【正文】 ............ 36 致謝 ........................................................................................................ 37 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 38 附錄 A： 電路原理圖 ................................................................................................. 39 附錄 B： PCB 圖 ......................................................................................................... 40 附錄 C： 程序清單 ..................................................................................................... 41 附錄 E： 英文資料 ..................................................................................................... 52 附錄 F： 英文資料翻譯 .............................................................................................. 59 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 目前單片機(jī)已滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的足跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等 ，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)全自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的工程師和科學(xué)家?？萍荚桨l(fā)達(dá)，智能化的東西就越多?？磥?lái)學(xué)習(xí)單片機(jī)是社會(huì)發(fā)展的必然需求。 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫(xiě) MCU 表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱 單片微控制器 ，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的 芯片 ，而是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比， 單片機(jī) 缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊 芯片 就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用 單片機(jī) 是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 由于 單片機(jī) 在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由僅有 CPU 的專用 處理器芯片發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè) 芯片中，使 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 單片機(jī)由于將 cpu,內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個(gè)芯片上，并且針對(duì)面向控制功能將結(jié)構(gòu)做了一定的優(yōu)化，所以它具備通用芯片不具有的特點(diǎn)。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。因此，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于測(cè)控系統(tǒng)，智能儀表儀器，機(jī)電一體化產(chǎn)品， 智能接口以及單片機(jī)的多系統(tǒng)等領(lǐng)域。 它的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 (2)單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng) 化、智能化程度。 (3)單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測(cè)控、航空航天、尖端武器、機(jī)器人等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 (4)單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過(guò)串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中往往作為一個(gè)終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的 某些節(jié)點(diǎn)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量和控制。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。 (5)單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛(ài)。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩 。 綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大 部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 本文在對(duì)單片機(jī)研究的基礎(chǔ)上，以 STC89C52 為核心，對(duì)定時(shí)器進(jìn)行設(shè)計(jì)與應(yīng)用，通過(guò)對(duì)其原理深入分析，探討以 STC89C52 單片機(jī)構(gòu)成定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法，介紹其設(shè)計(jì)原理及方法，給出定時(shí)器軟件設(shè)計(jì)?？紤]到存在的各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，從軟、硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的措施以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)背景 近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異地更新。定時(shí)、延時(shí)裝置在工業(yè)控制中被廣泛的應(yīng)用。它可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的異步傳送，根據(jù)控制要求設(shè)置接收到和做出相關(guān)反應(yīng)的時(shí)間差。被廣泛的用于儀表、通信、辦公自動(dòng)化、軍工領(lǐng)域及各種控制柜、控制臺(tái)，使用極為廣闊。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)及具體應(yīng)用對(duì)象的特點(diǎn)，與軟件相結(jié)合，加以完善。單片機(jī)之所以在工業(yè)控制中有大量的應(yīng)用，就在于它有獨(dú)特的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。在工業(yè)檢測(cè)、控制中，許多場(chǎng)合都要用到計(jì)數(shù)或定時(shí)功能。例如，對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)、產(chǎn)生 精確的定時(shí)時(shí)間等。人類最早使用的定時(shí)工具是沙漏或水漏，但在鐘表誕生發(fā)展成熟之后，人們開(kāi)始嘗試使用這種全新的計(jì)時(shí)工具來(lái)改進(jìn)定時(shí)器，達(dá)到準(zhǔn)確控制時(shí)間的目的。 “定時(shí)器”總的來(lái)說(shuō)有兩種類型。一種是基于模擬技術(shù)的傳統(tǒng)產(chǎn)品，這種定時(shí)器功能簡(jiǎn)單，盡管曾被廣泛應(yīng)用過(guò)，但已進(jìn)入淘汰之列。另一種是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品，這種產(chǎn)品功能強(qiáng)，是前者的換代之物。隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高，新一代產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能，小則可以用于家電控制，甚至能夠用來(lái)做兒童電子玩具。它功能強(qiáng)大 ，體積小，重量輕，靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)造各種各樣、功能各異的微電子產(chǎn)品。 定時(shí)器按結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式、電動(dòng)式和電子式 3 類。 機(jī)械式定時(shí)器：以發(fā)條為原動(dòng)力，用擒縱調(diào)速器控制走時(shí)精度，通過(guò)齒輪傳動(dòng)和凸輪，按時(shí)間控制機(jī)構(gòu)預(yù)置的時(shí)段操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。計(jì)時(shí)精度要求不高的定時(shí)器（如風(fēng)扇定時(shí)器、洗衣機(jī)定時(shí)器、廚房用定時(shí)器、照相暗房用定時(shí)器、電視機(jī)控制用定時(shí)器、電燈開(kāi)關(guān)定時(shí)器），一般采用無(wú)固有振動(dòng)周期的調(diào)速器。這些定時(shí)器都是在手動(dòng)上發(fā)條的同時(shí)預(yù)置時(shí)限，定時(shí)精度不高，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,使用方便。計(jì)時(shí)精度要求高、定時(shí) 范圍在 3～ 12 小時(shí)的定時(shí)器，一般采用擺輪游絲調(diào)速器。 電動(dòng)式定時(shí)器：用交流同步電動(dòng)機(jī)或石英步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)和南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 凸輪簧片觸點(diǎn)機(jī)構(gòu)，按預(yù)置的時(shí)段或時(shí)刻控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中短時(shí)段控制的電動(dòng)式定時(shí)器可用于程序控制式洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、微波爐、烘箱及時(shí)間繼電器等 。長(zhǎng)時(shí)段電動(dòng)式定時(shí)器是一種 24 小時(shí)或 7 天程序控制的開(kāi)關(guān)裝置，可預(yù)置開(kāi)關(guān)動(dòng)作多次，最短時(shí)間控制間隔一般為 15 分鐘，可用于用戶用電情況監(jiān)控、照明控制、實(shí)驗(yàn)室裝置控制、空調(diào)器控制和自動(dòng)生產(chǎn)線上某些設(shè)備的定時(shí)控制等。 電子式定時(shí)器：利用石英振蕩器或民用交流電的標(biāo)準(zhǔn)頻 率 ,經(jīng)過(guò)分頻計(jì)數(shù)組成時(shí)間累加器或數(shù)字鐘 ,按照預(yù)置的時(shí)間編碼輸出控制信號(hào)。這種定時(shí)器走時(shí)精確，時(shí)間設(shè)定沒(méi)有誤差 ,定時(shí)精度高 ,控制程序多。其中長(zhǎng)時(shí)段定時(shí)器最小控制時(shí)段一般為 1 分鐘 ,配上微處理器后能精確地編制一年的時(shí)間程序，組成多路可編程序的定時(shí)器。電子式定時(shí)器在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它也是節(jié)約能源管理中一種有效的技術(shù)措施。電子定時(shí)器類的電子定時(shí)開(kāi)關(guān)鐘，可用于按高、平、低峰用電收取不同電費(fèi)制度的場(chǎng)合，它將一天內(nèi)的用電高峰、平峰、低谷時(shí)間在定時(shí)開(kāi)關(guān)中設(shè)定 ,并分別接通 3 種電表進(jìn)行計(jì)費(fèi)。電子式定時(shí)器在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中 和在微波爐、電飯鍋、洗衣機(jī)等電器中也有使用。 本設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種基于單片機(jī)的多用途定時(shí)器。它造價(jià)低，功能全，整體功能價(jià)格比高，配以小鍵盤(pán)和 LED 顯示器，它適應(yīng)各種場(chǎng)合的定時(shí)預(yù)警之用。而且設(shè)計(jì)巧妙，體積小，功能強(qiáng)，計(jì)時(shí)范圍大，用途廣泛，操作攜帶方便，是一種較理想的定時(shí)工具。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 論文研究?jī)?nèi)容 基于單片機(jī)的定時(shí)器電路包含了如下的功能模塊： 1， 以 STC89C52 為核心的 主控模塊 ； 2， 四位 LED 顯示模塊 ； 3， 電源供電模塊 ； 4， 鍵盤(pán)掃描模塊 ；5， 下載模塊 。 該系統(tǒng)利用單片機(jī) 的定時(shí)器定時(shí)，時(shí)間準(zhǔn)確、 穩(wěn)定、可靠，并可以利用單片機(jī)的功能很好地進(jìn)行時(shí)間的顯示、指示，輸出。原理簡(jiǎn)單，使用元器件少。而且成本低。用單片機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能。 論文結(jié)構(gòu)安排 第一章，前言。介紹了本課題研究的目的背景和本次論文的結(jié)構(gòu)框架。 第二章，整體方案設(shè)計(jì)。介紹了本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求和整體的方案設(shè)計(jì)。 第三章，硬件電路設(shè)計(jì)。介紹了本設(shè)計(jì)所需要的各芯片及接口連接。 第四章，軟件設(shè)計(jì)。介紹了所用到的軟件和各模塊的軟件流程圖。 第五章，設(shè)計(jì)調(diào)試。介紹軟件仿真調(diào)試與硬件調(diào)試。 第六章，總結(jié)。對(duì)本次設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些學(xué)習(xí)心得。 致謝。感謝指導(dǎo)老師和幫助我的同學(xué)。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第二章 整體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)控制的專用定時(shí)器。要求定時(shí)器可以實(shí)現(xiàn)三個(gè) 定時(shí) 時(shí)間的顯示，而且每個(gè)時(shí)間的初值都可以改變，獨(dú)立完成系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)，記錄開(kāi)發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題及解決方法，要有計(jì)算過(guò)程和原理圖，以及獨(dú)立的穩(wěn)定電源。 設(shè)計(jì)主要指標(biāo)參數(shù)： (1) 定時(shí)時(shí)間 1。 1s99s，可調(diào)。 (2) 定時(shí)時(shí)間 2。 1s99s，可調(diào)。 (3) 定時(shí)時(shí)間 3。 1min99min,可調(diào)。 (4) 每個(gè)時(shí)間的初始值、設(shè)定值 都可以 改變。 (5) 所有時(shí)間數(shù)字均可調(diào)。 (6) 用 LED 數(shù)碼管顯示剩余時(shí)間。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體方案 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求， 初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、顯示模塊、 鍵掃描電路模塊 、電源供電模塊、下載模塊等 組成。 設(shè)計(jì)采用 STC89 系列單片機(jī)，以 C 語(yǔ)言為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出多功能 定時(shí)器 。 時(shí)鐘計(jì)時(shí)的方案選擇 單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)。要想用單片機(jī)獲取時(shí)間這類非電信號(hào)的信息，必須使用時(shí)間芯片，將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出。如果轉(zhuǎn)換后的電流或電壓輸出是模擬信號(hào)，還必須進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，以 滿足單片機(jī)接口的需要。如果是數(shù)字信號(hào)就可以直接送往單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 方案一：比較傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)可以采用單片機(jī)內(nèi)部的晶振來(lái)產(chǎn)生脈沖，然后通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器經(jīng)過(guò)分頻產(chǎn)生秒脈沖，然后通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的顯示，這種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)是外圍器件少，電路簡(jiǎn)單清晰，電路焊接容易，出問(wèn)題的故障幾率小。但是這種方案需由軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)秒脈沖的產(chǎn)生，編程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，而且也不利于排故。另外由單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生的秒脈沖由于受到溫漂的影響和程序執(zhí)行時(shí)的延時(shí)的影響，而使的計(jì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不定的誤差，即使設(shè)計(jì)時(shí)間誤差補(bǔ) 償程序也很難實(shí)現(xiàn)提供準(zhǔn)確時(shí)間的功能。另外，這種電路設(shè)計(jì)方案的另外一個(gè)設(shè)計(jì)要求就是晶振的選擇要求晶振的振蕩頻率必須通過(guò)分頻得到秒脈沖。這種設(shè)計(jì)還有一個(gè)非常大的缺點(diǎn)就是如果