毕业设计基于单片机的电源开关的定时控制
目录第1章 绪论11.1 单片机发展背景及意义11.1 单片机国内外研究概况2 1.2本论文主要研究内容4第2章 51单片机基本原理62.1 MCS-51单片机的组成原理72.2 MCS-51单片机的引脚功能72.3 中断112.4 定时器与计数器152.5本章小结17第3章 系统总体设计方案183.1 采用STC89C52为核心的单片机控制方案183.2方案图183.3 数码管183.4 硬件电路设计203.5 数码管显示电路203.6 设定时间电路设计223.7 继电器控制电源电路233.8 本章小结25第4章 软件设计264.1 定时控制软件总体设计254.2 键盘输入程序设计254.3 显示子程序设计254.4中断程序设计25第5章 系统调试分析305.1 系统调试305.2 系统调试结果305.3 本章小结30结论32参考文献33致谢34附录1 软件设计程序35附录2 设计原理图40附录3 系统设计PCB图41 / 文档可自由编辑打印第1章 绪论1.1单片机发展背景及意义51系列单片机属于总线型单片机，具有硬件架构完整、功能强大、技术成熟、通用性强、可外部扩展、配套芯片齐全、集成开发环境好、实用子程序丰富以及价格低廉等一系列优点，无论是实际工程应用，还是学习单片机原理及其应用技术，51系列单片机都是理想的选择。在社会生活和生产的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会和单片机扯上关系。无论是从简单到复杂，还是从空中、地面到地下，凡是能想到的地方几乎都有使用单片机的需求，并且达到许多与人方便的操作。尽管现在单片机在社会上的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目。因此，单片机的应用依然大有想象和拓展空间。本次设计采用的是总线型结构的单片机，总线型结构的单片机可以减少不同之间信息传送线的条数，从而使信息传送规格整齐，提高了整机的可靠性。采用总线结构以后，存储器、输入输出等外部设备都通过专门的接口电路独立的挂在总线上，因而使得单片机可扩充能力强，使用方便灵活。另外，还可根据不同的需要增加存储器的容量或增添外部设备，也可以根据不同的需要组成各种专用的单片机，例如专用教学机等。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等4。但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。单片微型计算机简称单片机，它因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器 CPU(Central processing unit)、随机存储器RAM（Random access memory）、只读存储器ROM（Read only memory）、中断系统、定时器计数器以及 IO（Input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片， 但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性11。单片机主要应用与控制领域，用以实现各种测试和控制功能， 为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器 MCU（Micro controller unit）。在国际上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯与“单片机”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 EMCU（Embedded micro controller unit）。单片机根据控制应用的需要分为通用单片机和专用单片机。其中通用单片机是一种基本芯片，内部资源丰富、性能全面、适用性较强，用户可根据自己的需要，以其为控制核心，配以不同的外围电路设计成不同的单片机应用系统；专用单片机是针对性特别强，具有结构的最简化、资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化的特点。1、 单片机与单片机系统单片机通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生产的，在它上面集成的是一些作为基本组成部分的运算器电路、控制器电路、存储器、中断系统、定时器/计数器以及输入/输出口电路等。但一个单片机芯片并不能把计算机的全部电路都集成到其中，例如组成谐振电路和复位电路的石英晶体、电阻、电容等，这些元件在单片机系统中只能以散件的形式出现。此外，在实际的控制应用中，常常需要扩展外围电路和外围芯片。从中可以看到单片机和单片机系统的差别：单片机只是一块芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。1.2 单片机国内外研究概况(1)、单片机的产生电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即常说的第一代、第二代、第三和第四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展：一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的。(2)、单片机的发展单片机出现的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生和发展大体上同步，也经历四个阶段：第一阶段（19711974年）1971年11月，Intel公司推出4位微处理器Intel 4004，并配有RAM,ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计算机。1972年4月，Intel公司又推出8位微处理器Intel 8008。这些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕2。 第二阶段（19741978年）：初级单片机阶段以Intel公司MCS-48为代表，这个系列的单片机内集成了8位CPU，若干并行I/O，8位定时器/计数器，容量有限的RAM和ROM，寻址范围不大于4K，且无串行口，简单的中断处理功能。第三阶段（19781983年）：高性能单片机阶段以Intel公司MCS-51系列为代表，与此同时，Motorola公司推出6801、Zilog公司推出Z8、Rokwell公司推出6501、6502等。此类单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，16位C/T，片内RAM，ROM容量加大，且寻址范围可达64K字节，有的片内还带有A/D转换器接口。 第四阶段（1983年）：8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段 在此阶段，一方面发展16位单片机及专用单片机，另一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，以满足不同的用户需要。纵观单片机近 30 年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路简 单化以及片内存储器容量增加的方向发展。但其位数不一定会继续增加，尽管现在已经有了 32 位单片机，但使用的并不多。所以今后的单片机将是功能更强、集成度和可靠性更高而功耗更低、以及使用更方便等特点2。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。单片机应用领域单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等多个领域，为各个领域的快速发展做出了巨贡献。大致可分为如下几个范畴：1、在智能仪器仪表的应用单片机具有体积小、功耗低、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2、在家用电器中的应用当前，家用电器产品的一个重要发展趋势就是不断提高其智能化程度，而家电智能化的进一步提高就需要有单片机的参与，例如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电视机和音像视频设备等。通过单片机控制的智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，进一步改善我们的生活质量，把我们的生活变的更加丰富多彩。3、在工业控制中的应用工业技术中，无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都需要要有单片机的参与。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统等。在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的综合技术中，单片机将发挥越来越大的作用。4、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5、单片机在医用设备、军用领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。军事装备方面 科技强军、国防现代化离不开计算机，在现代化的飞机、军舰、坦克、大炮、导弹火箭和雷达等各种军用装备上，都有单片机深入其中。6、单片机在汽车设备领域中的应用 单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统等等。此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。单片机的生产厂家和机型Intel(美国英特尔) 公司：MCS-48，MCS-51 系列；Microchip（美国微晶）公司：PICI6XX，PIC54CXX 系列；Zilog(美国齐洛落)公司：ZS 系列及SUPER8； Fairchild（美国仙童）公司：FS 系列和 3870 系；Motorola（美国摩托罗拉）公司： NEC（日本电气）公司：Ucom87,uPD7800 系列；Hitachi（日本日立）公司：HD6301，HD6305，HD63L05 系列；ATMEL 公司：AT89C51系列；PHILIPS：87LPC 系列；Cygnal：C8051F0 系列等。1.2论文主要研究内容以AT89C52系统单片机为核心器件，组成一个定时控制电源开关秒数的倒计时系统，即初值为9999秒以内任意秒数，以一秒的速度进行倒计时。系统有4个LED数码管显示器，选择低四位分别显示千位、百位、十位、个
