【正文】 摘 要 本設(shè)計(jì)要求以單片機(jī)為核心主體， 完成最小系統(tǒng)板的設(shè)計(jì)與制作（通過 Protel軟件，對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，調(diào)試。生成 PCB板，再對元器件進(jìn)行排布，焊接。）之后要進(jìn)行初調(diào)試，證實(shí)電路板無誤后才能進(jìn)行下面的內(nèi)容。電路板完成后，在總程序基礎(chǔ)上通過編程設(shè)計(jì)家用多路定時(shí)控制器。本課程設(shè)計(jì)目標(biāo)： 具有正常數(shù)字鐘功能，包括時(shí)間校正，具有至少三路定時(shí)開關(guān)控制功能，每路定時(shí)時(shí)間可以任意設(shè)置。但重要的是要有一定的創(chuàng)新，因?yàn)榇讼到y(tǒng)還有很多值得開發(fā)的功能，單純的三路定時(shí)只是設(shè)計(jì)內(nèi)容的基本要求。 關(guān)鍵詞： Protel， 單片機(jī)， MCS51 多功能定時(shí)器 2 目 錄 摘要 .................................................................................................... 1 引言 .................................................................................................... 2 1 緒論 ................................................................................................ 2 系統(tǒng)背景 .......................................................................................................... 1 單片機(jī)技術(shù)及其發(fā)展特點(diǎn) .................................................................... 1 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用 ................................................................ 3 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與任務(wù) ........................................................................ 4 2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 5 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu) ................................................................................. 5 系統(tǒng)硬件單元電路設(shè)計(jì) ................................................................................. 6 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 6 復(fù)位電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 6 2. 按鍵電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 7 數(shù)碼管電路設(shè)計(jì) .............................................................................................. 8 、 數(shù)碼管的分類 ..................................................................................... 8 、 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng) 方式 ............................................................................. 8 系統(tǒng)硬件總電路 ........................................................................................... 14 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................... 10 系統(tǒng)軟件流程圖 ........................................................................................... 10 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析 ................................................................................ 11 實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備 ................................................................................... 11 測試結(jié)果分析 ............................................................................................... 11 結(jié)論 ....................................................................................................... 12 參考文獻(xiàn) ............................................................................................... 13 附錄 ....................................................................................................... 13 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 15 Abstract .................................................................................................. 25 致 謝 ................................................................................................... 25 多功能定時(shí)器 1 引 言 我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時(shí)的事 情，例如：印相或放大照片，需要定在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，洗衣機(jī)洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時(shí)間。完成這種定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時(shí)器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計(jì)的，這種定時(shí)器雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進(jìn)一步全自動(dòng)化。在電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，電子定時(shí)器一定會逐步取而代之，這是不言而喻的。 本文是基于 51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種用于控制家用電器的設(shè)計(jì)方案。 1 緒論 系統(tǒng)背景 單片機(jī)技術(shù)及其發(fā)展特點(diǎn) 早期的單片機(jī)（ Single Chip Microputer 單片微計(jì)算機(jī)）只是將 CPU 及計(jì)算機(jī)外圍功能單元（如 I/O 口、定時(shí) /計(jì)時(shí)器、 UART、 RAM、 ROM 等）集成在一塊芯片上。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及微處理器 (MPU)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)集成了更多的用于控制目的的功能單元（如高速 I/O口、 ADC、 PWM、 WATCHDOG、 I2CBus Inter IC Bus、 CAN Bus – Controller Area Network Bus 等），從而 成為嚴(yán)格意義上的單片微控制器（ Single Chip Microcontroller）。圖 11 所示的為 MCS—51 單片機(jī)片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖。 單片機(jī)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心部件，可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。單機(jī)應(yīng)用是指一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中只使用一個(gè)單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式；多機(jī)應(yīng)用是單片機(jī)在高科技領(lǐng)域應(yīng)用的主要模式。單片機(jī)的高可靠性、高控制功能及高運(yùn)行速度的 ―三高 ‖特點(diǎn)必然使得未來的高科技工程系統(tǒng)將采用 da單片機(jī)多機(jī)系統(tǒng)作為主要的發(fā)展方向。 圖 12 所示的為典型的單片機(jī)系統(tǒng)原理框圖。 多功能定時(shí)器 2 圖 11 MCS— 51 單片機(jī)片內(nèi)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)的生存周期相對于普通 CPU 而言非常之長，如 MCS8051 已超過 15 年。以某類單片機(jī)（如 8051/52）為核心，集成不同 I/O 功能模塊的新單片機(jī)系列層出不窮；而某些單片機(jī)更是突出了以功能分類的特點(diǎn)（如 Microchip 公司的 PIC 單片機(jī)）。 8 位、 16 位、 32 位單片機(jī)共 同發(fā)展也是當(dāng)前單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的另一特點(diǎn)。 單片機(jī)運(yùn)算速度越來越快，為提高單片機(jī)抗干擾能力和降低噪聲，盡量不采用提高時(shí)鐘頻率單一措施，而是通過調(diào)整單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)序、使用瑣相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)等技術(shù)，在不提高時(shí)鐘頻率的條件下，使運(yùn)算速度提高了很多。 多功能定時(shí)器 3 圖 12 典型單片機(jī)系統(tǒng)原理框圖 低電壓與低功耗是單片機(jī)技 術(shù)的發(fā)展的另一個(gè)特點(diǎn)。采用最新的集成電路制造技術(shù)，全靜態(tài)設(shè)計(jì)使時(shí)鐘頻率從直流到數(shù)十兆任選，使功耗不斷下降。 PIC單片機(jī)、 Motorola 的某些單片機(jī)等在這方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。 為提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機(jī)商家盡量采用低噪聲與高可靠性技術(shù)，在單片機(jī)內(nèi)部電路中采取了一些新的技術(shù)措施，如增加了抗 EMI 電路、增強(qiáng)了 WATCHDOG 的性能等。 為降低單片機(jī)產(chǎn)品的成本，廣泛采用掩膜（ Mask ROM）、一次編程（ OTPOne Time Programmable）和多次編程（ MTPMulti Time Programmable）單片機(jī)。過去成熟的單片機(jī)產(chǎn)品一般采用掩膜型單片機(jī)，由于掩膜需要一定的生產(chǎn)周期，而一次編程型單片機(jī)價(jià)格不斷下降，使得近年來直接使用一次編程完成最終產(chǎn)品制造更為流行。近年來，一次編程型單片機(jī)需量大幅度上揚(yáng)，為適應(yīng)這種需求許多單片機(jī)都采用了在片編程技術(shù)（ In System Programming）。未編程的一次編程芯片先焊在印刷板上，然后再其進(jìn)行編程，解決了批量寫一次編程芯片時(shí)容易出現(xiàn)的芯片與寫入器接觸不好的問題。編程 線與 I/O 線共用，不增加單片機(jī)的額外引腳。而多次編程向一次編程提出了挑戰(zhàn)，一些單片機(jī)廠商采用FLASH 存儲器作為程序存儲器（如 ATMEL 公司的單片機(jī)），可多次編程。 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片多功能定時(shí)器 4 機(jī)的蹤跡。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)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等 等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(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)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理 量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，