【正文】 .......................................................... 24 第六章 總結(jié) ............................................................................................................................... 25 致謝 ........................................................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 27 附錄 ........................................................................................................................................... 28 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第一章 緒論 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以單片機(jī)為控制核 心的電器產(chǎn)品，已經(jīng)用在人民生活的各個方面，而定時器作為一種常用部件，在機(jī)電一體的系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。由于使用了 DS1302 時鐘芯片，可以用定時器定 時來減少功耗，達(dá)到節(jié)能的效果。 一 本課題的研究意義 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，越來越多的電器產(chǎn)品進(jìn)入家庭，辦公地點等各場所。 近年來，飲水機(jī)、電熱水器等已經(jīng)成為辦公室與家庭的必備用品。 飲水機(jī)的耗能是不可想象， 一般情況下，飲水機(jī)一天的使用時間只有不到 10 個小時，更多的時間則是處于待機(jī)狀態(tài)， 不僅浪費電而且 飲水機(jī)反復(fù)加熱生成的千 “ 滾 ” 水 對人的身體健康也有較大的影響。 實際上 飲水機(jī) 需要進(jìn)行加熱的 時間只占到每周總時間的一半甚至三分之一，也就是說，飲水機(jī) 很多時候 在待機(jī)中白白 浪費電 。此外 電源專業(yè)人士反復(fù)提醒：長期通電的 電器 、 插座等 很容易因 為 過載、短路及雷擊而發(fā)生危險 ，引起一系列事故 。 二 定時器的發(fā)展現(xiàn)狀 定時器總的來說有兩種類型：一是基于模擬技術(shù)的傳統(tǒng)產(chǎn)品 ,這種定時器功能簡單 ,大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 盡管曾被廣泛應(yīng)用過 ,但已進(jìn)入淘汰之列；另一種就是基于數(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)的不斷研發(fā)和進(jìn)步 ,應(yīng)用在新一代產(chǎn)品上越來越廣泛 ,延伸到可以用于家電控制 ,還能做兒童電子玩具，還可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng) ,用于控制大型工業(yè)系統(tǒng) 。 目前定時器種類越來越多，應(yīng)用范圍越來越廣，特別是用于家用電器方面的定時器越來越受到歡迎。 三 本課題的基本任務(wù) （ 1）分析研究飲水機(jī)循環(huán)定時器的作用以及所需實現(xiàn)的功能，在 對設(shè)計要求充分了解的基礎(chǔ)上，選擇所需的硬件設(shè)備。 （ 3）根據(jù)原理圖完成硬件電路的焊接。 （ 5）根據(jù)軟件設(shè)計所需實現(xiàn)的功能，完善所編寫的程序，最終實現(xiàn)循環(huán)定時器的功能。當(dāng)?shù)诙€定時時間響應(yīng)后同樣通過繼電器切斷外圍電路，同時數(shù)碼管顯示正常時間，顯示電路也可作數(shù)字電子鐘實用。其主要有四個模塊電路組成： （ 1）按鍵電路總共設(shè)置了四個按鍵，按下第一個按鍵可以用于正常顯示模式和定時模式的切換；按下第二個按鍵可以用于定時設(shè)置確認(rèn)和閃爍位移位；按下第三個按鍵是閃爍位加 1；按下第四個按鍵是閃爍位減 1；第二個鍵和第三個鍵同時按下為 DS1302 初始化；第二個鍵和第三個鍵再次同時按下為設(shè)置是否循環(huán)定時；這樣可一確保用最少的按鈕實現(xiàn)最多的功能，方便實用。 （ 3）數(shù)碼管顯示電路采用 4位 1體數(shù) 碼管，用來顯示時間信號。 按鍵電路 DS1302 時鐘電路 數(shù)碼管顯示電路 STC89C52 繼電器控制電路 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第三章 飲水機(jī)定時器的硬件設(shè)計 一 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 （一）顯示電路 （圖 2） 如（圖 2）數(shù)碼管利用 PNP 的三極管驅(qū)動，利用兩組寄存器。數(shù)碼管顯示利用動態(tài)掃描，每次選中一個數(shù)碼管。 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp為段引腳， 4 分別表示四個數(shù)碼管的位。 二 繼電器控制電路設(shè)計 （一）繼電器控制電路 （圖 4）繼電器控制電路 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 如（圖 4）采用單片機(jī)通過一只作為電子開關(guān)的 PNP 型三極管來驅(qū)動繼電器，繼電器的開關(guān)完全由三極管的基極電平控制。反之三極管導(dǎo)通，繼電器因由電流流過而吸合，使外圍電路正常工作。 三 時鐘電路的設(shè)計 （圖 5）時鐘芯片與單片機(jī)的連接 如（圖 5） DS1302 與單片機(jī)的連接也僅需要 3個引腳 ： SCLK 串行時鐘引腳、 CE引腳、I/O 串行數(shù)據(jù)引腳， Vcc2 為備用電源，外接 晶振，為芯片提供計時脈沖。對 DS1302 操作時必須先對其初始化，然后分別讀出時、分、秒。 （一） DS1302 的功能 DS1302 是 DALLAS 公司 推出的具有涓流充電能力的低功耗實時時鐘電路，內(nèi)含一個帶 RAM 的實時時鐘，可以通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。 采用三線接口與 CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 廣泛應(yīng)用于傳真、大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 電話、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。數(shù)據(jù)在時鐘 SCLK 的上什沿串行輸入，前 8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸入數(shù)據(jù)。 四 總原理圖設(shè)計 其硬件原理圖如下： （圖 8）硬件原理圖 (一 ) 微處理器 STC89C52 單片機(jī)（ microcontriller,又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機(jī)。 STC89C52 是 一 種 帶 8K 字 節(jié) 閃 爍 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器（ FPEROMFlashProgramable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 COMS8的微處理器 ,俗稱單片機(jī)，該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。因此 STC89C52 是一種功能好，靈活性強(qiáng)且價格適宜的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用在很多控制領(lǐng)域方面。下面分別 敘述這些引腳的功能 （圖 9） GND 接地端 XTAL1 和 XTAL2 在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。 在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。 RST、 ALE/PROG 、 PSEN 和 EA /Vpp 當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 在對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條 MOVX 或 MOVC 指令期間， ALE 才會被激活。 但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外 部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 EA /Vpp(Pin31) 外部訪問允許端。然而要注意的是，如果保密位 LB1 被編程，復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存 EA 端的狀態(tài)。 /輸出引腳 ～ 、 ～ 、 ～ 、 ～ P0 端口（ ～ ） P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低 8 位） /數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。驗證時，要求外接上拉電阻。 P1 端口（ ～ ） P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 在對 Flash 編程和程序驗證時， P1 接收低 8 位地址。 P2端口（ ～ ） P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 在訪問外部程序存儲器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時， P2送出高 8 位地址。 在對 Flash 編程和程序驗證期間， P2 也接收高位地址和一些控制信號。 P3 端口（ ～ ） P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3口一除了作為一般的 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 2所示 : 端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD (表 1) P3 口還可用于接收一些 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。對于定時器的軟件設(shè)計要求能夠準(zhǔn)確，不能因為外界的條件變化或是自身的某些原因而出現(xiàn)偏差：還要能夠具有較高的靈活性，在編寫程序的時候，采用自頂向下的分析方法，將整個軟件系統(tǒng)劃分城若干個子系統(tǒng)，可以針對每一個子程序編寫程序。另外還要盡量做到設(shè) 置最少的控制端，能夠?qū)崿F(xiàn)最多的功能，做到既實用又方便。 （ 2）定時模式下能利用按鍵進(jìn)行正常模式與定時模式能相互切換，能夠利用按鍵組合設(shè)置 2 個定時時間。 （ 4）正常顯示時間時，若連續(xù)十分鐘沒有進(jìn)行任何按鍵操作，則數(shù)碼管會自動熄滅，而當(dāng)按下任意按鍵時，數(shù)碼管則會再次點亮并顯示當(dāng)前的時間。 //端口賦 1，以保證正確掃描按鍵 if(P1_0==0 ) //有鍵按下 { delay(80)。 //端口賦 1，以保證正確掃描按鍵 判斷按鍵是否響應(yīng) 初始化時間設(shè)置 DS1302 初始化 讀出 DS1302 中的時分秒 數(shù)碼管顯示 是否已設(shè)定時間 定時 2 是否顯示 定時 1 是否顯示 按鍵處理 負(fù)載電路斷開 負(fù)載電 路導(dǎo)通 YES YES YES No No No No YES YES 開始 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 if(P1_0==0) //去抖動 { wait()。 minute=min。} else if(P1_0==1) {flag[0]=1。second=sec。minute=min。} } } P1_3=1。 P1_3=1。 while(P1_3==0)。 minute=min。} else { flag[3]=!flag[3]。 minute=min。 } } } } 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 void ScanKey1(void) { P1_1=1。 P1_1=1。 if(P1_1==1) {flag[1]=1。second=sec。minute=min。} } } else flag[1]=0。 if(P1_2==0) { delay(80)。 if(P1_2==0) { wait()。minute=min。} else {flag[2]=2。second=sec。 } （ 1）如圖 10 其中初始化時間設(shè)置是對 DS1302 時鐘芯片的初始化的前提，其設(shè)置辦法是用兩個按鍵分別調(diào)節(jié)時和分，將時和分調(diào)節(jié)到需要調(diào)節(jié)的當(dāng)前時間后，將該數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，此時， DS1302 中的內(nèi)部時鐘則以剛剛設(shè)定的數(shù)據(jù)為起點，然后再通過讀操作把時間讀出來并顯示即可。 （ 3）整個軟件程序的編寫時本課題的一個大工程，占畢業(yè)設(shè)計比例最大，花費時間最多的。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 四 上電后設(shè)置流程圖 如下圖 11是對定時器接通 +5V電源后通電時按鍵處理操作流程的說明。 while(flag[0]==1) //設(shè)置定時時間 1 { ScanKey()。