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1、基于单片机的工业生产节能时控器摘 要本设计中介绍的工业生产节能时控器就是用来定时控制生产设备工作的一种节能装置。由于其体积小、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，也是和居民的家用电器节能控制。节能节支的效果显著。工业生产节能时控器的核心实际上是一台基于单片机的数字电子钟，设有4位LED数码管显示，具有2个时间控制点（控制一路负载的通断）。因要求其成本低、体积小，因此设计时采用精简型、小引脚、低价位AT89C2051单片机来实现工业生产节能时控器的所有功能。关键词 工业生产节能时控器，单片机，LED数码管显示器AbstractDescribed in the design of
2、 energy-efficient industrial production when the controller，it is used to control the production equipment from time to time an energy-saving devices work. Because of its small size, low cost, not only for energy consumption is embedded in a large variety of industrial control equipment, but also en
3、ergy-saving appliances and control residents. The effect of energy savings is significantly.Energy-efficient industrial production, when in fact the core controller is a microcontroller-based digital electronic clock with a 4-bit LED digital display, with two-time control points (control-off load al
4、l the way). Due to its low cost, small size, therefore the use of thin design, small footprint, low-cost single-chip AT89C2051 to achieve energy efficiency in industrial production at all the features of controller.Key Words When energy-saving industrial production controller, Single-chip Computer,
5、LED digital tube display-I-目 录摘 要IAbstractII1 引言11.1设计背景介绍11.2系统功能描述12 单片机原理22.1单片机的特点22.2单片机的应用22.3单片机的基本组成22.4 MCS-51的寻址方式42.5指令简介42.6计数初值的计算42.7串行口工作方式及帧格式63 电路设计73.1 系统方案论证73.1.1 方案选择73.1.2 单片机计时原理83.2 主要元器件介绍83.2.1 AT89C2051单片机83.2.2 三端稳压集成电路7805113.2.3 继电器123.3 主要单元电路分析143.3.1 电源电路分析143.3.2 LE
6、D数码管显示器电路分析143.3.3 按键输入电路分析183.3.4 蜂鸣器电路分析203.3 完整电路设计204 软件设计224.1 程序设计224.1.1 主程序设计224.1.2变量定义及初始化模块234.1.3 判断按键输入的T0定时中断服务子程序模块244.1.4完整代码254.2 功能调试31结 论33致 谢34参考文献35附 录 A1.136-III-1 引言 1.1设计背景介绍众所周知，现阶段我国的能源缺口很大，而人们的生产及生活又少不了能源。以电力供求为例，有些家用电器的耗电量很大，如家庭取暖器、冷暖式空调等。有些工厂是名副其实的耗电大户，如电解铝、电解铜生产厂、炼钢厂等。如
7、能采取一些合理化的用电方式，则可望能较大幅度地节能或节支。其中一个较好的方法就是分时控制作业。现阶段不仅工业用电而且生活用电均采用分时计费的方法。如果能将白天用电高峰期开动的一些设备改在夜晚用电低谷期使用，则不仅可大大减轻电网的负担，而且还可有效减少用户的用电费用。我们以北京市电采暖低谷用电优惠办法实施细则来看，电采暖用户每年从11月1日起至次年3月31日止享受低谷用电优惠，低谷优惠时段为晚23：00至次日早7：00。同样，工业生产中，低谷用电的用户也能享受不少的优惠1.2系统功能描述本设计中介绍的工业生产节能时控器就是用来定时控制生产设备工作的一种节能装置。由于其体积小、成本低，不仅适合嵌入
8、到各种能耗大的工控设备中进行控制，也适合于居民的家用电器节能控制。节能节支的效果显著。工业生产节能时控器的核心实际上是一台基于单片机的数字电子钟，设有4位LED数码管显示，具有2个时间控制点（控制一路负载的通断）。因要求其成本低、体积小，因此设计时采用精简型、小引脚、低价位AT89C2051单片机来实现工业生产节能时控器的所有功能。 2 单片机原理基于单片机的工业生产节能器的设计，首先是单片机的应用。在设计系统电路之前，先要了解单片机的结构，熟悉单片机的组成和工作原理。随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU 、RAM 、 ROM 、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯
9、片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机 。2.1单片机的特点 1 )具有优异的性能价格比 2 )集成度高、体积小、可靠性高 3 )控制功能强 4 )低电压、低功耗2.2单片机的应用1 ) 在智能仪器仪表中的应用：在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。 2 ) 在机电一体化中的应用：机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。 3 ) 在实时过程控制中的应用：用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。 4 )
10、 在人类生活中的应用：目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。 5 ) 在其它方面的应用：单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。 2.3单片机的基本组成 MCS-51单片机内部结构如图2.1，它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。 输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ：P0.0P0.7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存
11、储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 负载。 图2.1 MCS-51单片机内部结构框图P1. 0 P1. 7 （ 18 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。 在 8032/8052 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端T2EX ，即定
12、时器 T2 的外部控制端。P2.0P2.7 （ 2128 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。P3. 0 P3. 7 （ 1017 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。在 MCS-51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载。 P3. 0 RXD （串行口输入）P3. 1 TXD （串行口输出） P3. 2 INT0 （外部中断 0 输入） P3. 3 INT
13、1 （外部中断 1 输入） P3. 4 T0 （定时器 0 的外部输入）P3. 5 T1 （定时器 1 的外部输入） P3. 6 WR （片外数据存储器写选通） P3. 7 RD （片外数据存储器读选通）2.4 MCS-51的寻址方式1 ) 立即寻址 如： MOV A ， #40H 2）直接寻址 如： MOV A ， 3AH 3）寄存器寻址 如： MOV A ， Rn 4）寄存器间接寻址 如： MOV A ， Rn5）基址加变址寻址 如： MOVC A ， A+DPTR 6）相对寻址 如： SJMP 08H 7）位寻址 如： MOV 20H ， C2.5指令简介 MOV ： 片内 RAM 传送MOVX ： 片外 RAM 传送 MOVC ： ROM 传送 XCH ： 交换（和 A 交换） SWAP ： A 内半字节交换 ADD ： 不带进位加 ADDC ： 带进位加 SUBB ： 带进位减 INC ： 加 1 DEC ： 减 1 MUL ： 乘法 DIV ： 除法 DAA ： 调整2.6计数初值的计算 定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。若设最大计数值为 M ，各操作模式下的 M 值为： 模式 0 ： M=2 13 =8192 模式 1 ： M=2 16 =65536 模式 2 ： M=2 8 =256
