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1、 单片机应用与仿真训练单片机应用与仿真训练设计报告设计报告题目题目 四路定时控制器四路定时控制器2014 年 1 月 5 日摘要摘要通过一学期的学习，使我认识到了“微机原理与单片机接口技术”这门学科的重要性，让我对微型计算机系统的组成、工作原理及应用有了初步的认识，初步掌握了微型计算机接口的特点及使用方法，并且有了能够读懂微型计算机系统原理图及简单的硬件接口原理图和相关程序的能力，在此基础上具有了微型计算机应用系统软、硬件开发的初步能力，具体就是以 8086CPU 和 51 系列单片机为主线，是我们掌握了一定的知识。本设计方案就是在上学期学习的基础上，利用单片机来完成一个四路定时控制器设计，本
2、次设计就是通过编写一个程序，输入单片机中，通过单片机与焊接的四路定时器用导线相连接，进而实现四路单片机的功能，在本次设计中不仅使我们上学期所学习的知识得以应用，也是我们更加认识到知识对于实践的重要性，另外就是在设计过程中，也锻炼了我们的焊接技术及元件排布能力，使它们能够尽可能的美观实用。本次设计的四路定时器主要功能就是实现四路定时功能，能通过四路的开关分别控制四路分别实现进行调时定时功能， 四路定时控制器，可以更简单、方便的使用，本系统采用单片机 AT89C51 为中心器件来设计四路定时控制器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。关键词：51 单片机 四路定时控制器 控制 1 1、概述概述 1.
3、1 实验任务本次设计内容主要实现以下功能：1、主要应用于定时控制四个回路的电源通断。2、以当前时间为基准，以 24 小时为周期，可以任意设定哪个回路于某时刻开，到某时刻关。如可以设置第一个回路在 8:30-11:30 开，14:30-18:00 开，其他时间段为关。3、能通过按键任意设置某回路某时间段的开关状态，利用数码管显示要直接明了。1.2 实验思路本次设计就是以 c51 单片机为基础，通过单片机控制实现设置电路、显示电路等模块功能，进而实现四路定时器的基本功能，在实验过程中，主要是要注意程序的编写，以及四路定时控制器的电路选择及焊接的正确性，要通过多次调试进而发现电路及程序的不足之处，然
4、后实现四路定时控制器的一些基本功能。1.3 实验基本原理1.继电器的基本工作原理：继电器（是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护等作用。上图为继电器工作原理图本次试验使用了电磁继电器，电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而生生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的
5、作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点” ；处于接通状态的静触点称为“常闭触点” 。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。2.三极管9012：9012是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是 PNP 型小功率三极管。左图为三极管90
6、12管脚图，1为发射极，2为基极，3为集电极3.在本次设计任务中第一路用继电器来完成其功能，在其他三路主要用发光二极管代替继电器，通过发光来判断是否实现其功能，以及通过开关来实现各个电路的调时及实现。2.2.系统总体方案及硬件设计系统总体方案及硬件设计2.1 系统设计框图2.2 实验原理图2.3 各电路模块功能1.C51 开发板89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100
7、次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器，89C2051 是它的一种精简版本。89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。2.继电器电路继电器工作原理试只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而生生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位
8、置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点” ；处于接通状态的静点称为“常闭触点” 。3. 显示电路该显示电路主要是用共阴极 7 段数码管，下面介绍段数码管的显示方法可分为静态显示与动态显示：a.静态显示 就是当显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地寻能可截止。这种显示方法为每一们都需要有一个 8 位输出口控制。对于 51 单片机，可以在并行口上扩展多片锁存 74LS573 作为静态显示器接口。 b.动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显
9、示器（扫描） ，对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参烽，可实现亮度较高较稳定的显示。若显示器的位数不大于 8 位，则控制显示器公共极电位只需一个 8位 I/O 口（称为扫描口或字位口） ，控制各位 LED 显示器所显示的字形也需要一个 8 位口（称为数据口或字形口） 。4.按键控制器按键控制器就是有多个开关组成电路，来控制四路定时器的定时及调时功能。2.4 元器件清单AT89C51 核心板 继电器一个三极管 9012 一个 1K 电阻四个2.2K 电阻一个 二极管 4007发光二极管四个 按键开关四
10、个导线若干3.3.软件设计软件设计4.4.ProteusProteus 软件仿真软件仿真5.5.课程设计体会课程设计体会通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关单片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。最重要的是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的能力,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得
11、是无处不在。另外这次课程设计让我受益匪浅，无论从知识上还是其他的各个方面。上课的时候的学习从来没有见过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。但在实习中见过甚至使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，提高了单片机知识的理解和水平。在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们讨论或者是同学之间相互帮助。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。最后此次课程设计让我体会到了知识与实践结合的重要性，也是我们对单片机有了更大的兴趣，同时也认识到了团队写作的能力，
12、总之收获颇深。参考文献参考文献1张毅刚. 单片机原理及应用 M .北 京 : 高等教育出版社 ,2004 2楼然苗. 51系列单片机设计实例 M . 北京: 北京航空航天大学出版社, 2003 3李华等. MCS - 51系列单片机实用接口技术 M . 北京: 北京航空航天大 学出版社 , 1993 4陈东光. 赵性初.单片微型计算机原理与接口技术第二版 M .武汉:华中科 技大学出版社 ,1999 5刘宝琴许海根.数字电路与系统M北京：清华大学出版社，1993：12- 13. 6杨素行模拟电子技术基础简明教程北京：高等教育出版社，1998：100- 105. 7陈克安.集成电路速查大全M.北
13、京:西 安电子科技大学出版社,1995：120-125. 8赵学泉张国化.新型电子电路应用指南M.北京:电子工业出版社, 1995：189-192. 9余孟尝.数子电子技术基础简明教程M.北京:高等教育社，2005：163-167.附 1 源程序代码#include“stc10.h“#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit D1=P20;sbit D2=P21;sbit D3=P22;sbit D4=P23;sbit P0_5=P05;sbit P2_0=P20;sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;
14、sbit P2_3=P23;sbit OUT1=P24;sbit OUT2=P25;sbit OUT3=P26;sbit OUT4=P27;sbit K1=P36;sbit K2=P37;unsigned char DSY_CODE=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;uchar time=0,0,0,0;uchar flag=0,flag1,flag2=0,num1,baojing=0;char scend,scend=0,scend1=0,fen=1,fen1,scend2=0,fen=1,fen2,scend3=0,fen=1,fen3,scend4=0,fen=1,fen4,void delay(uchar mm)while(mm-);void delay2(unsigned int cnt)unsigned char i;for(;cnt0;cnt-)for(i=0;i(scend1+5)flag2=0;if(fen=fen2)if(fen=fen3)if(fen=fen4)void timer2() interrupt 3uchar tt;tt+;if(tt=30)keyscan();附 2 系统原理图
