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1、基于单片机的可预置定时显示时钟报警系统设计曾召干（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南 吉首 416000）摘 要定时控制在日常生活和工作中应用广泛，如扩印过程中的曝光定时等。由于单片机具有体积小，价格便宜，功耗低，可靠性好等特点。以STC89C52RC单片机作为控制芯片，整个系统由控制模块电路、数码管显示模块电路、键盘输入模块电路、报警模块电路、串口通信模块电路构成，该系统具有一个走时准确的时钟，可以通过按键任意预置时间，系统按照初始值进行倒计时，当计时到零时执行打铃报警，同时发出对继电器进行控制的信号。本系统已在上海浩豚电子设计的单片机开发板上成功实现了设计功能，具有便于携带的特点。关键词
2、：STC89CC52RC；定时报警系统；51开发板 The Design of Preseted Displaying Alarming Cock System Based on Micro Computer Zeng Zhao-gan(College of Physics Science and Information Engineering,Jishou University,Jishou,Hunan 416000)AbstractIn daily life and work, we often use timing control, such as photographic proces
3、sing during the exposure time, etc. Since MCU is small,cheap, low power consumption, reliability and good features.The system make MCU STC89C52RC as a microcontroller, formed by the controling module circuit,LED displaying module circuit,Keyboard Input Module Circuit,alarming module circuit,serial c
4、ommunication module circuit,the system has an accurate time clock, can preset any time with the button,it woks with the initial value, when t to zero implementation of the alarm bell fight, also issued a signal of controling the relay. The system consists of STC89C52RC microcontroller and a few othe
5、r devices , successfully electronics Co., Ltd. in Shanghai Hao dolphin design of microcontroller development board, with portable features.Kewords: STC89CC52RC; timing alarm system; MCS51 development board目 录第一章 绪论41.1 引言41.2 定时报警系统的发展现状41.3 本论文研究的内容5第二章 定时报警系统的硬件设计62.1 硬件设计基本原则62.2 方案选择62.3 定时报警系统设
6、计框图72.4 主要器件的选择72.4.1 MCU的选择82.4.2 其他器件的选择102.5 子模块电路设计112.5.1 复位电路设计112.5.2 时钟电路设计112.5.3 按键电路设计122.5.4 报警和继电器控制电路设计122.5.5 数码显示电路设计132.5.6 电源电路设计132.5.7 串口通信电路设计15第三章 定时报警系统软件设计163.1 主程序的设计流程163.2 子模块的设计流程及其代码163.2.1 定时器T0流程图163.2.2 数码显示子程序流程图173.2.3 T1动态扫描显示中断程序流程图18第四章 测试与仿真194.1 硬件测试194.1.1 硬件平
7、台简介194.1.2 测试结果194.2 仿真软件简介194.2.1 Proteus软件的基本用法194.2.2 Keil软件的基本用法244.3 仿真结果及分析264.3.1 仿真所需的电路图264.3.2 仿真结果图27第五章 结束语295.1 本论文研究的内容及成果295.2 体会与展望29参考文献30附录31附录一：总硬件图31附录二：软件程序32第一章 绪论1.1引言在日常生活和工作中，我们常常用到定时控制，如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的，其定时准确性和重复精度都不是很理想，现在基本上都是基于数字技术的新一代产品，这种产品功能强，是前者的
8、换代之物。随着单片机性能价格比的不断提高，新一代产品的应用也越来越广泛，大可构成复杂的工业过程控制系统，完成复杂的控制功能。小则可以用于家电控制，甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大，体积小，质量轻，灵活好用，配以适当的接口芯片，可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。随着电子技术的飞速发展，家用电器和办公电子设备逐渐增多，不同的设备都有自己的控制器，使用起来很不方便。根据这种实际情况，设计了一个可预置的定时显示报警系统，它可以避免多种控制器的混淆，利用一个控制器对多路电器进行控制，同时又可以进行时钟校准和报警打铃。它可以执行不同的异常信号的报警，可以任意设置时间，可以控制时间的显示。这种具有
9、人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动，扩大了数字化的范围，为家庭数字化提供了可能。本文也正是基于此，而对其在日常生活中的应用做研究。1.2定时报警系统的发展现状从早期的采用模拟电路构成的报警系，到后来采用数字电路构成报警系统，再到采用MCU做为控制器的报警系统。随着科学技术、特别是微机、电子、光学技术的迅猛发展，也带动了定时报警系统的发展。表现为传感元件的深入开发，更加扩大了火灾探测器家族的成员；智能技术的应用，使得报警系统等产品开始步入智能水平的初期阶段。尽管我国定式报警技术起步较晚，与世界先进国家有一定的差距，但我国定时报警技术的发展速度较快，近年来各类定式报警设计规范和相关技术标准
10、日趋完善，定时报警科学理论研究进步明显并获得工程应用，特别是定时报警系统作为我国20世纪80年代新兴的技术密集型产品，其科研开发和生产技术能力快速提高，大大缩小了与国际先进技术的差距，具备了研究、设计、生产智能化定时报警系统的技术实力，使我国定时报警系统的研制、开发、生产和应用等方面取得了令人瞩目的成就，极大地推动了定时报警系统技术产品的广泛应用。在目前的科学技术条件下，定时报警技术和硬件方面暂时不会有大的飞跃，已经基本成形。而我们的主要任务应该是充分利用、完善这种技术，并在此基础上找到更加可靠的定时报警判据，开发出定时报警系统的基础软件。借助当今的先进技术，研制智能程序较高、更具抗干扰的综合
11、性强的定时报警系统刻不容缓，以利更好地满足社会需要，为报警事业增添光彩。1.3本论文研究的内容（1）定时报警系统现状分析；（2）定时报警系统系统硬件方框图的确定，为硬件设计打下坚实的基础；（3）定时报警系统的硬件电路设计，包括主控电路、复位电路、时钟电路、报警电路、显示电路、按键电路 。其中包含有对各个模块电路的详细说明；（4）定时报警系统的软件设计，包括系统流程图，以及部分子程序的详细说明；（5）定时报警系统的软件仿真，在PROTEUS上仿真，测试各个功能是否能实现；（6）定时报警系统的硬件测试，将程序下载至上海浩豚电子设计的单片机开发板上，进行必要的硬件测试，同时测试各个模块能否正常工作。
12、第二章 定时报警系统的硬件设计2.1硬件设计基本原则在系统的硬件设计时，应考虑以下几个基本原则：（1）满足技术指标在进行硬件系统设计时，首先应考虑系统功能及性能要求，要满足系统技术指标。（2）经济性原则要充分发挥硬件的经济效益，提高性价比。（3）安全可靠在进行系统设计时，要充分考虑到系统的稳定性和可靠性。在选购元器件时要尽量选择质量和性能比较可靠的元器件。（4）环境适应性强系统应有足够的抗干扰能力，以保证系统在恶劣环境下正常工作。因此，在硬件的设计和开发过程中，必须考虑各种抗干扰措施，诸如:隔离、屏蔽、一点接地。2.2方案选择1.采用分立式元器件，运用数字电路技术，可以设计出报警系统，但这样的
13、系统元器件较多，稳定性差，精度不高，走时不准确。2.采用单片机做控制器，运用较少的外围器件就可设计出定时报警系统。这样的系统稳定性较好，精度较高，走时较准确，性价比高。3.采用FPGA做控制器,运用较少的外围器件可达到设计要求。这样的系统，稳定性好，精度高，走时准确。但价格较贵。综合考虑：对于生活上的简单应用而言，方案2完全符合应用要求，况且性价比高，故选择方案2。2.3定时报警系统设计框图定时报警系统硬件电路通常由以下5个模块电路构成：控制模块电路、数码管显示模块电路、键盘输入模块电路、报警模块电路、串口通信模块电路。其基本组成框图如图3.3所示。图3.3 定时报警系统设计框图2.4 主要器
14、件的选择任何一个电路的设计器件的选择都是一个重要的环节，器件选择不合理可能使电路达不到设计要求，也可能使整个设计成本过高。因此正确合理选择器件显得尤为重要，在选择器件时既要满足电路设计要求，留有一定余地，也要充分考虑电路成本，做到高性价比。2.4.1 MCU的选择在市场上存在着各种各样的单片机，每种单片机都有其各自的优点，但是单片机的选用不能一味的追求高性能，而应该综合考虑用途和价格，以达到较高的性价比。综合考虑系统需求及系统成本，在此选用宏晶公司生产的STC89C52RC单片机。STC89C52RC是一款低电压、低功耗，高性能的CMOS 8位单片机。内置有通用8位中央处理器，支持在线编程，不
15、需要专门的编程器(这点比较方便)片内含有8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序程序存储器和512 bytes的随机存取数据存储器（内RAM256B、XRAM256B），兼容标准MCS-51指令系统。STC89C52RC有40个引脚，32/36(P4口E8H)个IO端口，同时内含4个外中断口，3个16位可编程定时器，2个全双工串行通信口，特别适合对处理器要求不是很高的场合。STC89C52RC的性能完全能满足系统要求，而且成本比较低。单片机简介一、 STC89C52RC单片机总体结构框图如图2.4.1图2.4.1STC89C52RC总体结构框图二、 引脚功能STC89C52RC引脚排列图如2.4.2图2.4.2 STC89C52RC引脚分布l VCC（40）：3.4
