多段定时控制在养鸡场的应用

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1、 编号 信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 多多 段段 定定 时时 控控 制制 在在 养养 鸡鸡 场场 的的 应应 用用 学生 王磊 学 号 15071124 系 部 电子工程系 专 业 应用电子 班 级 150711 指导教师 刁志刚 顾问教师 二 一 年六月 摘摘 要要 当今 电子定时器在社会生活中许多领域均得到普遍应用 诸如在演讲比赛 公共汽车到站时间等统计中需进行计时和统计 本次设计作品系统主要由单片 机系统 独立键盘按键电路 LED 显示系统等系统组成 系统能通过设置按键 对各功能进行切换 采用 LED 数码显示以实现时间显示 一定时间倒计时及秒 计时等功能 同时系统具有设计成本低廉

2、 利用显示电路 配合按键提供友好 的用户界面 操作简单等优点 使得此定时器实用性很强 关键词 多功能电子定时器 AT89S52 ULN2003A 74LS48 目目 录录 摘摘 要要 I 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 研究课题的背景 1 1 2 相关开发技术 2 第二章第二章 对系统要求的分析对系统要求的分析 3 2 1 多段定时控制在养鸡场应用的功能要求 3 2 2 多段定时控制在养鸡场应用的工作过程 4 第三章第三章 元器件的选择元器件的选择 5 3 1 型号选择 AT89S52 5 3 2 显示元器件的选择 5 第四章第四章 对多段定时控制器电路板的设计与分析对多段定时控制器电路板

3、的设计与分析 7 4 1 多段定时控制器的电路结构 7 4 2 硬件电路设计 7 第五章第五章 程序设计程序设计 9 5 1 按键电路程序 9 5 2 时钟电路程序 9 第六章第六章 总结总结 11 致致 12 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 研究课题的背景 随着电子技术的不断发展 大厂都实现自动化 人性化 应此对技术的开发 要很大的提高和改善 就这养鸡场每天对养鸡措施实现自动化 在早期养鸡都 是很吃苦的活 起早熬夜 这是对人的折磨 实现自动化改善人的合理的生活 应此我们开设多段定时器这一课程是有必要的 1 2 相关开发技术 1 2 1 单片机技术 1 单片机概述 一个单片机系统 就是一个微

4、型化的计算机 个人计算机主要由以下几个部份构成 1 CPU 运算 个人控制 2 RAM 数据存储 3 ROM 程序存储 4 输入 输出设备 例如 串行口 并行输出口等 在个人计算机上 这些 部份被分成若干个独立芯片模块 安装在主板上 而在单片机中 这些部份全 部被集成到一颗芯片中了 所以就称为单片 单芯片 机 有一些单片机中除 了上述部份外 还集成了其它部份如 A D D A PWM 等 下面我们将分别介绍一下有关概念 2 存储器 单片机的一个主要作用就是数据信息的处理 而在处理数据的过程中 需要 一些 容器 来存放这些数据 存储器是用来存储单片机工作时使用的信息 程 序和数据 的部件 常见存

5、储类型 1 数据存储器 RAM 2 程序存储器 ROM 3 外部数据存储器 如 E2PROM 概念 3 I O 口 I O 口是单片机与外界联系的通道 它可对各类外部信号 开关量 模拟量 频率信号 进行检测 判断 处理 并可去控制各类外部设备 现在的单片机 I O 口集成了更多的功能 学习单片机需要了解 I O 口的以下特性 1 输入 输出概念及注意事项 输入门槛电平 输出电流和电压 2 上拉 下拉电阻 3 R OPTION 4 漏极开路的作用 线与 电平转化 5 IO 口功能的拓展与复用 中断 唤醒 ADC 检测 PWM 输出 4 堆栈 堆栈是一种比较重要的线性数据结构 如果对数据结构知识不

6、是很了解的话 我们可以把它简单的看作一维数组 对一维数组进行元素的插入 删除操作时 可以在任何位置进行 而对于栈来说 插入 删除操作是固定在一端进行的 这一端称为栈顶 另一端称为栈底 bottom 向栈中插入数据的操作称为压入 Push 从栈中删除数据称为弹出 Pop 堆栈的特性先进后出 后进先出 堆栈 指针用于指示栈顶位置 堆栈应用的领域 1 调用子程序 2 中断 3 临时变量存取 注意事项 1 堆栈的大小 避免溢出 2 进栈和出栈的匹配 5 定时器 什么是定时 计数器 所谓的定时 计数器其实质都是计数器 只不过在定时时是对微机部时钟脉冲进 行计数 而工作在计数器时是对微机外部输入的脉冲进行

7、计数 如果输入的脉 冲是周期相同的 也可将计数器作为定时器来使用 视具体情况而定 定时 计数器的作用 1 计时 定时或延时控制 2 脉冲计数 3 测量脉冲宽度 3 种方法实现定时的方法 1 软件延时方法 编制一个循环程序段让 CPU 执行 这种方法通用性和灵活 性好 但占用系统的时间 2 不可编程的硬件方法 设计一个数字逻辑电路 例如 555 定时电路 这种 方法不占用 CPU 时间 但通用性 灵活性差 3 可编程定时器 计数器方法 可由软件设定定时与计数功能 设定后与 CPU 并行工作 不占用 CPU 时间 功能强 使用灵活 6 中断 什么是中断 优先级更高的事件发生 打断优先级低的事件进程

8、时 称为中断 可以引起中 断的事件 称之为中断源 中断的嵌套与优先级当一个低级中断尚未执行完毕 又发生了一个高优先级的中断 系统转而执行高级中断 称为中断的嵌套 中 断的响应过程具体地说 中断响应可以分为以下几个步骤 1 现场保护 将当前地址 ACC 状态寄存器保存到堆栈中 2 切换 PC 指针 根据不同的中断源所产生的中断 切换到相应的入口地址 3 执行中断处理程序 4 现场恢复 将保存在堆栈中的主程序地址 ACC 状态寄存器恢复 5 中断返回 执行完中断指令后 就从中断处返回到主程序 继续执行 第二章第二章 对系统要求的分析对系统要求的分析 2 1 多段定时控制在养鸡场应用的功能要求 1

9、养鸡场照明有 3 个时段控制 2 人为设定在鸡饿的时候添加适当的食料 分别为早中晚 3 人为设定在天黑的时候开灯一段时间延时 天亮的时候关灯 2 2 多段定时控制在养鸡场应用的工作过程 1 在第一个时间到来 早上到来 加食料开灯一段时间 2 第二个时间段到来时 中午到来 加食料一段时间 不用开灯 3 第三个时间段到来时 晚上到来 加食料开灯一段时间 这样一天喂鸡就 到此为止了 第三章第三章 元器件的选择元器件的选择 3 1 型号选择 AT89S52 与 MCS 51 产品兼容 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器 1000 次擦写周 期 全静态操作 0Hz 33Hz 三级加密程序存储器

10、32 个可编程 I O 口 线 三个 16 位定时器 计数器 八个中断源 全双工 UART 串行通道 低功耗 空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 掉电 标识符 功功能能特特性性描描述述 At89s52 是一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统 可编程 Flash 存储器 使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造 与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容 片上 Flash 允许程序存储器 在系统可编程 亦适于 常规编程器 在单芯片上 拥有灵巧的8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash 使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系

11、统提 供 高灵活 超有效的解决方案 AT89S52 具有以下标准功能 8k 字节 Flas h 256 字节 RAM 32 位 I O 口线 看门狗定时器 2 个数据指针 三个 16 位 定时器 计数器 一个 6 向量 2 级中断结构 全双工串行口 片晶 振及时钟电路 另外 AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作 支持 2 种软 件可选择节电模式 空闲模式下 CPU 停止工作 允许 RAM 定时器 计数 器 串口 中断继续工 作 掉电保护方式下 RAM 容被保存 振荡器被冻 结 单片机一切工作停止 直到下一个中断或硬件复位为止 8 位微控制 器 8K 字节在系统可编程 Flash AT

12、89S52 P0 口 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 作为输出口 每位能驱动 8 个 TTL 逻 辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复 用 在这种模式下 P0 具有部上拉电阻 在 flash 编程时 P0 口也用来接收指令字节 在程序校验时 输出指 令字节 程序校验 时 需要外部上拉电阻 P1 口 P1 口是一个具有部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 p1 输出缓 冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P1 端口写 1 时 部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入 口使用 作为输入使用

13、时 被外部拉低的引脚由于部电阻的原因 将输 出电流 IIL 此外 P1 0 和 P1 2 分别作定时器 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 T 2 和时器 计数器 2 的触发输入 P1 1 T2EX 具体如下表所示 在 flash 编程和校验时 P1 口接收低 8 位地址字节 引脚号第二功能 P1 0 T2 定时器 计数器 T2 的外部计数输入 时钟输出 P1 1 T2EX 定时器 计数器 T2 的捕捉 重载触发信号和方向控制 P1 5 MOSI 在系统编程用 P1 6 MISO 在系统编程用 P1 7 SCK 在系统编程用 P2 口 P2 口是一个具有部上拉电阻的 8 位双向 I O 口

14、P2 输出缓 冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入 口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于部电阻的原因 将输 出电流 IIL 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 例如执行M OVX DPTR 时 P2 口送出高八位地址 在这种应用中 P2 口使用很强的部上拉 发送 1 在使用 8 位地址 如 MOVX RI 访问外部数据存储器时 P2 口输出 P2 锁存器 的容 在 flash 编程和校验时 P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号 P3 口 P3 口是一个具有部上拉电阻的 8 位双向 I O

15、 口 p3 输出缓 冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入 口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于部电阻的原因 将输 出电流 IIL P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能 第二功能 使用 如下表所示 在 flash 编程和校验时 P3 口也接收一些控制信号 端口引脚 第二功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INTO 外中断 0 P3 3 INT1 外中断 1 P3 4 TO 定时 计数器 0 P3 5 T1 定时 计数器 1 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD

16、外部数据存储器读选通 此外 P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号 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 高电平将是单片机复位 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存 允许 输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节 一般情况下 ALE 仍以时钟 振荡频率的 1 6 输出固定的脉冲信号 因此它可对外输出时钟或用于定时目 的 要注意的是 每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲 对 FLASH 存储器编程期间 该引脚还用于输入编程脉冲 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8EH 单元的 D0 位 置位 可禁止 ALE 操作 该位置位后 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 此外 该引脚会被微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置 ALE 禁止位无效 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当 AT89C52 由外部程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次PS EN 有效 即输出两个脉冲 在此期间 当访问外部数据存储器 将跳过两