【正文】 塊圖 控制器方案論證 方案一：用 PLC 做控制器， PLC 模塊上也可以集成定時 ，顯示電路等。 按鍵輸入模塊 電源 顯示模塊 控制器 蜂鳴器 輸出控制 3 方案二：采用單片機技術(shù)中的 STC89C52 型號單片機做控制器，由于單片機設(shè)計電路簡單，便于焊接。在這里我提出兩種方案。 LED 數(shù)碼管亮度高，醒目，電路設(shè)計簡單，占用資源少且信息量少，只需用驅(qū)動電路驅(qū)動即可。 LCD 具有明顯的優(yōu)點，工作電流低，故器件功耗很低，尺寸小，雖然字跡美觀，但字跡看起來不是很清 晰，沒有 LED 表現(xiàn)出來的那么好。 輸出控制模塊設(shè)計方案論證 交流控制接口電路 實現(xiàn)弱電控制強電，我首選兩種方案實現(xiàn)控制。缺點：成本高，控制相對復(fù)雜，容量小，功耗大，發(fā)熱嚴(yán)重 ，價錢高。 寄予從學(xué)習(xí)角度考慮我選擇價錢便宜的繼電器。 方案一： 獨立鍵盤控制，每個按鍵單獨占用一個 I/O 口線，每根 I/O 的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他的 I/O 接口線上的工作狀態(tài)。用于按鍵少的系統(tǒng)。 根據(jù)電路設(shè)計由于只用 4 個按鍵，我選用第一個方案。 圖 節(jié)能時控器具體模塊圖 獨立按鍵輸入 電源 LED 顯示 單片機 蜂鳴器 繼電器輸出 5 3 節(jié)能時控器的需求分析 可行性分析 可行性分析主要在技術(shù)可行性、經(jīng) 濟可行性、時間可行性、硬件和軟件的需求可行性上做一個概括的分析，分析節(jié)能時控器并實現(xiàn)其功能。這些技術(shù)已經(jīng)成熟，獲得廣泛的應(yīng)用，單片機方面，在學(xué)校期間學(xué)習(xí)過 51 系列單片機，并能進行編程、調(diào)試等對其有一定的操作能力，實現(xiàn)單片機控制沒有問題。在驅(qū)動數(shù)碼管顯示方面，我選用了 7 段數(shù)碼管 。在 技術(shù)方面可以實現(xiàn)電子定時器設(shè)計與實現(xiàn)。電容、電阻、數(shù)碼管、導(dǎo)線等等需要 10 元。在這里只需花費設(shè)備的磨損費用按 30 元算。 ：個人在比設(shè)期間需要生活費用，電費用，坐車費用等 ，合計 100 元。 時間 可行性 實現(xiàn)本系統(tǒng)設(shè)計要四階段，第一階段需要對 節(jié)能時控器 部分的知識有所深刻的了解及能達到應(yīng)用效果，對 7段數(shù)碼管的使用要明確，查閱資料需要兩個星期的時間：第二階段硬件電路設(shè)計部分將單片機技術(shù)、報警器報警技術(shù)，鍵盤輸入控制技術(shù)，數(shù)碼管顯示技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)單片機通過鍵盤，進行時間進行定時，定時控制 6 其他設(shè)備的電源。通過單片機的引腳，將這時間這些信號送給 LED 數(shù)碼管進行顯示定時時間 ，在通過報警器報警申明 定時到點，然后再用繼電器控制 LED 功率燈 。第三階段就是軟件部分，通過編程調(diào)試實現(xiàn)電子定時器能夠準(zhǔn)確的定時，軟件部分需要花費兩個星期的時間。 7 4 硬件設(shè)計 STC89S52 簡介 STC89S52 是 51 系列單片機的一個型號，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。 STC89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口線，AT89C52 可以按照常規(guī)方法進 行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 STC89S52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89S52 各引腳功能及管腳電壓 概述： AT89C52P 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負端。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 9 表 引腳功能 引腳號 功能特性 T2，時鐘輸出 T2EX（定時 /計數(shù)器 2） P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引 10 腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 器 0 和定時器 1： STC89S52 的定時器 0 和定時器 1 的 工作方式與 AT89C51 相同。它既可當(dāng)定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON（如表 3）的 C/T2 位選擇。定時器 2 由兩個 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。若在第一個機器周期中采到的值為 1，而在下一個機器周期中采到的值為 0，則在緊跟著的下一個周期的 S3P1 期間寄存器加 1。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。如 11 果 EXEN2=0，定時器 2 是一個 16 位定時器或計數(shù)器，計數(shù)溢出時，對 T2CON 的溢出標(biāo)志 TF2 置位，同時激活中斷。另外， T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的 EXF2 置位，與 TF2 相仿， EXF2 也會激活中斷。 自動重裝載（向上或向下計數(shù)器）方式：當(dāng)定時 器 2 工作于 16 位自動重裝載方式時，能對其編程為向上或向下計數(shù)方式，這個功能可通過特殊功能寄存器 T2CON（見表 5）的 DCEN 位（允許向下計數(shù)）來選擇的。當(dāng) DCEN 置位時，定時器 2 既可向上計數(shù)也可向下計數(shù)，這取決于 T2EX 引腳的值，參見圖 5，當(dāng) DCEN=0 時，定時器 2 自動設(shè)置為向上計數(shù)，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若EXEN2=0，定時器 2 為向上計數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時把 16 位 計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件預(yù)置。這個脈沖使 EXF2 置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。當(dāng) DCEN=1 時，允許定時器 2 向上或向下計數(shù)，如圖 所示。 T2EX 引腳為邏輯 “ 1” 時，定時器向上計數(shù)，當(dāng)計數(shù) 0FFFFH 向上溢出時，置位 TF2，同時把 16 位計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。當(dāng)定時 /計數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時，置位 EXF2 位。 12 圖 單片機電路圖 STC89S52 的 P0 口既做地址線也做數(shù)據(jù)線，使用片內(nèi)振蕩器接法，外接一個6MHZ 的晶振。 數(shù)碼管顯示器顯示原理 在單片機系統(tǒng)中，經(jīng)常用 LED（發(fā)光二極管）顯示器來顯示單片機系統(tǒng)的工作狀態(tài)，運算結(jié)果等各種信息。本設(shè)計中 LED 只需要顯示出 0～ 9 數(shù)字即可 。圖 和圖 分別是共陽極顯示和共陰極顯示。通過發(fā)光二極管位選和段選的不同組合，從而可顯示出 09 的阿拉伯?dāng)?shù)字以及其它能由這些筆畫段構(gòu)成的各種字符。 LED 數(shù)碼管 顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 分為共陰極和共陽極兩種顯示方式。使用時公共陽極接 +5V，這時陰極接低電平的發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，接高 電平的則不亮。使用時公共陰極接地，這時陽極接高電平的發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，接低電平的則不亮。一般小于 ， ~寸為雙管芯， 寸以上的為 3 個以上的管，因而它們的供電電壓不同，一般每個管芯的壓降為 2V左右。 驅(qū)動電路中的限流電阻 R 通常根據(jù) LED 的工作電流計算得到。 R通常取幾百Ω。共陽極是把 a,b,c,d,e,f,g 的 7 個發(fā)光二極管的正極連接在一起并接到 5V的電源上，其余的 7 個負極接到相應(yīng)的輸出端上。發(fā)光二極管的工作電流選取 10～ 25mA 之間即可，電流過小， 7段數(shù)碼管不亮，過大數(shù)碼管容易燒壞。 LED 數(shù)碼管顯示器的基本原理 為了顯示數(shù)字或符號，要為 LED 數(shù)碼管顯示器提供帶碼，因為這些代碼是為了顯示字形的，因此稱之為字形代碼。各數(shù)據(jù)位的對應(yīng)關(guān)系如表 所列。 數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 h(dp) g f e d c b a 15 表 LED顯示字形碼表 顯示字形 字形碼（共陽極） 字形碼（共陰極） 0 C0H 3FH 1 F9H 06H 2 A4H 5BH 3 B0H 4FH 4 99H 66H 5 92H 6DH 6 82H 7DH 7 F8H 07H 8 80H 7FH 9 90H 6FH 熄滅 FFH 00H 數(shù)碼管顯示方式： 靜態(tài)顯示： 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器各筆畫段都要獨占具有鎖存功能的輸出口線，CPU 把欲顯示的字形代碼送到輸出口上，就可以使顯示器顯示出所需的數(shù)字或符號。 靜態(tài)顯示法的優(yōu)點是顯示程序十分簡單，顯示亮度大。但靜態(tài)顯示也有其缺點，主要是占用的 I／ O 口線較多，硬件成本也較高。 動態(tài)顯示 動態(tài)掃 描顯示是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示方式之一。為了防止各個顯示器同時顯示相同的數(shù)字，各個顯示器的公共端 COM 還要受到另 16