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1、湖 南 人 文 科 技 学 院课 程 设 计 报 告课程名称 :单片机原理及应用课程设计设计题目： 工业节能时控器 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 电子信息工程 班 级： 学生姓名: 学 号: 起止日期: 2010 年 6 月 8 日2010 年 6 月 19 日 指导教师: 教研室主任： 指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日成 绩项 目 权重1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.22、课程设计质量与答辩 0.53、设计报告书写及图纸规范程度 0.3成绩评定总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见：主任签字： 年 月 日摘 要随着现代工业的飞速发展，整
2、个世界对能源的需求越来越大，而我们知道世界能源的总量是一定的，针对能源的日益匮乏，节能产品的开发成功迅速成为人们的首选。此次本组做的工业节能控制器就是基于节能、节支的理念，利用芯片 STC89C52 和8255 设计的一种节能装置。其核心实际是一台基于单片机的数字电子钟，设有四位LED 数码管显示，具有两个时间控制点，可通过按键来实现电器的工作时间的可调性。同时其体积小、成本低，不仅适合嵌入到各种能耗大的工控设备中进行控制，也适合居民的家用电器节能控制。体现了实用价值高、应用前景广泛等特点。关键词：节能节支；芯片 STC89C51；8255；可调性；应用前景。目 录设计要求 .11 方案论证与
3、对比 .11.1 方案一.11.2 方案二.21.3 方案对比与选择.22 各模块电路的设计 .32.1 继电器电路的设计.32.2 4 位 LED 动态显示模块电路的设计 .32.3 键盘扫描模块电路的设计.52.4 系统复位电路设计.52.5 系统晶振电路设计.62.6 STC89C52 芯片与 8255 芯片的介绍 .62.7 节能时控器总的电路图.83 系统设计的流程图 .94 系统软件的初始化设计 .104.1 8255 芯片的初始化 .104.2 定时器 T0 的初始化.104.3 1S 中断程序 .114.4 数码管显示数值程序.114.5 延时函数程序.134.6 键盘扫描函数
4、程序.135 系统功能测试与整体调试 .155.1 继电器工作与数码管同步显示.155.2 数码管上的数值可调.155.3 整个系统的调试.156 详细仪器清单.167 总结及致谢.17参考文献 .18附录 1：.19附录 1.1 节能时控器主程序 .19 1工业节能时控器设计要求1.由单片机的数字电子计数器，由 4 位 LED 数码管显示；2.设定 2 个时间控制点；3.通过对继电器的控制来实现电路的通断；4.能够通过键盘的输入来调整开关时间。1 方案论证与对比1.1 方案一该方案的系统由单片机、数码管、键盘扫描和继电器 4 部分组成。单片机是整个系统的核心，其定时器的设置是实现所有功能的关
5、键。整个系统的运行方式如：产生精确时钟及定时，LED 数码管显示器输出扫描显示，同时控制继电器的工作与停止。一旦有中断响应就立刻进行键盘扫描，通过按键重置继电器的工作时段。中断返回后即按照设定的模式进入工作状态。框图如图 1 所示：继电器STC89C52 82552 位 LED 显示键盘扫描图 1 方案一系统方框图 21.2 方案二此方案的设计思路与方案一有着大同小异的区别，在方案一的基础上添加了一个串行口控制模块。该模块也由单片机 STC89C52 来控制，通过 PC 机来实现单片机与PC 机的串行口通信，在键盘上扫描，由 4 位 LED 动态显示出来。具体运行模式为：由单片机产生精确的时钟
6、和定时，驱动继电器的工作，按键按下后，由 PC 机通过串行口通信实现数据的写入，再通过键盘扫描输出动态的 LED 显示。从而也能使得继电器的工作时段可调，达到节能的效果。 继电器STC89C52 82552 位 LED 显示键盘扫描串行口通信图 2 方案二系统方框图1.3 方案对比与选择以上两个方案均可实现节能时控器要求的功能，所做出成品的体积小，控制都计较精确。但是相比之下，方案二在实现所要求的功能的前提下所用的硬件资源更多，这会导致 CPU 的运行速度相对慢点，同时所需要的元器件也将增多；除此之外，通过PC 机与单片机进行串行口通信来实现数据的写入和键盘扫描该步控制比较复杂，不易操作。显然
7、，在可以实现所有功能的条件下，方案一的设计思路比较简单，操作容易。故本组采用方案一来进行工业节能时控器的设计。 32 各模块电路的设计2.1 继电器电路的设计继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路，它实际上用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。根据设计要求要通过对继电器的控制来实现电路的通断。这里由一个单刀双掷开关 来实现电路的通断，同时通过芯片 STC89C52 的 P1.2 口来控制继电器的工作与否，而且在继电器的电路中设置一个发光二极管来直观地显示出继电器的工作状态。整个继电器模块的电路图如
8、下图 3 所示：图 3 放大电路原路图如上图所示，继电器的一端接地，另一端由一个三极管接到单片机的 P12 引脚。当单片机的 P12 引脚输出高电平时，三极管截止，此时继电器不工作；当单片机的P12 引脚输出低电平时，三极管导通，继电器的衔铁吸合，使得开关打向 R13 端。测试时，先将 S6 开关接到 P1-COMVCC，下载继电器程序运行，按一下复位键，此时继电器工作，LED2 灯亮。2.2 4 位 LED 动态显示模块电路的设计在该电路的设计中需要用到 4 个数码管，每个数码管的 8 段有芯片 8255 的 PB 口控制亮灭，每个数码管的公共脚分别由 8255 的 PA2-PA5 经三极管
9、扩流后进行控制，原理图如图 4 所示： 4图 4 整形电路原理图数码管的笔画顺序，本组用到的数码管是共阳极的，当在公共引脚接上电源正极，笔画脚通过一个 220 欧姆的电阻接负极，对应的笔画就会点亮。显示的数字 09 的 8位二进制码如表 1 所示：表 1 数码管显示数值所对应的段码表二进制显示码数字十六进制g c dp d e b f a0 0XA0 1 0 1 0 0 0 0 01 0XBB 1 0 1 1 1 0 1 12 0X62 0 1 1 0 0 0 1 03 0X2A 0 0 1 0 1 0 1 04 0X39 0 0 1 1 1 0 0 15 0X2C 0 0 1 0 1 1 0 06 0
