时间继电器设计资料.doc
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1、成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业电子信息工程课程设计题目时间继电器设计评语组长签字:成绩日期 20 年 月 日课程设计任务书学 院信息科学与工程学院专 业电子信息工程学生姓名班级学号课程设计题目 时间继电器设计实践教学要求与任务:1.能正确认识元器件;2.能读懂电路原理图;3.能正确掌握PCB图和原理图关系;4.使用89S52单片机设计时间继电器,可以通过键盘设置时间,通过数码管显示时间,并完成继电器控制。工作计划与进度安排:2016年12月12日2016年12月30日为上机时间;2017年01月05日上交课程设计报告指导教师:201 年 月 日专业负责人:201 年 月 日学院教学副
2、院长:201 年 月 日摘 要随着科学技术的发展,温度的实时显示系统应用越来越广泛,比如空调遥控器上当前室温的显示,热水器温度的显示等等,同时温度的控制在各个领域也都有积极的意义。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标。传统的时间继电器用振荡电路来完成延时功能,其时间的长短由RC时间常数确定,存在误差而且延时时间不方便调。在自动化工业控制系统中,采用传统时间继电器组成不同控制电路,一旦组装完成,其功能就无法更改,维护非常困难。基于此,详细介绍了利用51单片机设计时间继电器的方法,解决了如何处理时间精度和方便调整时间的问题,该时间继
3、电器是以51单片机为核心组成的小系统控制三路继电器,可以设定一天中的时间为继电器的开启时间和关闭时间,一共可以设定两组定时模式,延时开的模式和延时关的模式,并具有时间设定功能,用户可以根据实际情况设定需要延时的时间。关键字:继电器;AT89C51单片机;定时器;数码管目 录1 总体设计11.1 设计任务11.2 设计要求11.3 方案论证12 设计思想12.1 硬件设计思想12.2 软件设计思想23电路原理与电路图23.1 电路原理23.2 电路原理图33.3 AT89S52单片机及其引脚说明33.4 数码管显示系统电路53.4.1 数码管的介绍53.4.2 四位数码管的介绍63.5继电器电路
4、74 系统程序的设计94.1 主程序94.2 显示子程序104.3 定时器T0、T1中断服务程序114.4 程序清单115 仿真结果145.1 仿真环境145.2 仿真结果156 设计总结17参考文献17沈阳理工大学创新实践课程设计时间继电器设计1 总体设计1.1 设计任务(1)实现STC89S52继电器控制。(2)实现定时器倒计时并用数码管显示。(3)实现单片机的三个控制键;开始键,分钟键和秒键。1.2 设计要求用STC89S52单片机时间继电器设计,可以通过键盘设定时间,时间在数码管上显示,最后控制继电器动作。1.3 方案论证方案一:用AT89C51作为主要芯片,采用排阻,并用汇编语言写程
5、序,采用硬件消抖方案二:采用三极管驱动数码管,C语言编写程序,在编写程序时进行软件消抖相比之后方案二更简便,因为软件消抖更容易,C语言程序更容易懂,易修改,硬件电路更简单。2 设计思想2.1 硬件设计思想数字电子秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点,在计时中广泛使用。本设计用单片机组成数字电子秒表,力求结构简单、精度高为目标。设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。其硬件电路主要有主控制器,计时与显示电路和回零、启动等。主控制器采用单片机AT89S52,显示电路采用四位共阳极LED数码管显示计时时间。由于本实验有四位数码管,如果采用静态显示要占用全部的I/O端口,所以本次试验采用静态显示
6、,建立最小单片机系统,在AT89S52单片机的P2端通过三极管接上4位七段共阴极数码管,P2.0脚接第一位数码管片选端,P2.1脚接第二位数码管片选端,P2.2脚接第三位数码片选端,P2.3脚接第四位数码管片选端,这四位分别显示秒时间的十位,个位,小数点后一位 ,小数点后两位显示的片选控制端。P2.4脚接小数点控制端。秒表控制键盘。用P3.0接键盘开启计时键,P3.1接键盘计时暂停键,P3.2接键盘计时复位键。2.2 软件设计思想采用C语言编写程序,程序共有四部分;第一部分是主程序,用于对程序的中断控制、数据等的初始化,并且对秒表控制键盘的扫描。第二部分时间产生程序,用定时/计数器0中断程序用
7、时产生时间,利用每10m进入本中断程序一次第三部分4位七段共阴极数码管动态显示程序,用定时/计数1中断程序每50ms对数码管各扫描一次,是利用人眼视觉暂留实现数码管的显示。第四部分动态扫描延时程序,用于在对数码管动态扫描时,每扫描一个数码管后的延时程序。以实现四位数码时间同时显示的效果。3电路原理与电路图3.1 电路原理AT89S52单片机做为控制电路,用P1口做为数据输出端,P2口做为4位七段共阴极数码管的片选控制输出口,P3.0,P3.1,P3.2做为键盘接口。时间显示器,由4位七段共阴极数码管构成。3.2 电路原理图图3-1 单片机系统电路原理图3.3 AT89S52单片机及其引脚说明A
8、T89S52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89S52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。其将通用的微处理器和Fla
9、sh存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。主要功能特性: 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次)Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断可编程UART串行通道 2个外部中断源共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能图3-2 51单片机引脚图3.4 数码管显示系统电路3.4.1 数码管的介绍本系统输出结果选用4个LED显示。LED数码管的外形结构如图2-4,外部有10个引脚,其中3, 8脚为公共端也称位选端
10、,其余8个引脚称为段选端,当要使某一位数码管显示某一数字(0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码),在位选端加上低电平即可。LED有共阴极和共阳极两种。如图2-4所示。二极管的阴极连接在一起,通常此公共阴极接地,而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起,接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成,其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划(段)ag,另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时,该段笔划即亮;不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏,需外加限流电阻。 共阴极 共阳极图 3-3 LED数码管结构原理图图3
11、-4 LED数码管引脚图数码管显示器有两种工作方式,即静态显示方式和动态扫描显示方式。为节省端口及降低功耗,本系统采用动态扫描显示方式。动态扫描显示方式需要解决多位LED数码管的“段控”和“位控”问题,本电路的通过P1口实现:而每一位的公共端,即LED数码管的“位控”,则由P3口控制。这种连接方式由于多位字段线连在一起,因此,要想显示不同的内容,必然要采取轮流显示的方式,即在某一瞬间,只让其中的某一位的字位线处于选通状态,其它各位的字位线处于断开状态,同时字段线上输出这一位相应要显示字符的字段码。在这一瞬时,只有这一位在显示,其他几位则暗。在本系统中,字位线的选通与否是通过PNP三极管的导通与
12、截止来控制,即三极管处于“开头”状态。使用LED显示器时,要注意区分这两种不同的接法。为了显示数字或字符,必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点,共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。TX实验板用共阴LED显示器,根据电路连接图显示16进制数的编码已列在下表。表3-1 LED字形显示代码表字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP
13、8CH73H 3.4.2 四位数码管的介绍数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。四位数码管阳=阴极连接在一起,阳极分开有各自的位选,动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起,由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选,利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用,使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些,所以在选择限流电
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