智能电子计时器系统毕业论文(编辑修改稿)

智能电子计时器系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX@DPTR 指令）时，P2口送出高 8 位地址数据。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和其它控制信号。 P3 口： P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I／ 0 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入“ l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 P3 口更重要的用途是它的第二功能， P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 如下表 22所示： 表 22 P3口的特殊功能 端口引脚 第二功能 RXD (串行输入口 ) TXD (串行输出口 ) INT0 (外部中断 0) INT1 (外部中断 1) T0 (计时器 0外部输入 ) T1 (计时器 1外部输入 ) WR (外部数据存储器写选通 ) RD (外部数据存储器读选通 ) 7 RST： 复位输入。 当振 荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上的高电平时间将使单片机复位。 WDT 溢出将使该引脚输出高电平 ,设置 SFR AUXR 的DISRTO 位 (地址 8EH)可打开或关闭该功能。 DISRTO 位缺省为 RESET 输出高电平打开状态。 XTAL1： 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 8 第三章 系统的总体设计 方案比较 （ 1）基于 NE555 的电子计时器 采用动态显示的方法来实现 LED 显示器的数字显示。 内部主要采用了 NE555集成电路，实现其他的扩充功能。 它 体积小，无外观修饰，完全裸露内部元件，操作方便，便于安装、拆卸与维修。 NE555 是一种应用特别广泛的集成电路，属于小规模的集成电路，在很多电子产品中都有应用。 NE555 的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。 NE555 内部含有两个电压比较器，一个分压器，一个 RS触发器，一个放电晶体管和一个功率输出级。 由 NE555构成的电子计时器 ，具有体积小，成本低，抗干扰能力强，面向控制等优点。 它广泛应用于各种继电器，电磁开关，控制器，延时器，定时器等的时间测试。 目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的，节后相对复杂，测试功能单一。 （ 2）基于脉冲的电子计时器 基于脉冲的 电子计时器 由计时电路、译码显示电路、脉冲发生电路、校分电路、清零电路和报时电路这几部分组成。 脉冲发生电路为 电子计时器 提供计数脉冲，需要产生 1Hz 的脉冲信号。 采用 NE555 集成电路和分频器 CD4040 构成脉冲发生器。 NE555 定时器构成多谐振荡器，波形稳定，上升沿和下降沿小，振幅大，占空比可调，而后通过 CD4040k 可以输出 20～ 211Hz 几种频率供后面使用。 计时电路采用二 十进制加法计数器由 CD4518 实现。 60秒为 1 分，将分秒的个位、十位分别在七段数码显示器上显示出来，从 0分 0秒到 59分 59 秒，然后重新计数。 9 校分电路设计有一个开关，当开关打到高电位档时，计数器正常计数；当开关打到低电位档时，分计数器进行快速校分（即分计数器可以不受秒计数器的进位信号控制，而通过 2Hz 频率的校分信号进行校分），而秒计数器保持。 在任何时候，拨动校分开关，可以进行快速校分。 采用 74LS74 D 触发器 ,由于 D触发器的输出端只在时钟的上升沿变化，而其他时刻保持上一次的电平，故可以用其构成防颤抖电路，在校分电路中有其应用。 （ 3）基于 AT89S51 单片机的 电子计时器 本 次设计以 AT89S51 单片机为核心设计一个智能 电子计时器 ， 计时时间从000999 秒。 本设计硬件部分包括电源电路、复位电路、按键电路、振荡电路、数码管显示电路五部分电路，软件程序部分有定时中断程序、外部中断程序、显示子程序和延时子程序等。 软件仿真工具采用 Keil 软件。 硬件采用万用板把元件焊接在一起从而实现预期的功能。 该设计具有计时精确、使用方便、可以任意设定计时时间以及可以作篮球 电子计时器 用等优点；但存在不能在高温的环境下使用以及不稳定等缺点，还有待改进。 （ 4） 综合分析 根据以上两种方案可以看出基于 NE555 的电子计时器 的设计具有体积小，无外观修饰，完全裸露内部元件，操作方便，便于安装、拆卸与维修的优点。 但目前所使用的电秒表大多是指针式或集成电路型的 ,相对于数字 电子计时器测试结果不准确 ,测试内容单一，所以本次设计不适用这个设计。 基于脉冲的电子计时器 的设计采用 NE555 集成电路和分频器 CD4040 构成脉冲发生器两个组合设计成的，设计比较复杂，操作也比较复杂，报时是每隔一秒都会报时， 不适合家庭操作， 这样也 就 不适合本次设计。 所以综合以上分析还是 基于 AT89S51单片机的 电子计时器 的方案更加适合， 简单易操作、多功能 10 而且时间可以任意设定。 第三章开始将仔细介绍这次设计的软件和硬件设计以及调试等内容。 功能设计 此 电子计时器 系统是采用 AT89S51 单片机为核心元件，结合数码管、晶振、二极管、按键等元件构成一个简易的 电子计时器 器。 利用了单片机的振荡 电路 、按键复位电路、时钟电路、定时中断等电路，实现单片机系统的功能。 本次设计的 电子计时器 具有实时显示 及定时 的功能 ，能有多种用处。 比如： 该 电子计时器 应具有基本倒时功能；具有启动，暂停复位功能；时间可以任意调整；时间用 数码显示，初始值为 000 秒， 最大值为 999S 扫描时间 间隔 为 1S 还可以作为篮球计分表使用。 功能实现流程 本课题利用 AT8S51单片机及 其丰富的 外围接口实现 了 计时 系统 的设计，该电子计时器 增加了新功能、提高了系统的可靠性、简化了电路结构、节约了成本， 使用方便 ,只需要按加减按钮设定一个时间，最后按下确认按钮即可，到时会自动中断，停止工作， 是一个实用的工程设计，下图 31是硬件的实现流程图： 11 是 图 31 功能实现流程图 本次设计的 搅拌机 智能 电 子计时器 就是本着 智能 简单方便的原则，所以功能实现非常简单，只要按加减键设定时间 然后按确认键 就可以了，时间到 时 就会自动停止。 开始 设定时间 确认 计时完成 复位 重新设定时间 完成 否 12 第 四 章 硬件设计 单片机最小系统 单片机最小系统是单片机在发挥具体测控功能时所必须的组成部分。 单片机最小应用系统方框图，如图 41 所示。 图 41 单片机最小系统应用框图 (a)复位电路 单片机在开机时都需要复位，以便 CPU 及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 单片机复位电路工作 原理 :当通电瞬间稳压电源给电容充电。 RESET 为复位输入端 ,当 RESET 引脚持续两个机器周期以上的高电平时 ,使单片机完成复位操作，随着电容充电结束 ,将使电容与电阻之间将呈现低电平 ,单片机复位结束。 复位 操作 的主要功能是把 PC 初始化为 0X0000，使单片机 程序 存储器 从 0X0000单元开始执行 程序。 本次设计以单片机 AT89S51 作为主控芯片，控制整个电路的运行。 采用AT89S51 上的复位引脚。 单片机外围需要一个复位电路，复位电路的功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤消复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 该设计采用含有二极管的复位电路，复位电 13 路可以有效的解决电源毛刺和电源缓慢下降（电池电压不足）等引起的问题，在电源电压瞬间下降时可以使电容迅速放电，一定宽度的电源毛刺也可令系统可靠复位。 复位电路的设计图如图 42 所示： 图 42 单片机复位电路图 (b)晶振电路 本设计 选择的方案中采用的是内部振荡方式。 采用内部方式时在 XTAL1和XTAL2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，如图 43所示。 图中 CC2起稳定振荡频率、快速起振的作用。 内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。 振荡频率的选择范围为 1MHz～ 12MHz。 图 43 晶振 电路 图 14 电子计时的功能模块 用 P0 口、 P1 口、 P2 口分别连接三个显示管； P3 口的 、 、 分别连接加 1键、减 1键、确定键；复位引脚连接复位按钮。 如图 44所示： 图 44 计时继电器的功能框图 现代自动控制设备中，都存在一个电子电路与电气电路的互相连接问题，一方面要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（电动机，电磁铁，电灯等），另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全。 电子继电器便能完成这一桥 梁作用。 继电器电路中一般都要在继电器的线圈两头加一个二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势，防止干扰。 本设计的控制端为 ，当 为高电平时，继电器不工作，当 为低电平时，继电器工作，常开触点吸合，起到保护电路以及保护人身的安全。 ~ ~ P 1. 0~ AT89S51 RST ~ 数码管一 数码 管二 数码管三 按键模块 继电器模块 复位模块 15 利用 口 输出高低，控制继电器的开合，实现对外部装置的控制。 连接如图 45 所示： 图 45 继电器模块 图 模块 按键是微机应用系统中使用最广泛的一种数据输入 设备，按照键盘按键的结构形式，可分为独立式键盘和矩阵式键盘。 本设计 主要采用独立式键盘，此键盘控制电路主要是用于调整时间，其电路结构图如图 46所示。 图 46 按钮模块 图 （ 1）独立式键盘的扫描识别原理 16 独立式键盘就是各个按键是相互独立的，分别接一根输入线，各条输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线的工作状态。 因此，通过检测输入线的电平状态，可以判断哪个按键被按下，若检测是低电平则键盘闭合。 就像本次设计共用到四个按键，分别负责调整时间（加一减一）、开始（确认）以及复位的功能，互不干扰。 （ 2）独立式键盘的消抖原理。