【正文】 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 基于 STC89C52 單片機(jī)的 智能定時(shí)器 設(shè)計(jì) 摘要 ：定時(shí)器的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，同時(shí)定時(shí)器 的集成化受廣大消費(fèi)的喜愛， 因此得到了廣泛的使用。 定時(shí)器 是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì) “ 時(shí) ” 、 “ 分 ” 、 “ 秒 ” 數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。 定時(shí)器 的精度、穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式 定時(shí)器 。在這次設(shè)計(jì)中，我們采用 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒，以 24 小時(shí)計(jì)時(shí)方式，根據(jù)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理來進(jìn)行顯示，用 12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時(shí)器計(jì)數(shù)。在此次設(shè)計(jì)中，電路具有顯示時(shí)間的其本功能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的調(diào)整。 本 次 設(shè) 計(jì)定時(shí)器主 要通過單片機(jī)系統(tǒng)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)顯示在數(shù)碼顯示管和 LED燈上，從而實(shí)現(xiàn)的鬧鐘 、 整點(diǎn)報(bào)時(shí) 、 時(shí)間顯示 、 校對(duì)時(shí)間等一系列的的操作。 關(guān)鍵詞 ： 定時(shí)器； 單片機(jī)； STC89C52 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 目 錄 摘 要 ................................................................... 1 1 引 言 ................................................................. 1 ....................................................... 1 定時(shí)器的意義 ..................................................... 1 定時(shí)器 的應(yīng)用 ..................................................... 1 主要設(shè)計(jì)任務(wù) ..................................................... 2 2 整體設(shè)計(jì)方案 .......................................................... 3 定時(shí)器 的功能及設(shè)計(jì)要求 ........................................... 3 定時(shí)器 的實(shí)現(xiàn)形式 ................................................. 3 實(shí)現(xiàn) 定時(shí)器 計(jì)時(shí)的基本方法 ......................................... 4 3 定時(shí)器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................. 6 定時(shí)器 主控電路 CPU 的選擇 ......................................... 6 定時(shí)器主控電路最小應(yīng)用系統(tǒng) ...................................... 10 鍵盤及其接口 .................................................... 11 按鍵的去抖處理 ............................................ 11 定時(shí)器 按鍵電路 ............................................ 11 蜂鳴器電路 ...................................................... 12 數(shù)碼管顯示電路 .................................................. 13 4 定時(shí)器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................................. 16 主程序流程圖 .................................................... 16 中斷流程圖 ...................................................... 17 定時(shí)程序設(shè)計(jì) .................................................... 19 5 定時(shí)器的系統(tǒng)調(diào)試仿真與測(cè)試 ........................................... 20 調(diào)試 ............................................................ 20 仿真 ............................................................ 21 測(cè)試 ............................................................ 23 6 總 結(jié) ................................................................ 25 致 謝 .................................................................. 26 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 參考文獻(xiàn) ................................................................ 27 附件一：定時(shí)器電路圖 .................................................... 28 附件二：元器件清單 ...................................................... 29 附件三：源程序 .......................................................... 31 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1章 引 言 數(shù)字定時(shí)器的背景 20 世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時(shí)間對(duì)人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。 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。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)通過軟件方法來實(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。 單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛 的使用。 數(shù)字定時(shí)器的意義 定時(shí)器 是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí) 、 分 、 秒 。 數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置 ,廣泛用于個(gè)人家庭 、 車站 ,、 碼頭辦公室等公共場(chǎng)所 ,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用 ,使得數(shù)字鐘的精度 ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式 定時(shí)器 , 定時(shí)器 的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了 定時(shí)器 原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以 定時(shí)器 數(shù)字化為基 礎(chǔ)的。因此，研究 定時(shí)器 及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義。 數(shù)字定時(shí)器的應(yīng)用 數(shù)字定時(shí)器已成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵?，廣泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇場(chǎng)、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使定時(shí)器具有走時(shí)準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，它還用于計(jì)時(shí)、自動(dòng)報(bào)時(shí)及自動(dòng)控制等各個(gè)領(lǐng)域。 主要設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)需要完成的設(shè)計(jì)不僅僅是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)而已，更主要的是通過本次本次的設(shè)計(jì)更好的來回顧三年所學(xué)的知識(shí)，老師們的辛 勤奉獻(xiàn)自己究竟學(xué)到了什么，同時(shí)也是自己對(duì)自己即將結(jié)束的大學(xué)生活畫個(gè)句號(hào)，為即將來到的工作作出了是實(shí)際性的準(zhǔn)備，不僅僅是以往那種只學(xué)習(xí)書面知識(shí)而已，更多的是鍛煉自己實(shí)際操作的能力，也算是在進(jìn)入工作前給自己的一個(gè)啟發(fā)。然而就本次設(shè)計(jì)的定時(shí)器而言要完成的任務(wù)有 ： （ 1） 完成 硬件電路的設(shè)計(jì)，包括 數(shù)字鐘最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、按 鍵電路 、電源 電路 、 蜂鳴器電路、二極管指示燈和 LED 數(shù)碼管顯示 電路 。 （ 2）完成 軟件程序的編寫 和 編譯 ， 使系統(tǒng)具備如下功能 ： 時(shí)間顯示、 校對(duì) 時(shí)間、 鬧鈴 、報(bào)時(shí)等功能。 （ 3）完成 電路的模擬仿真。 （ 4）完成實(shí) 物 的焊接 及測(cè)試。 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 第 2章 整體設(shè)計(jì)方案 定時(shí)器的功能及設(shè)計(jì)要求 （ 1）通過單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器控制走時(shí)，準(zhǔn)確持續(xù)走時(shí)，調(diào)時(shí)不影響走時(shí)。 （ 2）在六個(gè)數(shù)碼管上顯示時(shí)、分、秒及兩個(gè)小數(shù)點(diǎn)。 （ 3）含有鬧鐘功能，可以選擇鬧鐘開關(guān)，可以設(shè)定鬧鈴時(shí)間。 （ 4）到達(dá)鬧鐘時(shí)刻蜂鳴器警報(bào)，可以關(guān)掉警報(bào)。 （ 5）當(dāng)時(shí)間到整點(diǎn)時(shí)，蜂鳴器會(huì)短響一聲，可以關(guān)掉報(bào)時(shí)。 定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)形式 利用單片機(jī)的智能性，可方便的實(shí)現(xiàn)具有智能定時(shí)器的設(shè)計(jì)。而且，微處理系統(tǒng)具有時(shí)鐘振蕩系統(tǒng)，利用系統(tǒng)時(shí)鐘并借助微處理器的定時(shí) /計(jì)數(shù) 器功能可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字定時(shí)器的功能。定時(shí)器電路主要由單片機(jī)（ STC89C52）主控電路、電源電路、按鍵控制電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器電路、以及二極管指示燈等幾個(gè)部分組成，它主要實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的顯示，以及對(duì)時(shí)、分、秒進(jìn)行調(diào)整，即實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí)的功能，其數(shù)字定時(shí)器系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖 21所示。 圖 21 數(shù)字定時(shí)器的系統(tǒng)框架 成都工業(yè)學(xué)院 通信工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 （ 1）顯示方案 方案一：靜態(tài)顯示就是 CPU 將要顯示的字或字段碼送到輸出口，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果 CPU 不去改寫它，它將一直保持下去；靜態(tài)顯示硬件開銷大，電路復(fù)雜，信息刷新速度慢。 方案二：動(dòng)態(tài)顯示則是一位一位的輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位（掃描）。對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次；動(dòng)態(tài)顯示耗能較小，但編寫程序較復(fù)雜。動(dòng)態(tài)顯示硬件連接簡單，信息刷新速度快。 由于本次設(shè)計(jì)是對(duì)時(shí)間進(jìn)行顯示，所 以在此選擇的是方案二，采用動(dòng)態(tài)顯示。 （ 2） 鍵盤方案 方案一：獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤的各個(gè)按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵獨(dú)立的與一根數(shù)據(jù)輸入線（單片機(jī)并行接口或其他芯片的并行接口）連接。獨(dú)立式鍵盤配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但每個(gè)按鍵必須占用一根接口線，在按鍵數(shù)量不多時(shí)，接口占用多。所以，獨(dú)立式按鍵常用于按鍵數(shù)量不多的場(chǎng)合。 方案二：矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤采用的是行列式結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。（當(dāng)數(shù)量接口為 8時(shí)，可以將 4 根接口定義為行線，另 4根定義為列線，形成 4*4鍵盤，可以配置 16個(gè)按鍵。） 由于本設(shè)計(jì)只用了 6 個(gè)按鍵 ，不需要采用矩陣式鍵盤，所以選擇第一種方案，采用獨(dú)立式鍵盤。 （ 3）計(jì)時(shí)方案 采用軟件控制： 利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，配合軟件定時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)，該方案能夠使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中容易實(shí)現(xiàn)，且節(jié)省硬件成本，因此本系統(tǒng)將采用軟件方法實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)。 實(shí)現(xiàn)定時(shí)器計(jì)時(shí)的基本方法 用 STC89C52 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0產(chǎn)生一秒的定時(shí)時(shí)間，作為秒計(jì)數(shù)時(shí)間，當(dāng)一秒產(chǎn)生時(shí)，秒計(jì)數(shù)加 1。 STC89C52 單片機(jī)的內(nèi)部 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，它既可以工作在 13 位定時(shí)方 式，也可以工作在 16 位定時(shí)方式和 8 位定時(shí)方式。只要通過設(shè)置特殊功能寄存器 TMOD，即可完成。定時(shí) /計(jì)數(shù)器何時(shí)工作也是通過 TCON 特殊功能寄存器來設(shè)置的。 在此設(shè)計(jì)