分段定时器课程设计

课程设计题 目 分段定时器 学生姓名 杨继斌 学号 1210064009 所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 电子信息科学与技术1201班 指导教师 宋卫星 _ _ 完成地点 实验楼 2014年10月21日 基于STC89C52RC分段定时器杨继斌(陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业1201班，陕西 汉中723001)指导老师:宋卫星 【摘要】：应用STC89C52RC单片机为核心，设计具备按键功能和数码显示功能的外围硬件电路。该定时器方便用了户对其的操作，最大时间能达到3段定时。 【关键词】：STC89C52RC，分段定时器 Based on the STC89C52RC Segment timeAuthor: Yan Jibin(Grade12,Class01, Major Electronic Information Science and TechnologyDepartment of Physics, shaanxi University of Technology, Hanzhong, 723000)Tutor: Song Weixing 【Abstract】：Application of STC89C52RC Single chip microcomputer as the core, with key design features and digital display peripheral hardware circuit functions.This timer is convenient for the customer to the operation, the maximum time can reach 3 section timing. 【Keywords】: STC89C52RC，Segment timer陕西理工学院课程设计论文目录1引 言11.1方案设计11.1功能要求11.1.2 电路设计方案确定22 硬件电路设计32.1 硬件设计功能32.1.1关于STC89C52RC的相关信息32.1.2按键电路42.1.3 数码管显示电路53 软件设计55 总结7参考文献8致 谢9附录1：程序清单10附录2：定时器原理图20附录3：实物展示20陕西理工学院课程设计论文 1引 言 随着时代的进步，电子行业的发展，定时器的应用也越来越广泛，主要用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。随着技术的发展，人们已不再满足于钟表原先简单的报时功能，希望出现一些新的功能，诸如日历的显示、闹钟的非接触式止闹、跑表功能、重要日期倒计时显示等，以带来更大的方便，而所有这些，又都是以数字化定时器为基础的。因此，研究实用定时器及其扩展应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，定时器具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。虽然现在市场上已有现场的倒计时定时器集成电路芯片出售，价格便宜，使用灵活，如果可以随意设置时、分、秒的输出，改变显示数字的大小等，并且由于集成电路技术的发展，特别是CMOS集成电路技术的发展，使定时器具有体积小、携带方便，但是这里介绍的实用定时器可以满足使用者的一些特殊要求，输出方式灵活、功耗低、计时准确、性能稳定、维护方便等优点。 实用倒计时定时器是一个时间控制系统，既能作为一般的时间显示器，也可作为一个定时控制器，驱动负载或显示信息，同时可以根据需要扩展其功能。在此设计研究过程中需综合运用所学的模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理与应用、电子系统设计等课程的知识，掌握实用倒计时定时器的设计、组装与调试方法，利用现代的电子系统设计、单片机等新电子技术以及现代的设计手段，系统地培养了综合设计、操作调试、故障处理的能力，达到综合素质以及创新能力的提高。 本次课程设计中采用单片机作为主要芯片设计倒计时控制系统。本系统的设计实用性强、设计灵活方便并且适合在任何条件下进行定时，所以设计意义较为深远。1.1方案设计1.1功能要求本设计应用STC89C52RC为核心，设计具备按键功能和数码显示功能的外围硬件电路，最大时间能达到3段定时。按键操作功能：1. 开始键：用途一：按下该键，电源和负载接通。用途二：当预约调时结束后按下该键，用电器将在设定时间到达后接通电源。2. 关闭键：按下该键，电源断。3. 预约键（调时）：第一次按下该键，可以对接通时间进行“秒”调整；第二次按下该键，可以对接通时间进行“分钟”调整，第三次按下该键，可以对接通时间进行“小时”调整。4. 加一键：如果调小时，每按下一次，“小时”加1，最大值到99；如果调分钟，每按下一次，“分钟”加1，最大值到59，如果调秒，每按下一次，“秒”加1，最大值到59。5. 减一键：如果调小时，每按下一次，“小时”减1，最小值到0；如果调分钟，每按下一次，“分钟”减1，最小值到0。如果调秒，每按下一次，“秒”减1，最小值到0。显示功能：6. 按键指示灯：只要有按键按下，该指示灯均会点亮。7. 电源接通指示灯：当负载和电源接通时，该灯熄灭；没有接通时，该灯闪烁（1S闪烁一次）。8. 六位共阴极数码管：前两位表示“小时”，后两位为“分”，最后两位表示“秒”。单片机接通电源时，数码管显示“-”；调“小时”时前两位数码管闪烁，调“分”时，后两位数码管闪烁,调“秒”时最后两位数码管闪烁。预约时间内，数码管以倒计时方式显示剩余时间。 1.1.2 电路设计方案确定综上要求所述,对此次作品的方案选定: 以单片机STC89C52RC为主控制器，采用单片机内部定时器定时、独立按键电路和LED数码管动态显示。本课题主要从以下三个方面入手： 一是实现按键功能，可以接通关闭电源并设定时间； 二是实现显示功能，显示设定时间；三是实现定时功能，当时间到达设定值时，通过指示灯显示表示； 设计的总体方案如图1.1.2所示，由单片机最小系统、LED数码管显示、按键电路组成。图1.1.2 2 硬件电路设计2.1 硬件设计功能2.1.1关于STC89C52RC的相关信息 CPU（微处理器）数据存储器（RAM） 片内为128个字节（52子系列的为256个字节）程序存储器（ROM/EPROM） 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。4个并行可编程的8位I/O口 P1口、P2口、P3口、P0口串行口1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式定时器/计数器中断系统特殊功能寄存器，共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区 图2.1.1 STC89C52RC引脚根据设计要求，选用STC89C52RC作为电路的控制核心。STC89C52RC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。STC89系列单片机具有ISP（在系统中可编程）功能和IAP(在应用可编程)功能，无需购买专用编程器，可以通过串行口直接下载用户程序。晶体振荡器频率为12MHz，这样单片机的机器周期恰好为1us。P0.0P0.7作为四位七段数码管的段码输出端，P1.0P1.3作为四位数码管（共阴极）的位码输出端。P2.0P2.5作为键盘信号的输出端。P3.6作为控制端信号的输出，控制继电器吸合与释放。 2.1.2按键电路图2.1.2 按键电路如图2.1.2所示，图中3个独立按键分别和P1.1P1.4相连接。2.1.3 数码管显示电路图2.1.3 数码管显示电路如图2.1.3所示，6位LED数码管作为显示器件，有共阳极和共阴极两种，在单片机应用系统中使用多位LED显示器时，为节省单片机的I/O口线，多采用动态扫描。由于本设计中采用的是6位LED共阴极数码管，动态扫描显示。 3 软件设计整套系统的运行都是基于8051内核指令控制运行的。由任务目标分析，采用中断处理方式设计程序流程图，如图3.1所示，主要程序见附录1。程序开始首先对按键变量和小时、分钟、秒变量进行定义，对共阴极数码管的段码（字型码）以一维数组方式定义。另外对延时函数、定时器初始化子函数、求按键子函数、按键处理子函数、计时子函数、显示子函数进行声明。 图3.1 (a) 主函数在定时器T0、T1初始化和外部中断0（）子函数中，规定定时器T0、T1的工作模式为方式1，定时时间为50ms。定时器工作在中断方式，即定时时间到，立即停止执行主函数，转而去执行中断服务函数。 图3.1(b) 定时器T0中断服务函数图3.1(c) 定时器T1中断服务函数图3.1 (d) 外部中断0中断服务函数在显示子函数中，上电复位后6位数码管显示“- - - - - -”。其中包括走时转换函数，负责将定时器走时数据转换为分钟的十位和个位，超过60分钟的数据再转换为小时的十位和个位。在计时子函数中，设置每50ms中断1次，软件计数器中计数值为1200时，时间为1分钟。分钟计数器计数值为60时，时间为1小时.。预约时间到，单片机P3.6引脚输出低电平，驱动三极管饱和导通，继电器的线圈中有电流经过，从而产生吸合动作，用电器接通电源，开始工作。 5 总结整个设计所实现的功能非常简单，归结为四个字：定时开关。所谓定时就是实现AT89C52的定时器精确定时到1秒的功能，整个显示部分实现了时显示、分显示和秒显示三部分，同时实现了键盘的相关键值功能。第 21 页 共 23页 参考文献1 谭浩强 著.C语言设计（第三版）清华大学出版社 2 王洪庆 主编.微型计算机控制技术 机械工业出版社 .2012.9 3 王静霞 主编. 杨宏丽 刘俐 副主编.单片机应用技术 C语言版电子工业出版社.20124朱定华.单片机原理及接口技术实验M.北京：北方交通大学出版社，20025何立民.MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京：北京航空航天大学出 .版社，1999.6李光.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994 7倪晓军.单片机原理与接口