【正文】 ，因此我們設(shè)計(jì)的語音功能如果經(jīng)過改變，將此功能設(shè)計(jì)為定時(shí)時(shí)間到的語音提示將會更具有 實(shí)際應(yīng)用性。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 29 頁 共 36 頁 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)為一 智能插座 控制系統(tǒng)，由 AT89C2051單片機(jī)， 時(shí)鐘芯片 DS1302， 復(fù)位 電路， 數(shù)碼管顯示 電路、 語音電路、 鍵盤 控制 以及晶振電路組成。在進(jìn)行手工匯編時(shí)，要特別注意轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、查表指令。 （ 2） 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法： 1． 交叉匯編：用 IBM PC/XT 機(jī)對 MCS— 51 系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時(shí)，可借助 IBM PC/XT 機(jī)的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到 PC 機(jī)，生成 MCS— 51 HEX 目標(biāo)代 碼和 LIST文件。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。預(yù)置時(shí)間比較則采用逐一比較法， 即對每一個(gè)預(yù)置值進(jìn)行比較， 如相等則做相應(yīng)處理。設(shè)置定時(shí)器 T0 工作于 16 位計(jì)數(shù)器模式，并賦初值 TH0＝ 0DCH， TL0＝ 00H，關(guān)閉外部中斷和串行口中斷，時(shí)間計(jì)數(shù)器 TS、 TM、 TH清 0，所有預(yù)置時(shí)間存儲區(qū)全部賦值 FFH，至此所有初始化 工作完成。系統(tǒng)產(chǎn)生中斷后， 首先保存 ACC 和 PSW 的值，然后為 T0 重裝初值，判斷中斷次 數(shù)是否小于 100，是則轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)，反之則為秒計(jì)數(shù)器加 1，秒計(jì)數(shù)器如果大于 59，則為分計(jì)數(shù)器加 1， 同時(shí)秒計(jì)數(shù)器清 0。其軟件流程圖如 51所示。 雖然蜂鳴器的控制和 LED的控制對于單片機(jī)是一樣的，但在外圍硬件電路上卻有所不同，因?yàn)榉澍Q器是一個(gè)感性負(fù)載，一般不建議用單片機(jī) I/O口直接對它進(jìn)行操作，所以最好加個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管，在要求較高的場合還會加上 3保護(hù)二極管。蜂鳴器一般用于一些要求不高的聲音報(bào)警及按鍵操作提示音場合。自位驅(qū)動(dòng)模塊三部分組成。 （ 3） LED 驅(qū)動(dòng) 74ls273是帶有清除端的 8D觸發(fā)器，只有在清除端保持高電平時(shí)，才具有鎖存功能，鎖存控制端為 11腳 CLK，采用上升沿鎖存。 CPU向字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有顯示器接受到相同的字型 碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮取決于 COM端，而這一端是由 I/O口控制的可以自行決定何時(shí)顯示哪 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 23 頁 共 36 頁 一位。 數(shù)碼管顯示可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。對單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。在控制字指令輸入后的下一個(gè) SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（ 0位）開始。 7 6 5 4 3 2 1 0 1 RAM A4 A3 A2 A1 A0 RD C k WR 表 （ 4） 。 4） 讀寫時(shí)序說明 DS1302是 SPI 總線驅(qū)動(dòng)方式。 讀地址 寫地址 數(shù)據(jù)范圍 C1h C2h 00FFh C3h C4h 00FFh C5h C6h 00FFh 控制寄存器（ 8Fh、 8Eh）的位 7是寫保護(hù)位（ WP），其它 7位均置為 0。在 12小時(shí)模式時(shí)，位 5 是，當(dāng)為 1時(shí)，表示 PM。該引腳有兩個(gè)功能：第一， CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?SCLK始終是輸入端。如果在傳送過程中RST置為低電平 ，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 X1和 X2是振蕩源，外接 。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。采用三線接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或 RAM數(shù)據(jù)。 圖 鍵盤電路 （ 2） 獨(dú)立式按鍵工作原理 用 I／ O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根 I／ O口線，每根 I／ O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他 I／ O口線的工作狀態(tài)，即一個(gè)按鍵對應(yīng)著－個(gè)端口輸入，每一個(gè)按鍵都有一個(gè)按鍵電路來判斷其是否按下。 方案二 ： 獨(dú)立鍵盤，如圖 所示。提高了單片機(jī)的工作效率。 這里繼電器由相應(yīng)的 S8050 三極管來驅(qū)動(dòng)，開機(jī)時(shí)，單片機(jī)初始化后的 為高電平，＋ 5 伏電源通過電阻使三極管導(dǎo)通，所以開機(jī)后繼電器始終處于吸合狀態(tài)，如果我們在程序中給單片機(jī)一條： CLR 的指令的話，相應(yīng)三極管的基極就會被拉低到零 伏左右，使相應(yīng)的三極管截至，繼電器就會斷電釋放，每個(gè)繼電器都有一個(gè)常開轉(zhuǎn)常閉的接點(diǎn)，便于在其他電路中使用 。 這就是三極管的開關(guān)作用 。 上面的 Vcc就是水池 ,繼電器是一個(gè)水輪機(jī) ,下面的 GND是 比水池低的任何一 。 首先的 ,里面的三極管很重要 。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。對外接電容 C1,C2雖然沒有嚴(yán)格要求，但 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 14 頁 共 36 頁 電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性！ 因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 30μ F。圖 復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST引腳上有一個(gè)高電平并維持兩個(gè)機(jī)器周期（由于一個(gè)機(jī)器周期包含 6個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)是 2個(gè)振蕩周期，所以也就是 24個(gè)振蕩周期），則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 說明幾點(diǎn)： （ 1）編程期間 被拉低來指示 RDY/BSY； （ 2）單片擦除需要 10ms的 PROG； RDY/BSY PROG VCC XTAL1 GND RESET 89C2051 PGM DATA P1 VIH/VPP +5V PGM DATA VIH +5V VIH XTAL1 RESET GND 89C2051 P1 圖 （ c） 編程電路 圖 （ d） 校驗(yàn)電路 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 12 頁 共 36 頁 （ 3）內(nèi)部 EEPROM 地址計(jì)數(shù)器在 RESET的上升沿復(fù)位到 000H，并由 XTAL1引腳正脈沖執(zhí)行計(jì)數(shù)。 表 （ b） AT89C2051單片機(jī) 編程模式 表 LB1 U P U U P P LB2 加密功能 無加密功能 禁止對 Flash再編程 禁止對 Flash再編程，還禁止程序校驗(yàn) U 模式 寫入代碼數(shù)據(jù) 讀出代碼數(shù)據(jù) 寫加密位 LB1 寫加密位 LB2 芯片擦除 讀信號字節(jié) RESET 12V 12V 12V 12V H H H H H H H H H H H H H H H H L L L L L L L L L L L L 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 11 頁 共 36 頁 注：①內(nèi)部 EPROM的計(jì)數(shù)器在 RESET的上升沿復(fù)位到 000H，并由 XTAL1，引腳正脈沖執(zhí)行計(jì)數(shù)； ②片擦除需要 10ms的 PROG脈沖； ③編程期間 被拉低來指示 RDY/BSY. c. AT89C2051 單片機(jī)的 片內(nèi) Flash 存儲器編程步驟如下： ①上電次序是在 VCC、 GND引腳加工作電壓， RESET、 XTAL1引腳接到 GND,懸浮其它引腳，等待大于 10ms以上時(shí)間； ②在 RESET、 引腳加高電平； ③在 、 、 、 ； ④經(jīng) — 對 000H單元加入數(shù)據(jù)字節(jié)； ⑤升高 RESET 到 12V激活編程； ⑥使 ，編程一個(gè)字節(jié)或加密位； ⑦校驗(yàn)已被編程數(shù)據(jù)，使 RESET從 12V 降到邏輯電平“ H”并設(shè)置 — 正確的電平，可以在 P1口輸出數(shù) 據(jù)； ⑧進(jìn)行下一地址單元的字節(jié)編程，在 XTAL1 加一脈沖，使地址計(jì)數(shù)器加 1，在 P1口加入編程數(shù)據(jù)。 a． Flash存儲器加密位 AT89C2051單片機(jī)有 2個(gè)加密位，可以編程（ P）或不編程（ U）以獲得不同的加密功能。數(shù)據(jù)存儲的范圍是（ 00H— 7FH），堆棧操作時(shí)亦應(yīng)加以注意。 由于 ROM空間為 2KB，所以，對于跳轉(zhuǎn)指令要注意轉(zhuǎn)移的目的地址范圍（ 000H—128 8 RAM RAM 地址寄存器 AR SP 中斷控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器串行 I/O口 P3口 P1口 …..。通過在單塊芯片上組合通用的 CPL1和閃速存儲器 ,ATMEL AT89C2051 是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī) ,它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。 6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。T/VPP 1 XTAL2 4 (INT0) 6 (INT1) 7 (TO) 8 (T1) 9 GND10 XTAL1 5 (TXD) 3 VCC 20 VCC 19 18 17 16 15 11 12 (AIN2) 13 (AIN1) 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 8 頁 共 36 頁 5. RST：復(fù)位輸入。用作輸入時(shí) ,被外部拉低的 P3口引腳將用上拉電阻而流出電流 (IIL)。 4. P3口： P3口的 ～ 、 I/0引腳。 P1口輸出緩沖器可吸收 20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng) LED顯示。 3. P1口： P1口是一 8位雙向 I/O口。 直接 LED驅(qū)動(dòng)輸出 15 根可編程 I/O 引線 ～ 6V的操作范圍 單片機(jī)的基本 性能及結(jié)構(gòu) AT89C2051 主要性能 AT89C2051是 ATMEL公司生產(chǎn)的帶 2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器 (EEPROM)的 8位單片機(jī) ,它具有如下主要特性： 第二， AT89C2051 片內(nèi)含有 2K字節(jié)的 Flash 程序存儲器， 128字節(jié)的片內(nèi) RAM。 （ 6）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。 （ 4）工業(yè)自動(dòng)化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。 （ 2）辦公自動(dòng)化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。 低價(jià)格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。 有的單片機(jī)針對某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng) 用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖?外部設(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 在設(shè)計(jì)時(shí)要注意的是電路控 制模塊要足夠小，選擇好相應(yīng)的器件，以方便地進(jìn)行安裝。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始暫停得功能。因此對于智能插座的設(shè)計(jì)可以理解為設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)構(gòu)成的定時(shí)器 。硬件包括 :主機(jī)、外部設(shè)備、編碼器和譯碼器、鍵盤按鈕和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 、開關(guān)量輸入和輸出通道、接口電路和電源。而由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)正是其中相當(dāng)重要的一項(xiàng)。 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 （論文） 第 3 頁 共 36 頁 3 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì)及分析 微機(jī)控制系統(tǒng)介紹 微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)測控系統(tǒng)，即由微型機(jī)與其它器件和裝置適當(dāng)連接起來的所謂硬件，在軟件的操作下協(xié)調(diào)運(yùn)行執(zhí)行預(yù)定的測量或控制任務(wù)。 本設(shè)計(jì)的市場前景 使用 單片機(jī)技術(shù)完善現(xiàn)有插座功能 ，滿足人 們 的需求，目前市場還沒有出現(xiàn)這個(gè)產(chǎn)品，很有競爭力。 采用數(shù)碼管顯示技術(shù)，準(zhǔn)確顯示定時(shí)時(shí)間，使用更加方便 。在車庫充電完成需要下樓拔掉電源或因時(shí)間長久忘記切斷電源等等，帶來一些不便。 由單片機(jī)為核心的控制器控制現(xiàn)在排插 其主要 特點(diǎn) ： 具有定時(shí) 。因此研究智能插座有很大的實(shí)用意義。 2 課題研究背景 智能插座的現(xiàn)狀 智能插座控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：目前市場上的排插功能太簡單，有時(shí)滿足不了人們需要！比如我們經(jīng)常遇到的就是電動(dòng)車充電問題，電動(dòng)車充電時(shí)間通常是 8個(gè)小時(shí)左右，太長則容易損耗電池，太短則充不滿，如果在晚上充電，又經(jīng)常不想從家里出來到車庫去給車充電，或者白天充電了，晚上不想下車庫或者忘了拔電等等，造成很大的不方便。 單片微