msec2!=100)msec2++; //到1秒否，不到则msec2加1 else
{if(rtimbit==1)count++;
msec2=0;
if(clockbuf[2]!=59)
clockbuf[2]++; //到1分否，不到则clockbuf[2]加1
else
{ clockbuf[2]=0;
if(clockbuf[1]!=59)
clockbuf[1]++; // 到1小时否，不到则clockbuf[1]加1 else
{ clockbuf[1]=0;
if(clockbuf[0]!=23)
clockbuf[0]++; // 到24时否，不到则clockbuf[0]加1 else clockbuf[0]=0; }
}
}
}
EA=1; //开中断}
6系统调试
6.1软件调试概述
单片机系统经过总体设计，完成了硬件和软件设计开发。通过软件和硬件相结合系统即可运行。但编制好的程序或焊接好的线路不能按预计的那样正常工作是常见的事，经常会出现一些硬件、软件上的错误，这是软件和硬件开发者经常遇见的，这就需要通过调试来发现错误并加以改正。调试可分为硬件调试和软件调试。本设计系统的已经在PC机上用模拟开发软件进行了检测和调试，并运行成功，最后进行实物图的硬件组装与调试，这样就给开发者在提供了方便。
6.2软件调试
本设计是在Proteus软件和Keil2软件相结合调试的，完全用仿真软件在PC机上对目标电路原理图和程序进行检测和调试。调试过程中单片机相应输入端由通用键盘和鼠标设定，运行状态、各寄存器状态、端口状态等都可以在指定的窗口区域显示出来，以确定程序运行有无错误。
目标程序纠错：该阶段工作通常在目标程序编辑时就完成。一般来说，仿真软件能为用户输入的程序指令纠错，包括书写格式、标号未定义或多重定义、转移地址溢出等错误。
整体程序调试：即把各子程序整体连起来进入到综合电路调试，看是否能实现预计的功能显示。在这阶段若发生故障，可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场，数据缓冲单元是否发生冲突，标志位的建立和清除在设计上是否失误，堆栈是否溢出，输入输出状态是否正常等。
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。
理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （201 — 201学年第1 学期） 课程名称：单片机技术
一、实验目的 1．掌握定时器T0、T1 的方式选择和编程方法，了解中断服务程序的设计方法，学会实时程序的调试技巧。 2．掌握LED 数码管动态显示程序设计方法。 二、实验原理 1．89C51 单片机有五个中断源(89C52 有六个)，分别是外部中断请求0、外部中断请求1、定时器/计数器0 溢出中断请求、定时器/计数器0 溢出中断请求及串行口中断请求。每个中断源都对应一个中断请求位，它们设置在特殊功能寄存器TCON 和SCON 中。当中断源请求中断时，相应标志分别由TCON 和SCON 的相应位来锁寄。五个中断源有二个中断优先级，每个中断源可以编程为高优先级或低优先级中断，可以实现二级中断服务程序嵌套。在
同一优先级别中，靠部的查询逻辑来确定响应顺序。不同的中断源有不同的中断矢量地址。 中断的控制用四个特殊功能寄存器IE、IP、TCON (用六位)和SCON(用二位)，分别用于控制中断的类型、中断的开／关和各种中断源的优先级别。中断程序由中断控制程序（主程序）和中断服务程序两部分组成： 1）中断控制程序用于实现对中断的控制； 2）中断服务程序用于完成中断源所要求的中断处理的各种操作。 C51 的中断函数必须通过interrupt m 进行修饰。在C51 程序设计中，当函数定义时用了interrupt m 修饰符，系统编译时把对应函数转化为中断函数，自动加上程序头段和尾段，并按MCS-51 系统中断的处理方式自动把它安排在程序存储器中的相应位置。 在该修饰符中，m 的取值为0~31，对应的中断情况如下： 0——外部中断0 1——定时/计数器T0 2——外部中断1 3——定时/计数器T1 4——串行口中断 5——定时/计数器T2 其它值预留。 89C51 单片机设置了两个可编程的16 位定时器T0 和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1 还可以作为其串行口的波特率发生器。
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
摘要 本设计要求以单片机为核心主体，完成最小系统板的设计与制作（通过Protel 软件，对电路进行设计，调试。生成PCB板，再对元器件进行排布，焊接。）之后要进行初调试，证实电路板无误后才能进行下面的内容。电路板完成后，在总程序基础上通过编程设计家用多路定时控制器。本课程设计目标：具有正常数字钟功能，包括时间校正，具有至少三路定时开关控制功能，每路定时时间可以任意设置。但重要的是要有一定的创新，因为此系统还有很多值得开发的功能，单纯的三路定时只是设计内容的基本要求。 关键词：Protel，单片机，MCS-51
目录 摘要........................................................................................................ - 1 - 引言........................................................................................................ - 2 - 1 绪论.................................................................................................... - 2 - 1.1系统背景 (1) 1.1.1单片机技术及其发展特点 (1) 1.1.2单片机在电子技术中的应用 (3) 1.1.3课程设计的内容与任务 (4) 2 系统电路设计 (5) 2.1 系统总体设计框架结构 (5) 2.2 系统硬件单元电路设计 (6) 2.2.1 时钟电路设计 (6) 2.2.2 复位电路设计 (6) 2. 2.3 按键电路设计 (7) 2.3数码管电路设计 (8) 2.3.1、数码管的分类 (8) 2.3.2、数码管的驱动方式 (8) 2.3 系统硬件总电路 (14) 3 系统软件设计 (10) 3.1 系统软件流程图 (10) 4 实验结果和分析 (11) 4.1 实验使用的仪器设备 (11) 4.2 测试结果分析 (11) 结论 (12) 参考文献 (13) 附录 (13) 系统程序设计 (15) Abstract (25) 致谢 (25)
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章单片机的简介 一个8位的80c51微处理器，片内256字节数据存储器RAM/SFR，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果，最终结果以及欲显示的数据；片内4kb程序存储器Flash ROM，用以存放程序，一些原始数据和表格；4个8位并行I/O 口P0~P3，每个端口既可用作输入，也可用作输出；两个16位的定时器/计数器，每个定时器/计数器都可设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可设置成定时方式，并可以根据计数或者定时的结果实现计算机控制；具有5个中断源，两个中断优先级的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接受发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或者单片机与PC机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许震荡频率为24MHz；89c51与80c51相比具有节电工作方式，即休闲方式及掉电方式。 1．1中央处理器(CPU): CPU是单片机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。 1．1．1 运算器: 运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能，它是 89C51内部处理各种信息的主要部件。运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器(ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)和状态寄存器(PSW)组成。算术逻辑单元(ALU)： 89C51中的ALU由加法器和一个布尔处理器组成。
累加器(ACC)：用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。暂存寄存器(TMP1、TMP2)：用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。 状态寄存器(PSW)：PSW是一个8位标志寄存器，用来存放ALU操作结果的有关状态。 1．1．2控制器: 控制器是单片机内部按一定时序协调工作的控制核心，是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和定时控制逻辑电路等构成。程序计数器PC是专门用于存放现行指令的16位地址的。CPU 就是根据PC中的地址到ROM中去读取程序指令码和数据，并送给指令寄存器IR 进行分析。指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从ROM中读出的指令操作码。指令译码器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译码后产生相应于某一特定操作的信号。定时控制逻辑中定时部件用来产生脉冲序列和多种节拍脉冲。1．1．3寄存器阵列: 寄存器阵列是单片机内部的临时存储单元或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地址，提高CPU的运行速度。 专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放特定的操作数，指示指令运行的状态等。 1．1．4存储器: 89C51单片机内部有256个字节的RAM数据存储器和4KB的闪存程序存储器
commonly used circuit, makes the whole design is more complete, more flexible. Keywords: DS18B20; STC89C51; MCU; control; simulation
1.绪论 1.1 温度控制系统设计的背景及意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。 1.2 饮水机温度控制系统的目的 饮水机的温度控制系统，能有效的利用水资源和电源。过低的温度或者过高的温度都会使水资源造成浪费，在全球水资源缺乏的今日，我们更应该掌握好水温的控制。本设计为一个单片机的饮水机的温度控制系统，此系统可以实时检测饮水的水温，并且可以通过液晶管显示饮水机的温度，可以通过键盘对饮水机的水进行加热，当低于设定的温度下限时进行加热，本设计是对温度进行实时监测与控制，设计的系统主要实现了以下功能： 1.在液晶显示当前温度的大小，精度为四分之一度，并显示温度控制的上限值和下限值。 2.单位转换，把显示温度的单位从摄氏温标与华氏温标进行互换。 3.温度控制，当温度超出上限值就关闭继电器，当温度低于下限值就启动继电器。 4.温度控制的上限和下限的设置，通过矩阵键盘的输入修改上限值和下限值。 5.蜂鸣器报警，当温度超出上限值蜂鸣器进行报警。 1.3 系统总体设计思想 方案一：使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电
基于51单片机的交通控制系统模拟设计 学院：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名：
目录 1. 设计思路 (2) 2.2显示界面方案 (2) 2.3输入方案： (2) 3 单片机交通控制系统总体设计 (2) 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 (2) 3.2单片机交通控制系统的功能要求 (3) 3.3单片机交通控制系统的基本构成及原理 (3) 4智能交通灯控制系统的硬件设计 (4) 4.1系统硬件总电路构成及原理 (4) 4.2系统硬件电路构成 (4) 4.3系统工作原理 (4) 5 系统软件程序的设计 (6) 5.1程序主体设计流程 (6) 参考文献 (17) 设计心得体会 (18) 附录 (19) 基于单片机的交通控制系统模拟设计
1. 设计思路 （1）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。 （2）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特特殊功能。 （3）进行显示电路，灯状态电路，按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 （4）进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机C语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。 2.单片机交通控制系统方案的比较、设计与论证 2.1 电源提供方案 采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要， 节约成本；缺点是输出功率不高。 2.2 显示界面方案 采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。 2.3 输入方案： 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。 3 单片机交通控制系统总体设计 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下所示。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始。 通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下： ◆南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时30秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 ◆南北方向绿灯灭，东西方向红灯灭，同时黄灯亮，倒计时3秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。
51单片机定时器初值的计算 一。10MS定时器初值的计算： 1.晶振12M 12MHz除12为1MHz，也就是说一秒=1000000次机器周期。10ms=10000次机器周期。 65536-10000=55536(d8f0) TH0=0xd8，TL0=0xf0 2.晶振11.0592M 11.0592MHz除12为921600Hz，就是一秒921600次机器周期，10ms=9216次机器周期。 65536-9216=56320(dc00) TH0=0xdc，TL0=0x00 二。50MS定时器初值的计算： 1.晶振12M 12MHz除12为1MHz，也就是说一秒=1000000次机器周期。50ms=50000次机器周期。 65536-50000=15536(3cb0) TH0=0x3c，TL0=0xb0 2.晶振11.0592M 11.0592MHz除12为921600Hz，就是一秒921600次机器周期，50ms=46080次机器周期。 65536-46080=19456(4c00) 三。使用说明 以12M晶振为例：每秒钟可以执行1000000次机器周期个机器周期。而T 每次溢出 最多65536 个机器周期。我们尽量应该让溢出中断的次数最少(如50ms)，这样对主程序的干扰也就最小。开发的时候可能会根据需要更换不同频率的晶振(比如c51单片机，用11.0592M的晶振，很适合产生串口时钟，而12M晶振很方便计算定时器的时间)，使用插接式比较方便。 对12MHz 1个机器周期 1us 12/fosc = 1us 方式0 13位定时器最大时间间隔 = 2^13 = 8.192ms 方式1 16位定时器最大时间间隔 = 2^16 = 65.536ms 方式2 8位定时器最大时间间隔 = 2^8 = 0.256ms =256 us 定时5ms， 计算计时器初值 M = 2^K-X*Fosc/12 12MHz 方式0 : K=13,X=5ms,Fosc=12MHz 则 M = 2^13 - 5*10^(-3)*12*10^6/12= 3192 = 0x0C78 THx = 0CH,TLx = 78H, 方式1: K=16,X=5ms,Fosc=12MHz 则 M = 2^16 - 5*10^(-3)*12*10^6/12= 60536 = 0xEC78
摘要 摘要 本课题针对教室灯光的控制，分析了教室灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机设计教室灯光智能控制系统的思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件模块和相应软件部分。 该系统以AT89S51单片机作为控制模块的核心部件，采用热释红外人体传感器检测人体的存在，采用光敏三极管构成的电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，通过对人体存在信号和环境光信号的识别与判断，完成对教室灯光的智能控制，避免了教室用电的大量浪费。系统还具有报警功能；同时还采用了软/硬件的“看门狗”等抗干扰措施。 本系统程序部分采用C语言编写，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。该系统具有体积小，控制方便，可靠性高，针对性强，性价比高等优点，可以满足各类院校对教室灯光控制的要求，很大程度的达到节能目的。 关键词：智能控制器热释红外传感器单片机 1
引言 引言 当前，随着经济的飞速发展，能源短缺问题日益突出，成为一个国家经济发展的“瓶颈”。作为工业生产和人民生活不可或缺的电力能源更是如此。尤其现今越来越提倡低碳生活，节约能源已经成为一种全球共识，而作为培养社会精英的高校更应该起到榜样的作用。但是目前在校园内，教室灯火通明，却空无一人的现象屡见不鲜，这不仅造成了严重的资源浪费，也对高校的形象造成了很坏的影响。本文所研究的教室灯光控制系统就可以很好地实现节约能源的作用。 1 系统硬件组成 整个系统由中央控制电路、2×4按键电路、光敏传感电路、继电器驱动电路、时钟电路、液晶显示电路六个模块组成。其中，光敏传感电路模块主要完成对教室当前光线明暗程度的判定，时钟电路主要实现时基功能，两者分别提供光照和定时数据供以单片机为核心的中央控制模块进行逻辑判断，单片机最终将运算结果输出到液晶显示屏，同时对教室灯光进行控制。整个系统的硬件框图如图1所示。 1．1 中央控制模块 系统中，中央控制器主要用于接收两个外部数据，由此判断是否定时时间已到，教室光照是否充足。控制器根据这两个外部数据来进行逻辑运算，从而实现定时开关灯、刷新液晶显示屏，同时可以通过键盘设置时间日期、查看相关信息 根据系统设计要求，控制器选择了宏晶科技公司提供的STCl2C4052AD型单片机。该款是一种高速、高可靠性单片机，工作电压5．5～3．4V，Flash程序存储器4K字节，SRAM 为256字节，2个定时器，8路8位A／D转换器，可通过串口实现在线编程、A／D转换、看门狗等功能。 1．2 液晶显示电路 为了实现较好的人机交互界面，在本系统中采用1602液晶显示屏来显示用户的设定作息时间及用户所查询的信息。 点阵字符型液晶显示器是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示器。这类显示器把LCD控制器／点阵驱动器／字符存贮器全做在一块印刷板上。系统选用日立公司的HD44780液晶显示。HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动／闪烁等功能。与MCU的传输可采用8位并行传输或4位并行传输2种方式。液晶显示电路如图2所示。 2
基于51单片机内部定时器的简易闹钟 摘要 现代社会电子闹钟已广泛用于各种私人和公众场合,成为我们生活、工作和学习中不可缺少的好帮手，因此研究实用性更强的电子闹钟具有十分重要的意义。本设计是基于单片机的电子钟设计，不仅具有时分秒的显示功能，还具有双闹铃和倒计时的功能，实用性非常强。电子钟的计时部分采用AT89S52单片机内部定时器实现，而显示功能是采用液晶模块LCD1602来实现，该电子闹钟可以让使用者通过按键来轻松选择的功能菜单和调节时间，具有非常良好地人机界面。 关键词：电子闹钟；倒计时；AT89S52；液晶LCD1602；按键 Abstract In modern society, the electronic alarm clock has been widely used in various occasions and become indispensable to life.It is a good helper to our work and learning. So,there is very important significance to research more practical electronic alarm clock.This design is based on single chip microcomputer,It has display function of hours,minutes and seconds,dual alarm and countdown.The internal timer of AT89S52 achieve the part of time.The liquid crystal LCD1602 achieve the part of display.The users can use the push-buttons to choice the menu of functions and adjust the time.The man-machine interface is very good. Key words: electronic alarm; countdown; AT89S52; liquid crystal LCD1602; button
单片机多机通信系统 一、引言 随着单片机技术的不断发展，单片机的应用已经从单机向多机互联化方向发展。单片机在实时数据采集和数据处理方面，有着成本低、能满足一般要求、开发周期短等优点，其在智能家居、计算机的网络通信与数据传输、工业控制自动化等方面有着广泛的应用。 本系统是面向智能家居应用而设计的。在初期，采用红外无线通信方式，其传输距离短，适于一般家庭应用，且成本相对较低；待方案成熟、成本允许，可以改用GSM无线通信方式。 二、系统原理及方案设计 1 、系统框架介绍 本系统为基于51单片机的多机红外无线通信系统，由三个51单片机模块组成。其中一个作为主机（即上位机），负责接收来自从机1（即下位机）采集的数据信息，以及向从机2（即下位机）发送控制信息。从机1是数据采集模块，采集温度、光强等室内数据，并将其发送给主机。主机经分析处理，作出相应判断，并给从机2发送控制信息，使由从机2控制的电机作出相应反应，调节室内环境状况。 系统总体框图如下图1所示，图2为红外收发模块简图：
图1 系统总体框图 图2 红外收发模块简图 2 、多机通信原理介绍 在多机通信系统中，要保证主机与从机间可靠的通信，必须要让通信接口具有识别功能，51单片机串行口控制寄存器SCON中的控制位SM2正是为了满足这一要求而设置的。当串行口以方式2或方式3工作时，发送或接收的每一帧信息都是11位的，其中除了包含SBUF 寄存器传送的8位数据之外，还包含一个可编程的第9位数据TB8或RB8。主机可以通过对TB8赋予1或0，来区别发送的是数据帧还是地址帧。 根据串行口接收有效条件可知，若从机的SCON控制位SM2为1，
题目：密码锁系统设计 一、设计要求： 1．该设计的密码锁首先需要有最基本的功能，就是可以显示在用户按下正确并与之相对应的密码时，密码锁级整个系统会做出相应的反应。 2．加入了蜂鸣器，如果四位密码说如正确，按确认后，蜂鸣器会响起。 3．加入红灯和绿灯，当按键密码说如错误时，红灯亮起，输入正确时，绿灯亮起。 二、主要功能模块: 密码锁控制系统主要功能模块单片机主控电路、单片机辅助控制模块，按键控制电路和数码管显示电路组成。根据具体情况选择辅助单片机的型号，和数码管，开关等硬件设备进行设计。 三、要求完成的主要任务： 1. 根据密码锁的基本功能完成硬件电路的搭建能要求完成提供硬件电路图。 2. 使用C51语言完成软件部分设计，实现密码锁的响应功能。 四、时间安排： 2018.11.11～2018.11.20 收集资料，确定设计方案 2018.11.20～2018.11.25 系统设计 2018.11.25 ～2018.12.7 撰写课程设计论文及提交 指导教师签名：年月日
目录 摘要 (5) ABSTRACT (5) 一、需求分析 (3) 二、方案设计 (5) 三、硬件设计分析 (5) 3.1 单片机89C52 (5) 3.1.1单片机最小系统 (7) 3.2显示模块 (8) 3.2.1 LCD显示屏内容及连接 (8) 3.2.2数码管内容及连接 (9) 3.3 蜂鸣器与LED灯连接 (10) 3.4 按键输入 (11) 四、软件设计分析 (12) 4.1 主程序 (12) 4.2 按键程序 (13) 4.3 按键处理程序 (14) 4.4 LCD显示程序 (15) 4.5数码管显示程序 (16) 五、调试 (17) 5.1使用的平台 (17) 5.2功能的调试 (17) 六、总结 (21) 七、参考文献 (21) 附录 (22)
1. 设计思路2 1.1电源模块3 1.2显示模块3 1.3花样灯模块3 2单片机花样灯与数码显示系统总体设计错误!未定义书签。 2.1三个模块的阐述 2.2单片机花样灯与数码显示控制系统的通行方案设计错误!未定义书签。 2.3单片机花样灯与数码显示控制系统的功能要求错误!未定义书签。 2.4单片机花样灯与数码显示控制系统的基本构成及原理错误!未定义书签。 3花样灯与数码显示系统的硬件设计7 3.1AT89C51单片机简介7 3.1.1 AT89C51单片机的主要特性8 3.1.2 主要引脚功能9 3.2系统硬件总电路构成及原理10 3.2.1系统硬件电路构成11 3.2.2系统工作原理11 4系统软件程序的设计11 4.1程序主体设计流程11 4.2理论基础知识12 4.2.1数组及while、switch等语句错误!未定义书签。 4.2.2软件延时原理错误!未定义书签。 4.3程序模块设计错误!未定义书签。 4.3.1花样灯的设计错误!未定义书签。 4.3.2 LED数码管显示错误!未定义书签。 4.4系统软件调试16 4.4.1 proteus仿真16 4.4.2keil仿真17 参考文献 (17) 设计心得体会 (18) 附录 (19)
基于单片机的花样流水灯及其数码显示技术摘要：自计算机问世以来，单片机技术在社会各领域中得到了广泛的应用。在流水灯控制系统中，单片机更是取代了由齿轮调节延迟时间的旧式市发展速度，成为日后此系统中的核心部分。由于单片机具有一些突出的优点：体积小、重量轻、电源单一、功耗低；功能强、价格低；数据大都在单片机内部传送，运行速度快、抗干扰能力强、可靠性高，所以单片机被广泛的应用于测控系统、数据采集、智能仪器仪表、机电一体化产品、智能接口、计算机通信以及单片机的多级系统等领域。本文主要讲的是单片机，课题名称为多按键花样流水灯，它使我们学会了如何使用单片机控制我们日常生活中的多设备设施的应用。通过本课题的设计以后，使我了解到了单片机的许多方面的应用。 关键词：花样灯单片机数码管 1. 设计思路 （1）为了使设计具有更强的针对性和实用性，使用单片机设计的控制方案，基于AT89C51的单片机设计方案。 （2）确定系统控制的总体设计，包括流水灯变化方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有流水灯状态控制能实现基本的变化功能，还增加了数码管显示提示。 （3）设计分为3个模块，分别为电源模块，数码显示模块，花样灯模块，并对
51单片机实现数码管99秒倒计时，其实很简单，就是使用定时器中断来实现。 目的就是学习怎样用单片机实现倒计时，从而实现一些延时控制类的东西，99秒只是一个例子，你完全可以做出任意倒计时如10秒倒计时程序。 定时器定时时间计算公式：初值X=M（最大计时）-计数值。 初值，换算成十六进制，高位给TH0，低位给TL0，如果用定时器0的话。 M（最大计时）如果是16位的，就是2的16次方，最大定时，65535 微秒，实现1秒定时，可以通过定时10毫秒，然后100次改变一次秒值即可。10*100毫秒=1S 计数值：你要定时多长时间，如果定时1毫秒，就是1000微秒，（单位为微秒），如果定时10毫秒，就是10000（微秒），当然，最大定时被定时器本身位数限制了，最大2的16次方（16位定时计数器），只能定时65.535毫秒。定时1S当然不可能1S定时器中断。 下面为实现99秒倒计时C语言源程序 /*了解定时器，这样的话，就可以做一些基本的实验了，如定时炸弹~~，10秒后打开关闭继电器*/ /*数码管，12M晶振*/ #include
实验三单片机内部定时器应用 实验目的 1、理解单片机内部定时器的工作原理及使用方法 2、了解单片机定时中断程序的编写和调试方法 3、掌握定时器的基本使用方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验原理 1、单片机定时器的工原理 MCS-51 单片机内部有两个16 位可编程的定时器/计数器T0 和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0 由TH0 和TL0 计数器构成；T1 由TH1 和TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为12MHZ，则定时器每隔（1/12MHZ）×12=1us 加1。 工作于计数器方式时，对或管脚的负跳变（1→0）计数。它在每个机器周期的S5P2 时采样外部输入，当采样值在这个机器周期为高，在下一个机器周期为低时，计数器加1。因此需要两个机器周期来识别一个有效跳变，故最高计数频率为晶振频率的1/24。 特殊功能寄存器TMOD 用于定时器/计数器的方式控制。高4 位用于设置T1，低4 位用于设置T0。如图4-7所示。 图4-7 定时器模式控制字格式
TCON 寄存器用于定时器的计数控制和中断标志。如图4-8所示。 图4-8 定时控制寄存器数据格式 编写程序控制这两个寄存器就可以控制定时器的运行方式。 单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1）如需用中断，则将EA 和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即对TMOD 设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。 2、 用定时器编写一个秒计时器 假设系统使用的晶振频率为12MH Z ，即每个机器周期为1us 。如使用方式1，则定时时间最长是216 ×1us=65536us=，小于1s 。故必须设置一个软件计数单元，即假设定时器定时中断时间为50ms ，则必须定时中断20次才达到1s 并对秒计时单元加1，20即为软件计数次数。最后再把秒计时单元的值转成显示数码送显示缓冲区。 图4-9 定时器应用程序流程图
基于51单片机的LED显示系统设计 引言 最近，笔者在某工厂大型生产线上基于现场总线的物流呼叫系统项目中发现，由于所需要显示的信息流比较大，用现有的基于AT89C51 芯片组成的 LED 显示屏控制系统，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、 外围接口资源等诸多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、 动态显示效果复杂的情况下，得到良好的动态视觉效果。针对以上情况，在利 用现有资源的基础上，重新设计和研制了一种全新的，由32 位高性能ARM 微 处理器组成的LED 显示屏控制图1 系统的硬件结构框图系统，并通过RS485 接口与现场总线中的上位机进行实时数据通信，实现整个系统的信息显示。 1 系统硬件结构该系统的硬件组成框图如图1 所示。图1 中,微处理器是AtmeEL 公司生产的AT91M42800A，它采用基于ARM7TDMI 内核 的高性能32 位RISC 架构的处理器,有着丰富的外围接口资源。 AT91M42800A 有2 个USART 外围接口，系统用USART0 口和MAX485 组成485 接口电路，具体的接口电路如图2 所示。AT91M42800A 还有2 个SPI 口，每个SPI 口有4 根片选信号，通过片选均可以支持外接15 个设备。该系统的 做法是将2 个SPI 口分别接到列驱动电路和行驱动电路上，并利用各自的2 个 片选信号CS0 和CS1 完成驱动电路的信号锁存和允许输出控制，SPI 的CLK 输出作为驱动电路的时钟信号输入，工作频率为4 MHz。SRAM 接口电路由2 块HY57V641620 芯片并联组成，HY57V641620 是Hynix 公司生产的4 Banks×1M×16位的SDRAM 芯片,单片HY57V641620 存储容量为4 组×16M 位（8 MB），支持自动刷新，16 位数据宽度。为充分发挥32 位CPU 的数据处理能力，系统用2 块8 ns 的HY57V641620 组成32 位SDRAM 存储器系统。