基于at89c51单片机的作息时间控制器设计

基于at89c51单片机的作息时间控制器设计内容摘要：

的可编程只读存储器。 它采用 CMOS 技术和 Fairchild Semiconductor 公司的 MicroWire 工业标准 3 线串行接口，具有 1Kb/2kB/4kB 的容量，并可通过 ORG 管脚配置成128*8/256*8/512*8 或 64*16/128*16256*16 等结构。 该系列存储器可靠性高，能够重复写 100 万次，数据可以保存 100 年不丢失；采用 8脚 PDIP/SOIC 封装和14 脚 SOI 封装（ SOI 封装为 JEDEC 和 EIAJ 标准），与并行的 EEPROM 相比，AT93C46/56/66 可大大节省印制板空间，且接线简单，因而在多功能的精密测试仪中具有广阔的前途。 X5045 的功能概述 （ 1）、特点： 1 可编程的看门狗定时器。 VCC 检测，即在上电和 VCC 低于检测门限时，输出复位信号。 输出复位高电平有效，直至 VCC=1V复位信号仍有效。 接口方式，最高可达 1MHZ 的串行时钟频率。 *8 位串行 EEPROM。 CMOS， 3mA工作电流， 10uA 备用电流。 9 ：。 ，可保护 1/4， 1/2 或所有 EEPORM 列。 ，数据可保存 100 年，每字节可擦除次数可达到 10 万次。 需要加高电压（ 1518V 加在 WP 引脚）及一个专门的时序。 DIP 封装。 （ 2）、功能特性概述 X5045 引脚图如图 22 所示： 图 22 X5045 引脚图 1．串行输出（ SO） SO 是一个推 /拉串行数据输出引脚，在读周期时间内，数据从这个引脚输出，串行时钟脉冲下降沿时数据输出。 2．串行输入（ SI） SI 是串行数据输入引脚，所有的操作码，字节，地址及数据都通过这个引脚写入存储器，串行时钟脉冲上升沿时，数据被锁存。 3．串行时钟（ SCK） 串行时钟控制 串行总线为数据的输入和输出计时， SI 引脚的操作码，地址或数据在时钟输入上升沿时被锁存， SO 引脚的数据在时钟输入上升沿时被改写。 4．片选（ /CS） 当 /CS 为高电平时 ,X5043/45 被检测 ,SO 输出引脚处于高阻抗状态，除非内部写操作在进行中的时候， X5045 将处于后备电源模式。 /CS 为低电平时，可以使 X5943/45 处于工作电源模式，应特别注意，在电源上电以后，需要在开始任何操作以前完成 /CS 引脚上高电平到低电平的转换。 5．写保护（ /WP） 当 /WP 为低电平时，对于 X5045 不能完成非易失性写操作，但是 在其他方面工作正常。 当 /WP 被拉成高电平时，所有的功能，包括非易失性写操作都能正常工作。 当 /WP 变成高电平， /CS 仍然是低电平时，将中断对 X5045 的写操作，如果内部写周期已经开始， /WP 变成低电平将对写操作没有影响。 6．复位（ RESET） 10 X5045 的 RESET 分别工作在高电平 /低电平，对外输出一直工作到 VCC 降至最小电压以下，将一直工作 200ms 直到 VCC 升高大于最小电压。 如果看门狗定时时间已定， /CS 保持高电平或低电平的时间超过看门狗的定时时间， RESET 也同样有效。 当 /CS 下降沿时可使看门狗定时 器复位。 （ 3）、工作原理 X5045 是设计成直接与许多微控制器系列的同步串行外设接口（ SPI）相接的 512*8EEPROM。 X5045 包括一个 8位指令寄存器，可以通过 SI 输入来访问，数据在 SCK 上升延由时钟同步输入，在整个工作期间内， /CS 必须低电平且 /WP 输入必须是高电平。 显示部分 显示器接口芯片的选择 LED 显示器接口芯片的选择常用的显示器接口芯片有 CD4511， CD4513，MC14499， 8279， MAX7219， 74HC164 等，它们的功能有：（ 1） CPU 接受来自键盘的输入 数据，并作预处理；（ 2）数据显示的管理和数据显示器的控制 CD4511 是BCD 锁存， 7段译码，驱动器，但在显示 6和 9时，显示为 b 和 q，不是很好看。 CD4513 是 BCD 锁存， 7 段译码，驱动器（消隐），但在市面上不容易购买。 MC14499为串行输入 BCD 码 —— 十进制译码驱动器，用它来构成单片机应用系统的显示器接口，可以大大减少 I/O 口线的占用数量。 但是，由片内震荡器经过四分频的信号，经位译码后只能提供 4 个位控信号，使信号的采集受到限制；并且， MC14499的价格偏高，也不经济。 同样， 8279 为 INTEL 公司生产的 通用键盘 /显示器接口芯片，其内部设有 16*8 显示数据 RAM，若采用 8279 管理键盘和显示器，可以减少软件程序，从而减轻主机的负担，但我们同时也发现，由于其功能比较强大，不可避免将会使外围设备与操作过程复杂化，同时价格比较贵。 对比一下MAX7219 和 74HC164 其占用资源少，且不需复杂的驱动电路。 但 MAX7219 虽然比较好用，且一片能驱动四个数码管，但对于我们设计的系统来说，不需要很多数码管，此外 MAX7219 相对的价格也比较贵，所以我们最终选用 74HC164。 本次设计用 89C51单片机串行口 和 廉价的 74HC164集成块实现多个 LED显示的一种简单方法，利用该方法设计的多路 LED 显示系统具有硬件结构简单、软件编程容易和价格低廉的特点。 下面简单的介绍一下 74HC164。 74HC164 的功能概述 （ 1）、特点：。 11。 （ 2）、功能特性概述 引脚图如图 23所示： 图 23 74HC164 引脚图 这些 8 位移位寄存器的特点是具有与门串行输入和不同步的清除输入（ CLR）。 门 电路串行输入 (A 和 B)允许对输入数据的完全控制；低电平加在输入端可以抑制新数据的进入；高电平输入能使输入有效。 串行输入的数据当 CLK是高电平或低电平时可以改变。 89C51 单片机串行口方式 0为移位寄存器方式，外接 3片 74HC164 作为 3位LED 显示器的静态显示接口，把 RXD 作为数据输出线， TXD 作为移位时钟脉冲。 74HC164 为 TTL 单向 8 位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。 其中 A、 B（第 2 脚）为串行数据输入端， 2 个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接。 T（第 8 脚）为时钟输入端，可连 接到串行口的 TXD 端。 每一个时钟信号的上升沿加到 T端时，移位寄存器移一位， 8个时钟脉冲过后，8 位二进制数全部移入 74HC164 中。 R（第 9 脚）为复位端，当 R=0 时，移位寄存器各位复 0，只有当 R=1 时，时钟脉冲才起作用。 Q1„ Q8（第 36 和 1013引脚）并行输出端分别接 LED 显示器的各段对应的引脚上。 在给出了 8个脉冲后，最先进入 74HC164 的第一个数据到达了最高位，然后再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出，搞清了这一点，下面让我们来看电路， 6 片 7HC164 首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入 8个脉冲时，从单片机 RXD 端输出的数据就进入到了第一片 74HC164 中了，而当第二个 8个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片 74HC164，而新的数据则进入了第一片 74HC164，这样，当第六个 8个脉冲完成后，首次送出的数据被送到了最左面的 164 中，其他数据依次出现在第一、二、三片 74HC164 中。 电源与复位电路部分 电源部分 本次设计应用的电压有 +5V、 +9V。 220V交流电源经变压器 ,整流，滤波后分 12 别进入芯片，产生 +5V 电压，这些电源的具体应用情况如下： +5V 电源：单片机及外围电路 所用电源。 +9V 电源：压电喇叭所用电源。 复位电路 根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。 上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 常用的上电复位电路如图(a)中左图所示。 图中电容 C1 和电阻 R1对电源 +5V 来说构成微分电路。 上电后，保持 RST 一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻R1，也能达到上电复位的操作功能，如图 24(a)中右图所示。 图 24 上电复位 (a)和上电或开关复位电路 (b) 要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。 常用的上电或开关复位电路如图 24(b)所示。 上电后，由于电容 C3 的充电和反相门的作用，使 RST 持续一段时间的高电平。 当单片机已在运行当中时，按下复位键 K 后松开，也能使 RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。 根据实际操作的经验，下面给出这两种复位电路的电容、电阻参考值。 图 24(a)中： Cl＝ 1030uF， R1＝ 1kΩ 图 24(b)中： C2＝ 1uF， Rl＝ lkΩ， R2＝ 10kΩ 本系统的复位电路采用上电复位。 电铃和继电器部分 继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。 继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离 13 散的控制系统中得到广泛的应用。 从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。 最常见的继电器要数热继电器，通常使用的热继电器适用于交流 50Hz、60Hz、额定电压至 660V、额定电流至 80A 的 电路中，供交流电动机的过载保护用。 它具有差动机构和温度补偿环节，可与特定的交流接触器插接安装。 时间继电器也是很常用的一种继电器，它的作用是作延时元件，通常它可在交流 50Hz、 60Hz、电压至 380V、直流至 220V 的控制电路中作延时元件，按预定的时间接通或分断电路。 可广泛应用于电力拖动系统，自动程序控制系统及在各种生产工艺过程的自动控制系统中起时间控制作用 ，它具有定时精度高、延时时间长、调节方便等优点，通常还带有数码输入、数字显示等功能，应用范围广。 在控制中常用的中间继电器通常用作继电控制，信号传输和隔 离放大等用途。 此外还有电流继电器用来限制电流、电压继电器用来控制电压、静态电压继电器、相序电压继电器、相序电压差继电器、频率继电器、功率方向继电器、差动继电器、接地继电器、电动机保护继电器等等。 正是有了这些不同类型的继电器，我们才有可能对不同的物理量作出控制，完成一个完整的控制系统。 除了传统的继电器之外，继电器的技术还应用在其他的方面，比如说电机智能保护器是根据三相交流电动机的工作原理，分析导致电动机损坏的主要原因研制的，它是一种设计独特，工作可靠的多功能保护器，在故障出现时，能及时切断电源，便于实现电 机的检修与维护，该产品具有缺相保护，短路、过载保护功能，适用于各类交流电动机，开关柜，配电箱等电器设备的安全保护和限电控制，是各类电器设备设计安装的优选配套产品。 当定时时间到了，压电喇叭则发出一阵声响，时间到时发出一阵声响，按下K4键可以停止声响。 也可以启动继电器，由继电器可以控制放音机。 按键部分 按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了独立按键方式，程序的编制上也采用了简单的扫描方式。 程序执行后工作指示灯 LED 闪动，表示程序开始执行，七段显示器显示“ 0000”，按下操作键 K1K4 动作如下： K1：设置现在的时间。 K2：显示闹铃设置时间。 K3：设置闹铃时间。 K4：闹铃 ON/OFF 设置，设为 ON 时连续 3 次发出哔的一声，设为 14 OFF 时发出哔的一声。 设置现在的时间或是闹铃时间设置如下： K1：设整时。 K2：设整分。 K3：设置完成。 3 软件设计。