【正文】 定。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為 VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于 VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于 VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。本方案由于 555 定時器回差太小、且不能調(diào)整、功能上有所欠缺等缺點不宜選擇。綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)方案二的強(qiáng)大優(yōu)勢，那就是利用單片機(jī)和 LED 顯示器來實現(xiàn)定時倒數(shù)，通過揚聲器來發(fā)出音樂，用繼電器對其他交流大電流電源電路進(jìn)行控制。2 硬件的選型 單片機(jī)的選擇硬件電路要實現(xiàn)對交流大電流電源的控制、定時時間的設(shè)定顯示和到點提醒等功能。若采用 40 腳的 8051 單片機(jī)有利于設(shè)計，但會增大電路板的體積，設(shè)計成本。針對本設(shè)計的功能和用途，采用 ATMEL 公司的 AT89C2051 單片機(jī)更好。AT89C2051 芯片位 20 腳，體積小，工作電壓范圍寬（~6V） ，實現(xiàn)功能完全，性價比較高，更適合本設(shè)計。 LED 顯示器的選擇目前市場上的 LED 顯示產(chǎn)品多種多樣， ，本設(shè)計可以考慮的顯示部分有 LED 點陣和數(shù)碼管兩種，下面就對兩種方法進(jìn)行比較，從而選擇出最佳方案。LED 電子顯示屏是由許多半導(dǎo)體發(fā)光二極管像素點均勻排列組成。它通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。它的優(yōu)點有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。LED 的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。數(shù)碼管是一種有 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用 LED 發(fā)光二極管，顯示字符和小數(shù)點。數(shù)碼管通過對其不同的管腳輸入相對的電流會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字或簡單字符，用于顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)，由于它價格便宜、使用簡單，被廣泛應(yīng)用于小型家電。但是也有顯示亮度不均勻等缺點。鑒于本設(shè)計顯示部分用來顯示時間，因此數(shù)碼管是最佳選擇。另外數(shù)碼管又按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示） ；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。 。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。由于本次設(shè)計需要顯示分和秒，結(jié)合單片機(jī)的控制結(jié)構(gòu)所以選用四位八段共陽數(shù)碼管更為適合設(shè)計需要。 3 繼電器的選擇本設(shè)計的繼電器需要對交流大電流電源進(jìn)行控制，我們初步選擇考慮了一下兩種方案：電磁式繼電器和固態(tài)繼電器。對于電磁式繼電器是一種電子控制器件,在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。一般是由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。　　與電磁式繼電器比擬,固態(tài)繼電器(SSR)是一種沒有機(jī)械運動,不含運動零件的繼電器,但它具有與電磁繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR 是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件,它利用電子元器件的電、磁和光特性來完成輸入與輸出的隔離,利用大功率三極管,功率場效應(yīng)管,單向可控硅或雙向可控硅等器件的開關(guān)特性,來達(dá)到無觸點,無火花地接通和斷開被控電路?！　」虘B(tài)繼電器敏捷度高,控制功率小,壽命比較高,可靠性好,切換速度可達(dá)到幾毫秒至幾微妙。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個零電壓開關(guān),在零電壓處導(dǎo)通,零電流處關(guān)斷,減少了電流波形的溘然間斷,從而減小了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。因為管壓降大,導(dǎo)通后的功耗和發(fā)燒量也大,大功率固態(tài)繼電器的體積遠(yuǎn)弘遠(yuǎn)于同容量的電磁繼電器,本錢也較高。對于本錢非常敏感的產(chǎn)品來說,選用廉價的普通電磁繼電器去控制交流大電流電源電路，從性能方面可以達(dá)到要求，從本錢方面也極大地節(jié)約，因此電磁繼電器更加合理。 計數(shù)原理80C51 單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個 16 位的可編程定時器/計數(shù)器。在定時器/計數(shù)器中除了有兩個 16 位的計數(shù)器之外，還有兩個特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器） 。 定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)： 16 位的定時/計數(shù)器分別由兩個 8 位專用寄存器組成，即：T0 由 TH0 和 TL0 構(gòu)成；T1 由 TH1 和 TL1 構(gòu)成。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個 8 位的定時器方式寄存器 TMOD 和一個 8 位的定時控制寄存器 TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。 定時計數(shù)器的原理： 當(dāng)定時器/計數(shù)器為定時工作方式時，計數(shù)器的加 1 信號由振蕩器的 12 分頻信號產(chǎn)生，顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個機(jī)器周期等于 12 個振蕩周期，所以計數(shù)頻率 fcount=1/12osc。如果晶振為 12MHz，則計數(shù)周期為：4T=1/（12106）Hz1/12=1μs 這是最短的定時周期。若要延長定時時間，則需要改變定時器的初值，并要適當(dāng)選擇定時器的長度（如 8 位、13 位、16 位等） 。 當(dāng)定時器/計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳 T0 和 T1 對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣引腳輸入電平。若一個機(jī)器周期采樣值為 1，下一個機(jī)器周期采樣值為 0，則計數(shù)器加 1。此后的機(jī)器周期 S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由 1 至 0 的跳變需要兩個機(jī)器周期，故外部事年的最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的 1/24。當(dāng) CPU 用軟件給定時器設(shè)置了某種工作方式之后，定時器就會按設(shè)定的工作方式獨立運行，不再占用 CPU 的操作時間，除非定時器計滿溢出，才可能中斷 CPU 當(dāng)前操作。CPU 也可以重新設(shè)置定時器工作方式，以改變定時器的操作。由此可見，定時器是單片機(jī)中效率高而且工作靈活的部件。 下面我們簡單介紹一下控制字的格式及各位的主要功能工作方式控制寄存器（TMOD） TMOD 寄存器是一個專用寄存器，用于設(shè)定兩個定時器/計數(shù)器的工作方式。但 TMOD寄存器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。 定時器/計數(shù)器控制寄存器 TCON：TCON 在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為 88H，位地址(由低位到高位)為 88H 一8FH，由于有位地址，十分便于進(jìn)行位操作。TCON 的作用是控制定時器的啟、停，標(biāo)志定時器溢出和中斷情況。TCON 的格式如下圖所示。其中，TFl，TRl，TF0 和 TR0 位用于定時器／計數(shù)器；IEl，ITl，IE0 和 IT0 位用于中斷系位地址 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88位符號 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0表 11 TCON 格式 各位定義如下：TF1：定時器 1 溢出標(biāo)志位。TR1：定時器 1 運行控制位。TF0：定時器 0 溢出標(biāo)志。TR0：定時器 0 運行控制位。IE1：外部中斷 1 請求標(biāo)志。IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式選擇位。IE0：外部中斷 0 請求標(biāo)志。IT0：外部中斷 0 觸發(fā)方式選擇位。5TCON 中低 4 位與中斷有關(guān)，我們將在下節(jié)課講中斷時再給予講解。由于 TCON 是可以位尋址的，因而如果只清溢出或啟動定時器工作，可以用位操作命令。例如：執(zhí)行“CLR TF0”后則清定時器 0 的溢出；執(zhí)行“SETB TR1”后可啟動定時器 1 開始工作（當(dāng)然前面還要設(shè)置方式定） 。定時器/計數(shù)器的初始化： 由于定時器/計數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，所以一般在使用定時/計數(shù)器前都要對其進(jìn)行初始化，使其按設(shè)定的功能工作。初始貨的步驟一般如下：確定工作方式（即對 TMOD 賦值） ；預(yù)置定時或計數(shù)的初值（可直接將初值寫入 TH0、TL0 或 THTL1） ；根據(jù)需要開放定時器/計數(shù)器的中斷（直接對 IE 位賦值） ；啟動定時器/計數(shù)器（若已規(guī)定用軟件啟動，則可把 TR0 或 TR1 置“1” ；若已規(guī)定由外中斷引腳電平啟動，則需給外引腳步加啟動電平。當(dāng)實現(xiàn)了啟動要求后，定時器即按規(guī)定的工作方式和初值開始計數(shù)或定時） 。因為在不同工作方式下計數(shù)器位數(shù)不同，因而最大計數(shù)值也不同?，F(xiàn)假設(shè)最大計數(shù)值為 M，那么各方式下的最大值 M 值如下：方式 0：M=213=8 192方式 1：M=216=65 536方式 2：M=28=256方式 3：定時器 0 分成兩個 8 位計數(shù)器，所以兩個 M 均為 256。 因為定時器/計數(shù)器是作“加 1”計數(shù)，并在計數(shù)滿溢出時產(chǎn)生中斷，因此初值 X 可以這樣計算：X=M計數(shù)值定時器/計數(shù)器的四種工作方式：定時器 T0 或 T1 無論用作定時器或計數(shù)器都有 4 種工作方式：方式 0、方式 方式2 和方式 3。除方式 3 外，T0 和 T1 有完全相同的工作狀態(tài)。下面以 T1 為例，分述各種工作方式的特點和用法。 工作方式 0：方式 0 是 13 位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計數(shù)器由 TH0 全部 8 位和 TL0的低 5 位構(gòu)成。當(dāng) TL0 的低 5 位計數(shù)溢出時，向 TH0 進(jìn)位，而全部 13 位計數(shù)溢出時，則向計數(shù)溢出標(biāo)志位 TF0 進(jìn)位。C／T 為定時／計數(shù)選擇：C／T＝0，T1 為定時器，定時信號為振蕩周期 12 分頻后的脈沖；C／T＝l，T1 為計數(shù)器，計數(shù)信號來自引腳 T1 的外部信號。定時器啟動后，定時或計數(shù)脈沖加到 TLl 的低 5 位，從預(yù)先設(shè)置的初值(時間常數(shù))開始不斷增 1。TL1 計滿后，向 THl 進(jìn)位。當(dāng) TL1 和 THl 都計滿之后，置位 T1 的定時器回零標(biāo)志 TFl，以此表明定時時間或計數(shù)次數(shù)已到，以供查詢或在打開中斷的條件下，可向 CPU 請求中斷。如需進(jìn)一步定時/計數(shù)，需用指令重置時間常數(shù)。 6⑵ TMOD 寄存器初始化為把定時器/計數(shù)器 1 設(shè)定為方式 0，則 M1M0＝00；為實現(xiàn)定時功能，應(yīng)使C/T＝0；為實現(xiàn)定時器/計數(shù)器 1 的運行控制，則 GATE＝0。定時器/計數(shù)器 0 不用，有關(guān)位設(shè)定為 0。因此 TMOD 寄存器應(yīng)初始化為 00H。⑶ 由定時器控制寄存器 TCON 中的 TR1 位控制定時的啟動和停止 TR1＝1 啟動，TR1＝0 停止。工作方式 1：1 是 16 位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計數(shù)器由 TH0 全部 8 位和 TL0 全部 8位構(gòu)成。與工作方式 0 基本相同，區(qū)別僅在于工作方式 1 的計數(shù)器 TL1 和 TH1 組成 16位計數(shù)器，從而比工作方式 0 有更寬的定時/計數(shù)范圍。工作方式 2: 8 位自動裝入時間常數(shù)方式。由 TLl 構(gòu)成 8 位計數(shù)器，THl 僅用來存放時間常數(shù)。啟動 T1 前，TLl 和 THl 裝入相同的時間常數(shù)，當(dāng) TL1 計滿后，除定時器回零標(biāo)志 TFl 置位，具有向 C