【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的顯示采用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式。5 軟件設(shè)計(jì)硬件電路一旦決定，可根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)編制軟件，并且決定它所應(yīng)達(dá)到的功能。本設(shè)計(jì)用了4位數(shù)碼管及4個(gè)按鍵，根據(jù)既定的目標(biāo)具有定時(shí)及時(shí)鐘的功能。程序應(yīng)在定時(shí)器工作的同時(shí)也要啟動(dòng)時(shí)鐘的時(shí)鐘工作。該系統(tǒng)顯示電路部分的控制信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)傳送部分，涉及的軟件部分較多,主要是P89V51RD2FN單片機(jī)[12]數(shù)據(jù)串接口通信及通信協(xié)議的程序設(shè)計(jì)。，通過(guò)鍵盤鍵入程序控制實(shí)現(xiàn)繼電器的吸合和上揚(yáng)，來(lái)控制電源插座通斷以實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制目的。，接腳4和接腳2導(dǎo)通，電源插座開(kāi)關(guān)可正常工作；當(dāng)鍵入定時(shí)程序控制定時(shí)后，接腳3和接腳5之間電平信號(hào)為0時(shí)，接腳4和接腳1導(dǎo)通，電源插座開(kāi)關(guān)關(guān)閉。此外如要擴(kuò)展功能，采用單片機(jī)C語(yǔ)言編程可實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示、時(shí)間校準(zhǔn)、溫度顯示和溫度上限報(bào)警、定時(shí)（鬧鐘）功能、跑表等各模塊。 對(duì)于P89V51的程序設(shè)計(jì)，由于所需實(shí)現(xiàn)的功能較簡(jiǎn)單，采用C語(yǔ)言編譯形式。編譯器采用Keil uVision2 [13]。Keil uVision2標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為8051微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了C語(yǔ)言環(huán)境，同時(shí)保留了匯編代碼高效，快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。Keil 編譯器可為人們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，C51已被完全集成到Keil的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器，Keil uVision2 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 主程序流圖 本系統(tǒng)的主程序工作過(guò)程是首先循環(huán)進(jìn)行四個(gè)數(shù)碼管的掃描顯示[14] (DISPLY段)，然后比較所有預(yù)置時(shí)間(COMP段)是否與當(dāng)前時(shí)間相等，如相等則轉(zhuǎn)向相應(yīng)處理程序。比較完成(或處理完成)后，再判斷有無(wú)按鍵(PP2段)按下，沒(méi)有則返回繼續(xù)顯示、比較、判斷；有按鍵按下則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序。按鍵轉(zhuǎn)移采用偏移量加表格跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移法(KEY段)。預(yù)置時(shí)間比較則采用逐一比較法，即對(duì)每一個(gè)預(yù)設(shè)的值都進(jìn)行比較，如果相等，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。在具體比較時(shí)(COMP1段)，首先比較TH值，如不相等，則直接轉(zhuǎn)出并置“時(shí)間到”標(biāo)志CCB為0，而如果TH、TM、TS全部對(duì)應(yīng)相等，則置該標(biāo)志為1，其軟件流程見(jiàn)下圖5－1所示。圖5－1主程序流程圖 圖5－2　中斷子程序流程圖程序用C語(yǔ)言編寫，定時(shí)和時(shí)鐘計(jì)時(shí)信號(hào)由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T1產(chǎn)生的毫秒級(jí)信號(hào)，中斷溢出后在RAM的40H單元中經(jīng)多次累加輸出1秒信號(hào)，作為計(jì)時(shí)的基本計(jì)數(shù)單元。待顯示的數(shù)據(jù)放在以下RAM單元中，(1)時(shí)鐘部分：46H→小時(shí)十位數(shù)，45H→小時(shí)個(gè)位數(shù)，44H→分鐘十位數(shù)，43H→分鐘個(gè)位數(shù)；(2)定時(shí)部分：4AH→分鐘十位數(shù)，49H→分鐘個(gè)位數(shù)，48H→秒十位數(shù)， 47H→秒個(gè)位數(shù)。通電后，程序初始化使4BH單元被置1，進(jìn)入了同時(shí)打開(kāi)定時(shí)器，時(shí)鐘開(kāi)始走時(shí)，顯示→12: 00，秒信號(hào)在41H中累加60次，向48H單元作加1運(yùn)算,這時(shí)數(shù)碼管將顯示→12:01，滿60分將向小時(shí)進(jìn)位而顯示→1:00。如果按動(dòng)“調(diào)時(shí)”、“調(diào)分”鍵即可調(diào)整時(shí)間。具體的主程序見(jiàn)附錄3。程序初始化后就進(jìn)入了“定時(shí)中斷”子程序，其程序流程圖見(jiàn)上圖5－2。一系列的運(yùn)算是在中斷產(chǎn)生后進(jìn)行的[15]，具體的中斷服務(wù)程序見(jiàn)附錄3。在程序計(jì)數(shù)運(yùn)算中，小時(shí)應(yīng)作12進(jìn)制或24進(jìn)制運(yùn)算、分鐘要作60進(jìn)制運(yùn)算；而定時(shí)工作時(shí)應(yīng)作99分鐘倒計(jì)時(shí)及的60進(jìn)制倒計(jì)時(shí)減運(yùn)算。6 制作與調(diào)試該系統(tǒng)所涉及的各部分硬件電路，總體的特點(diǎn)是：（1）電路原理簡(jiǎn)單，所用的器件均為常用器件；（2）由于路數(shù)較多，電路的規(guī)模較大，因此在制作中只做了8路。因此，應(yīng)合理布線，以降低焊接難度，降低出錯(cuò)率，同時(shí)防止干擾。 電路劃分與PCB的制作主板的制作與調(diào)試主板的制作稍微復(fù)雜一點(diǎn)。首先是制作印刷板，利用Protel99按照本文所示器件位置圖放置好元器件，然后手動(dòng)布線（雙面），太寬做出的板子太大，太窄無(wú)法進(jìn)行自制。繪好印制板圖后轉(zhuǎn)成BMP格式利用電腦刻字機(jī)鏤空（要用進(jìn)口的即時(shí)貼紙，不然容易斷開(kāi)），貼在雙面敷銅板上，就可以用FeCl3腐蝕了。具體的制作方法這里不再贅述，但最好在印制板布線時(shí)做個(gè)阻焊層，同時(shí)在即時(shí)貼上刻出來(lái)，當(dāng)板子制好清洗干凈后敷在上面，用淺綠色油漆或清漆噴上薄薄的一層，好看又防腐蝕。PCB的制作關(guān)鍵是布局和布線的問(wèn)題，而布局和布線不是截然分開(kāi)的，布局是為布線服務(wù)，布線為的實(shí)現(xiàn)布局的目標(biāo)。顯然，完成布局不是就不一定能布好線，布局只是布好線的第一步和最基礎(chǔ)的一步。接下來(lái)的問(wèn)題是跳線。跳線就要打亂原先畫好的原理圖。一個(gè)元件轉(zhuǎn)個(gè)方向就可能導(dǎo)致布線發(fā)生的改變，兩個(gè)或多個(gè)改變，就更麻煩了。布局過(guò)程中的應(yīng)在每一次改變方案之前就有了種種考慮，不但包括改變面談布局后的跳線問(wèn)題，甚至還包括不行之后的其它考慮都會(huì)在其中。反復(fù)的嘗試，得出一個(gè)合理的布局，盡量做到電路的走線最優(yōu)先、最簡(jiǎn)捷、最有效。制板中注意事項(xiàng)如下：1.模擬與數(shù)字電路合理分開(kāi)，普通信號(hào)線容易能以很簡(jiǎn)練的方式完成走線。2.高速信號(hào)線、主信號(hào)線可以得到最優(yōu)先、最簡(jiǎn)捷、最有效的走線。3.電源線在走向上容易形成合理的回路和分支。4 .熱設(shè)計(jì)合理，有利于系統(tǒng)日后工作中散熱納涼，發(fā)熱元件較合理地遠(yuǎn)離模擬電路且工作時(shí)不熏烤這些電路。5. 印刷板的制作特別要注意的是在布線時(shí)對(duì)220V市電進(jìn)入和輸出（包括中線）的線寬設(shè)計(jì)要寬一點(diǎn)（根據(jù)工作電流大小來(lái)定為好），還要注意市電與直流電源的隔離，以免在使用中造成觸電事故。 焊接元器件購(gòu)回后應(yīng)先進(jìn)行預(yù)處理（引腳打磨、上焊錫），然后逐一焊接。在焊接MCU和其它集成電路時(shí)應(yīng)使用有良好接地的烙鐵（斷電焊接也可），以免被擊穿。由于雙面印刷板存在一個(gè)穿孔問(wèn)題，器件引腳穿過(guò)后，兩面都要點(diǎn)上焊錫；如只是過(guò)孔，可用細(xì)銅線穿過(guò)并在兩面焊接后剪掉即可。在印刷板制作良好，連線沒(méi)有不應(yīng)有的開(kāi)路或短路，且焊接沒(méi)有虛焊的情況下，不用調(diào)試即可正常工作。焊接前應(yīng)熟悉各芯片的引腳，焊接時(shí)參照電路圖，仔細(xì)地連接引腳。按照以下原則進(jìn)行焊接：（1）先焊接各芯片的電源線和地線，這樣確保各芯片有正確的工作電壓；（2）同類的芯片應(yīng)順序焊接，在一片焊接并檢查好之后，其他的同類芯片便可以參照第一片進(jìn)行焊接。這樣便可大大節(jié)省時(shí)間，也可降低出錯(cuò)率。本設(shè)計(jì)調(diào)試通過(guò)硬件中的串口接口通信和USB接口連接微機(jī)，采用Keil uVision2調(diào)試。uVision2包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(kù)(device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來(lái)滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。uVision2編輯器它包含了所有用戶熟悉的特性，彩色語(yǔ)法顯像和文件辯識(shí)都對(duì)C源代碼進(jìn)行和優(yōu)化。它可以在編輯器內(nèi)調(diào)試程序，能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。 (模式控制開(kāi)關(guān))，(操作控制開(kāi)關(guān))，(執(zhí)行加鍵)，(執(zhí)行減鍵)。這四個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)通過(guò)軟件設(shè)計(jì)模式控制端可控制時(shí)鐘顯示（case 0），時(shí)鐘校準(zhǔn)(case 1)，跑表顯示（case 2），定時(shí)（鬧鐘）設(shè)定（case 3），顯示溫度（case 4）。其中定時(shí)（鬧鐘）操作，顯示溫度，跑表顯示能，只需在軟件編程時(shí)相應(yīng)加入相應(yīng)的程序，并在硬件電路中相應(yīng)接入熱敏電阻和蜂鳴器即可。當(dāng)然譬如年月日、農(nóng)歷、星期的計(jì)算（如大月小月、閏年、閏月等）分別匯編相應(yīng)的子程序插入也可實(shí)現(xiàn)。7 結(jié) 論本設(shè)計(jì)方案達(dá)到了任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)開(kāi)關(guān)電源插座的定時(shí)，時(shí)間顯示的電子鐘功能，實(shí)現(xiàn)了于今一種較為先進(jìn)且簡(jiǎn)單實(shí)用的節(jié)約能源模式的展望。但設(shè)計(jì)中有下面幾個(gè)問(wèn)題需要注意：（1）由于220V強(qiáng)電輸入，在焊接及調(diào)試電路時(shí)要非常小心；（2）前端220V交流輸入后經(jīng)LM7805穩(wěn)壓后輸出5V，誤差較大；（3）設(shè)計(jì)中選用的單片機(jī)P89V51所用的工作電源是連接計(jì)算機(jī)USB接口的5V電源，如需做成市場(chǎng)上的成品，這一點(diǎn)還需要改進(jìn)；（4）由MCU 控制的譯碼采集和串行傳送也調(diào)試實(shí)現(xiàn)（通過(guò)與計(jì)算機(jī)的串口相連，用“串口調(diào)試程序”調(diào)試），信號(hào)處理電路通過(guò)串口連接到計(jì)算機(jī)，應(yīng)用參考書上設(shè)計(jì)的“定時(shí)匯編程序”軟件進(jìn)行總體調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘的顯示和定時(shí)。由于時(shí)間、水平和經(jīng)驗(yàn)有限，在硬件的調(diào)試、軟件編碼及抗干擾等方面仍有不足之處，有改進(jìn)的余地，比如電路規(guī)模的精簡(jiǎn)，其他的保護(hù)電路，抗干擾處理。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我來(lái)說(shuō)，既是一次機(jī)遇，又是一次挑戰(zhàn)。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，通過(guò)自己的實(shí)踐，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。通過(guò)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)也使我了解到書本知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的差別。在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多的問(wèn)題，這都需要我對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，并一步一步地去解決它。致謝在這幾個(gè)月的時(shí)間里，從對(duì)課題的理解，方案的設(shè)計(jì)，到電路的制作，再到論文的寫作，中間有著自己的努力，更有著老師和同學(xué)的關(guān)心和巨大的幫助。感謝胡體玲老師在很忙的情況下，為我講解課題的要點(diǎn)，引領(lǐng)設(shè)計(jì)的思路。她對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我由衷地敬佩。感謝馮世柱和孫海連同學(xué)給予我無(wú)私的幫助，他們對(duì)我所遇到的難題的解答讓我受益匪淺。感謝楊老師對(duì)我們的關(guān)心照顧。感謝母校和老師們?cè)诖髮W(xué)四年中對(duì)我的培養(yǎng)。參考文獻(xiàn)[1] 魏軍丞. 用單片機(jī)制作的定時(shí)開(kāi)關(guān)控制器. 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[15] 80C51 8bit 。附 錄附錄1 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖附錄圖1 80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 引腳功能介紹1．電源：Vss(20腳):接地；VCC（40腳）: 主電源+5V。2. 時(shí)鐘:XTALXTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 XTAL1（19腳）:接外部晶體的一端。在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該端引腳必須接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2（18腳）: 接外部晶體的另一端。在片內(nèi)它是一個(gè)振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率是晶體振蕩頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸浮。3. 控制線:控制線共有4根。（1）ALE/PROG（30腳）:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖； ① ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址； ② PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。（2）PSEN（29腳）:外ROM讀選通信號(hào)。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出負(fù)脈沖作為存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在向片外存儲(chǔ)器取指令期間，PSEN信號(hào)在12個(gè)時(shí)鐘周期中兩次生效。不過(guò)，在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效PSEN信號(hào)不出現(xiàn)。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。我們根據(jù)PSEN、ALE和XTAL2輸出端是否有信號(hào)輸出，可以判別80C51是否在工作。（3）RST/VPD（9腳）:復(fù)位/備用電源。① RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端；② VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。（4）EA/Vpp（31腳）:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。① EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。80C51單片機(jī)ROM尋址范圍為64KB，其中4KB在片內(nèi)，60KB在片外(80C31芯片