电子定时器讲解

1、课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目：电子定时器院系：通信与控制工程专业：电子信息工程班级：0902学生姓名：学 号：起止日期：_指导教师：教研室主任：指导教师评语：指导教师签名：年月日成 绩 评 止项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有二十多年了。由于单片 机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点， 目前已经渗入到人们工作和

2、生活的方方面面，几乎无处不在，无所不为随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使 用起来很不方便。根据这种实际情况，本设计基于单片机的多用途定时器。它造价低， 功能全，整体功能价格比高，配以小键盘，8255芯片和LED显示器，有可适应各种场合的定时预警之用的特点。关键词：电子定时器；单片机；LED显示器；小键盘;8255芯片；继电器设计要求11方案论证与对比 1.1.1 方案一11.2 方案二11.3 方案对比与选择1.2系统硬件电路的设计 2.2.1 芯片的选择2.2.2 STC89C52 引脚功能 3.2.3 8255芯片 3.2.4 8255芯

3、片引脚功能4.2.5 复位电路5.2.6 数码管显示电路 6.2.7 继电器6.3系统软件的程序设计 7.3.1 软件程序内容7.3.2 主程序流程图 7.3.3 定时程序设计7.3.4 实时时钟程序设计步骤 8.3.5 程序说明8.4详细仪器清单9.6参考文献9.5总结与思考及致谢 .10附录一：原理图1.2附录二：程序1.3电子定时器设计要求本课题以单片机为核心，设计并制作电子定时器，具有以下功能:1、电子定时器能定时给电器供电或断电；2、给电最大时间可以长达 2min；3、四位数码管显示时间；4、继电器作电器电源输出控制。1方案论证与对比1.1 方案一为了实现LED数码管的数字显示，采用

4、静态扫描实现，此方法操作复杂，并且一 个端口只能对应一个数码管。1.2 方案二采用动态扫描实现LED数码管的数字显示，能有效的节省端口资源，并且操作也 相对简单。系统总体设计框图如图1所示:图1系统总体设计框图1.3 方案对比与选择根据以上方案的介绍与对比，显然选择方案二2系统硬件电路的设计2.1 芯片的选择STC89C52RC是一个低功耗，高性能 CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable为可反复擦写100畋的Flash只读程序存储器，器件采用 STC公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。

5、STC89C52RC具有如下特点：40个引脚（引脚图如图2所示），4k Bytes Flash片内程 序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM ）, 32个外部双向输入/输出（I/O） 口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口， 看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。止匕外，STC89C52RC设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，用行口，外中断系统可继续工作， 掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复 位。同时该芯片还具有PDI

6、P、TQFP和PLC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。1P1.0/T2VCCPI.1/T2EXPO.O/ADOPI 2PO 1/AD1PI 3P0.2/AD2P14P0 3/AD3P1.5/MOS1P0.4/AD4P1.6/MISOPQ.5/AD5P1.7/SCKP0.6/AD6RSTP0.7/AD7P3 0/RXDEAP3JECDALE/PROGP3.2/INITPSENP3.3/INTIP2.7/A15P3.4/T0P2.6/AHP3.5/T1P2.5/A12P3.6/WRPZ4/A12P3.7/RDP2.3/A1IXTAL2P2.2/A10XTAL1P2.1/A5GNDP2.0/A3

7、4Q21393r 384375兜635734S13393210 3111301229132814271526162517241823192220212.2 STC89C52引脚功能VCC (40): +5V;GND (20):接地；P0口(39 32): P0口为8位漏极开路双向I/O 口，每引脚可吸收8个TTL门电流；P1 口(18): P1 口是从内部提供上拉电阻器的8位双向I/O 口，P1 口缓冲器能接收 和输出4个TTL门电流；P2口(2128): P2口为内部上拉电阻器的8位双向I/O 口，P2口缓冲器可接收和输 出4个TTL门电流；P3口(10 17): P3口是8个带内部上拉电阻

8、器的双向I/O 口，可接收和输出4个TTL 门电流，P3口也可作为AT89C51的特殊功能口；RST (9):复位输入。当振荡器复位时，要保持 RST弓I脚2个机器周期的高电平时 问；ALE/PROG (30):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 的低位字节，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,它可用作对外部输出的脉冲或 用于定时目的，要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过1个ALE脉冲；PSEN (29):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2次

9、PSEN有效，但在访问外部数据存储器时，这2次有效的PSEN信号将不出现；EA/VPP (31):当EA保持低电平时，外部程序存储器地址为(0000H FFFFH) 不管是否有内部程序存储器。FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP);XTAL1 (19):反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入；XTAL2 (18):来自反向振荡器的输出；2.3 8255 芯片单片机系统里常用的8255芯片是一个典型的可编程通用并行接口芯片，用来扩展单片机的端口，它具有三个8位的并行口，有三种工作方式，可作为单片机与各种外部设 备连接的接口电路。33476g22 TT12 亘 L4

10、7T 1(5 17 7s T9PA3PA4PA2PA5PA1PA6PAOPA/RD,WR/CSRESETGNDDOAlDIAOD2PC"D3PC6D4PC5D5PC4D6PCOD7PCI,CCPC2PB"PC3PB6PBOPB5PB1PB4PB2PB3图3芯片引脚图403938豆3635343332宜3029282.4 8255芯片引脚功能RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器） 均被清除，所有I/O 口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时 ，即/CS=0时，表示芯片被选中，允 许8255与CPU进行通讯;

11、/CS=1时,825眈法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/RD=0且/CS=0时，允许8255通过数据 总线向CPU发送数据或状态信息，即 CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，即/WR=0且/CS=0时，允许CPU将数据 或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出 指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。PA0PA7:端口 A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输 入锁存器。PB0PB7:端口 B输入输出线

12、，一个8位的I/O锁存器，一个8位的输入输出缓冲器PC0PC7:端口 C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输 入缓冲器。端口 C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口，每个4位的端口包含一 个4位的锁存器，分别与端口 A和端口 B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输 入端口。A0,A1:地址选择线，用来选择8255的PA 口 ,PB 口 ,PC 口和控制寄存器.当A0=0,A1=0时,PA 口被选择；当A0=0,A1=1时,PB 口被选择；当A0=1,A1=0时,PC 口被选择；当A0=1.A1=1时，控制寄存器被选择.2.5 复位电路MCS-51单片机的复位是

13、由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信 号。上电复位：上电复位电路是 一种简单的复位电路，只要在 RST复位引脚接一个电 容到VCC,接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过 电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证 系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位电

14、路图如图4所示：VCCTSW-PB上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。2.6 数码管显示电路显示电路采用6个LED数码管。单片机通过8255芯片的扩展端口驱动LED数码 管（AT89C52输出口能吸收20mA电流），用动态扫描法实现LED显示。数码管显示器 成本低，配置灵活在单片机应用系统中广泛应用数码管电路图如图5所示:age图4上电自动复位图5图5数码管电路图2.7 继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被系统控制，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种自动开关”。键盘电路图如图

15、6所示：图6继电器电路图3系统软件的程序设计3.1 软件程序内容本设计的软件程序包括主程序、中断子程序、键盘处理程序和时钟显示子程序等。3.2 主程序流程图此设计的主程序流程图如图7所示:图7主程序流程图3.3 定时程序设计单片机的定时功能也是通过计数器的计数来实现的，此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每经过1个机器周期的时间，计数器加1。如果MCS-51采用的11.092MHz晶体，则计数频率为1MHz,即每过1us的时间 计数器加1。这样可以根据计数值计算出定时时间，也可以根据定时时间的要求计算出 计数器的初值。MCS-51单片机的定时器/计数器具有4种

16、工作方式，其控制字均在相应 的特殊功能寄存器中，通过对特殊功能寄存器的编程，可以方便的选择定时器/计数器两 种工作模式和4种工作方式。定时器/计数器工作在方式0时，为13位的计数器，由TLX（X=0、1）的低5位和THX 的高8位所构成。TLX低5位溢出则向THX进位，THX计数溢出则置位TCON中的溢 出标志位TFX.当定时器/计数器工作于方式1,为16位的计数器。本设计单片机多功能定时器， 所以MCS-51内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式，计数输入信号是内部时钟 脉冲，每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。3.4 实时时钟程序设计步骤1、选择工作方式，计算初值；2、采用中断方式进

17、行溢出次数累计；3、从秒一一分一一时的计时是通过累加和数值比较实现的；4、主程序：主要进行定时器/计数器的初始化编程，然后反复调用显示子程序的方 法等待中断的到来；5、中断服务程序：进行计时操作；6、键盘处理程序：主要进行通电时间的调整，调整时间可以精确到秒。3.5程序说明系统开机后，从00:01:59开始倒计时，通过按中断0表示开始调整时间，在按六次 分别调整各位数，当数码管显示 00:00:00时继电器工作。4详细仪器清单表格一：仪器清单元件名称数量PCB板122UF电容130PF电容2发光二极管13位数码管2三极管9015811.0592 晶振1轻触开关161K电阻22STC89C52

18、芯片18255芯片1继电器1115总结与思考及致谢根据实际情况，本设计基于单片机的多用途定时器。它造价低，功能全，整体功 能价格比高，配以小键盘和 LED显示器、8255芯片，有可适应于各种场合的定时预警 之用的特点。结合课堂学习知识，平时积累以及查阅相关资料，我们终于将电子定时器 的程序写出了。虽然刚开始程序不够完美，但是在程序的调试过程中，通过反复探讨研 究，反复修改以及在指导老师的指导下，我们的程序已经达到了设计要求。经过了这两 周的单片机课程设计，我们更加了解单片机这门课程和单片机的作用，增强了自己的动 手实践能力，体会到了团队合作的力量无所不能。最后，我们要特别感谢谭周文老师给予我们

19、的耐心指导以及同班同学的帮助。参考文献1李华.MCS 51系列单片机实用接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1999.2赵德安，等.单片机原理与应用M.北京：机械工业出版社，2004.93王幸之，等.单片机应用系统抗干扰技术M.北京：北京航空航天大学出版社.2000.4童诗白 华成英.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2001（2003重印）5马忠梅 等.单片机的C语言应用程序设计M.北京：北京航空航天大学出版社，1998,106何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1999, 67胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京：清

20、华大学出版社，19968楼然苗 等.51系列单片机设计实例M.北京：北京航空航天大学出版社，2003.3附录一：原理图附录二：程序#include "reg52.h"#define XBYTE (unsigned char volatile xdata *) 0)15/*PA 口地址*/*PB 口地址*/*PC 口地址*/*控制字地址*/#define a8255_PA#define a8255_PB#define a8255_PC#define a8255_CONXBYTE0xD1FFXBYTE0xD2FFXBYTE0xDDFFXBYTE0xDFFF#define uch

21、ar unsigned charunsigned char table=0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xb8, 0x20,0x28,0x30,0x25,0xe4,0x23,0x64,0x74; /微码管段选择/共阴数码管0-9表unsigned char a=0xfe,0xfd,0xfb,0x亿0xef,0xdf;uchar keytab20=0x18,0x28,0x48,0x88,0x14,0x24,0x44,0x84,0x12,0x22,0x42,0x82,0x11,0x21,0x41,0x81;/0 至U 16char count6,flag,b

22、iaoji;sbit Speak=P1A2;void delay(void)unsigned int i=403;while(i)i-；void delay1(void)unsigned int i=13003;while(i)void display。uchar i;for(i=0;i<6;i+)a8255_PA=a5-i;a8255_PB=tablecounti;if(i=2|i=4)a8255_PB=a8255_PB-0x20;delay();uchar Inkey()uchar i,j,temp,temp1;uchar table=0xef,0xdf,0xbf,0x7f;for(

23、i=0;i<4;i+)a8255_PC=tablei;if(a8255_PC!=tablei)/检测有键按下去 delay1();temp1=a8255_PC;for(j=0;j<16;j+)if(keytabj=temp1)/ 判断countflag=j;if(count3>0)if(count5>0)count5=0;flag+;break;return 0;void Init()EA=1;ET0=1;EX0=1;IT0=1;TH0=0x3c;TL0=0xb0;TMOD=0x01;TR0=1;count2=1;count3=0;count4=0;count5=0;count1=5;count0=9;a8255_CON=0x81;void main()Init();while(1) display。；if(coun