题 目:基于51单片机的定时控制系统设计专 业: 计算机技术与基础 班 级: 2010年春季班 学 号: 111 姓 名: 姚小海 指导教师: 王爱民 目 录一. 摘要…………………………………………………………………………………………………1二. 第一章方案设…………………………………………………………………………………2--3三. 第二章硬件设计……………………………………………………………………………...4--232.1.单片机最小系统AT89C51的基本结构及外部引脚……………………………………….4--102.2.DS1302时钟电路………………………………………………………………………….11—182.3按键电路………………………………………………………………………………………19 2.4中断触发电路…………………………………………………………………………….20—212.5LCD1602液晶显示电路……………………………………………………………………22—23 2.6继电器控制电路…………………………………………………………………………...24—25 2.7报警电路………………………………………………………………………………………..25 2.8整机工作原理…………………………………………………………………………………..26四. 第三章软件设计………………………………………………………………………………27五. 第四章系统仿真设计…………………………………………………………………………28六. 总结………………………………………………………………………………………………29七. 致谢………………………………………………………………………………………………30八. 参考文献…………………………………………………………………………………………31 / 文档可自由编辑打印摘 要在这个智能社会，对以往的很多设备都进行了智能化改进，比如降温系统等都从手动改进到了自动控制。
在这里我们将常见的做饭工具电饭煲也进行了智能化控制，这里主要运用51单片机对原有非智能化电饭煲进行智能化控制，该系统具有定时功能，并且当时间到达定时时间时会自动报警，并且在报警一分钟后如果没有人操作电饭煲，会通过继电器将电饭煲的电源切断让并点亮绿灯提示它的工作完成本文就以基于51单片机洗碗机控制系统设计的背景而展开本设计至力于设计一个多功能、全自动式、高效的电饭煲控制系统同时兼顾低成本的要求，在基于价格较低廉的51单片机基础上进行一个新的设计首先，简述电饭煲在国内外的发展状况及其存在的问题说明本课题的研究范围和意义其次，深入介绍51单片机系统的架构原理，并指出系统的开发平台接着，详细描述电饭煲控制系统的功能，阐述其各部分的操作方法，并指出其实现策略然后，给出系统硬件统结构图及硬件总体设计原理图，详细分析各部分电路的电气特性在此基础上，给出软件系统功能模块总框图，详细论述各功能模块的设计，给出程序流程图及其源程序最后，描述系统仿真实验方案，给出各个方案的仿真实验结果，并对其进行详细分析，得出结论该系统经过仿真调试、演示，证实能稳定安全可靠地工作在附录中，本文还给出相关系统设计资料，供参考之用。
关键词 AT89C51；DS1302；继电器第1章 方案设计随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于智能时钟控制系统的需求也越来越大本文所述智能时钟控制系统主要指时钟显示、时间设置、闹铃及家用电器定时开关机（可扩展功能）等控制系统在现代社会各领域中，广泛需要各种不同的定时系统来完成定时操作功能用单片机实现定时控制．是当前实时控制的发展方向而一些定时系统只能满足特定的需要，而定时时间是由研发者根据用户需要输入到系统存储器中的，在使用中用户无法更改本系统采用通用单片机定时系统，具有很强的通用性，实用性．并且其定时时间可以根据需要，由用户任意更改．并且可以设定多个定时时间，极大地方便了使用者系统选用单片开发机具有体积小，电路简单，操作便捷，价格低廉，运用灵活，使用方便等特点 本文采用进入市场时间早、总线开放、仿真开发设备多、芯片及其开发设备价格低廉、速度较快、电磁兼容性较好的MCS-51型单片机为核心实现智能时钟控制采用51单片机可以实现一些功能不多的控制环境，即节约经济又达到了我们所需的职能化控制本课题主要从以下三个方面入手：一是实现时间显示功能，可以查看日期时间星期；二是实现定时功能，当时间到达设定值时可以报警提示，并通过继电器控制电饭煲的电源，并通过指示灯提示任务的完成；三是考虑时间的准确性，在这里主要使用DS1302芯片进行时间计时。
设计的总体方案如图1-1所示，由单片机最小系统、LCD1602液晶显示、继电器、DS1302时钟电路、报警电路、按键电路及5V直流供电电路组成为了实现智能控制和简化设计，选用了AT89C52、DS1302等集成芯片图1-1 基于51单片机的定时控制系统框图第2章 硬件设计2.1 单片机最小系统1.AT89C51的基本结构及外部引脚2.AT89C51的基本结构及外部引脚3．振荡电路AT89C51是内部具有振荡电路的单片机，只需在18脚和19脚之间接上石英晶体，给单片机加工作所需直流电源，振荡器就开始振荡起来振荡电路就为单片机工作提供了所需要的时钟脉冲信号，是单片机的内部电路、单片机的内部程序（若有）开始工作振荡电路不工作，整个单片机电路都不能正常工作AT89C51常外接6MHz、12MHz的石英晶体，18脚和19脚分别对地接了一个30pF的电容，目的是防止单片机自激若从18脚输入外部时钟脉冲，则19脚接地单片机最小系统电路如图2-1所示 图2-1 单片机最小系统4．复位电路复位电路就是在RST端（9脚）外接的一个电路，目的是使单片机上的电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中人为让单片机重新从初始状态开始工作。
在时钟工作的情况下，只要复位引脚高电平保持在两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完成系统重置的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设置成已知状态，并且从地址0000H处读入程序代码而执行程序AT89C51的复位电路 5.AT89C51的时钟电路 AT89C51的时钟电路6.AT89C51的存储器结构 程序存储器Ø 内部和外部程序存储器统一编址，64KB最大寻址空间；Ø AT89C51内部集成4KB程序存储器；Ø /EA接高电平，低4KB选择片内程序存储器，超过部分选择片外程序存储器；Ø /EA接低电平，64KB寻址空间全部选择片外程序存储器Ø PC指针，又叫程序计数器，是一个16位的寄存器，用来存储程序存储器的地址CPU总是执行PC指针所指程序存储器单元内的程序2.2 DS1302时钟电路1．DS1302简介芯片引脚功能图如图2-2所示图2-2 DS1302引脚功能图DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态上电运行时，在VCC>2.0V之前，RST必须保持低电平只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平I/O为串行数据输入输出端(双向)， SCLK为时钟输入端。
2 .DS1302的控制字节 DS1302 的控制字节如图2所示控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出 3. 数据输入输出(I/O) 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7 2.4 DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的寄存器等时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。
4．时钟电路图时钟电路如图2-3所示，主要由DS1302及32.768KHz晶振组成通过SPI三线方式可以很好的与51系列单片机进行通信，从内部读出时间，以及设置内部时间图2-3 DS1302时钟电路图 3 DS1302实时显示时间的软硬件 DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)图3示出DS1302与89C2051的连接图，其中，时钟的显示用LCD 3.1 DS1302与CPU的连接 实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个32.768kHz 的晶振即可只是选择晶振时，不同的晶振，误差也较大另外，还可以在上面的电路中加入DS18B20，同时显示实时温度只要占用CPU一个口线即可 LCD还可以换成LED，还可以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的10位多功能8段液晶显示模块。