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1、XXXXXXXXXXX 毕 业 设 计题目 基于单片机的家用电器预约系统设计 系别 电气工程系 专业 应用电子技术 班级 电技XXXX 姓名 XXX 学号 XXXXXXXXX 指导教师 XXX 日期 20XX年XX月 设计任务书设计题目：基于单片机的家用电器预约系统设计设计要求：1：自己设计一个单片机对家用电器的控制电路;2：实现用单片机定时控制家用电器的通断;3: 在规定是的时候后家用电器自动运行(如控制电饭煲,早上9点钟出门,用单片机定时3个小时之后电饭煲自动运行开始做饭.)设计进度要求：第一周: 查阅相关资料,了解电饭煲的电路系统,明确单片机的控制电路应该添加在哪里来控制电饭煲.(最后设
2、想直接用单片机控制继电器来控制总电源的通断,从而实现对电饭煲的控制)第二周:在Proteus中画出简单的单片机控制继电器的电路图,开始编写程序,调试仿真,实现单片机控制继电器控制发光二极管的亮灭.第三周:在Proteus中的电路中加入了四位一体数码管,编写时钟程序(由于考虑到做出事物的大小,决定使用两个按键来控制),调试程序,实现时钟的仿真效果.第四周:将第二周的成果和第三周的成果集合起来,实现在要求的时间后继电器控制二极管的亮灭.第五周:设计电源电路,因为单片机(+5V)和继电器(我所购买的是+9V)所用的电压不同,在protel99se画出相应的电路图. 指导教师（签名）： 摘 要设计以单
3、片机为核心部件的模拟单片机的家用电器预约系统设计。设计思想，利用DS1302时钟芯片做出一个倒记的时钟程序，当时钟倒记到000000时，控制单片机的两个端口，端口控制继电器，通过继电器的常开触点来控制家用电器的电源，从而控制家用电的运作。继电器的驱动采用光耦。由于在proteus中没有我所需要的光耦，因此在proteus仿真时不能驱动继电器，因而在proteus中用发光二极管亮灭来代替继电器的效果（亮代表继电器常开触点闭合，灭代表常开触点断开） 关键词：单片机，家用电器，继电器，光耦，proteus目录摘要II1 单片机的发展及应用11.1 单片机的发展11.2单片机的应用12 总体方案设计3
4、2.1单片机控制继电器方案32.2 计时控制方案32.3 显示控制方案32.4 键盘控制方案43 硬件设计53.1 80C51单片机的简介53.2 80C51单片机的引脚63.3 键盘接口工作原理83.4 七段LED显示工作原理93.5 电路原理104 软件设计124.1 定时秒的方法124.2 定时器初值计算124.3 主程序模块124.4 中断服务程序模块144.5 显示程序模块174.6 按键程序模块165 系统调试196 结 论21致谢22参考文献23附录A241 单片机的发展及应用1.1 单片机的发展单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是一种非常活跃和颇具有生命力的机种。单片
5、微型计算机简称单片机，特别适用于工业控制领域，因此又称为微控器。 1971年微处理器研制成功不久，就出现了单片微型计算机即单片机，但最早的单片机是1位的，处理能力有限。单片机的发展分为4个阶段： 第一阶段（197476年）：单片机初级阶段。因为受工艺限制，单片机采用单片的形式而且功能比较简单。例如美国仙童公司生产的F8单片机，实际上只包括了8位CPU，64个字节的RAM和2个并行接口 第二阶段（197678年）：低性能单片机阶段。以Intel公司生产的MCS48系列单片机为代表，该系列单片机片内集成有8位CPU，8位定时器/计数器，并行I/O接口，RAM和ROM等，但是最大的缺点就是无串行接口
6、，中断处理比较简单而且片内RAM和ROM容量较小，且寻址范围不大与4KB。第三阶段（197883）高性能单片阶段这个阶段推出的单片机普遍带有串行接口。多级中断系统，16位定时器/计数器，片内ROM，RAM容量加大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换器。第四阶段（1983年至今）8位单片机巩固发展以及16位单片机，32 位单片机推出阶段。此阶段的主要特征是：一方面发展16位单片机，32位单片机及专用型单片机；另一方面不断完善高档8位单片机，改善其结构，增加片内器件，以满足不同的客户要求。1.2 单片机的应用 单片机的应用很广，分别在以下领域中得到了广泛的应用。工业自动化：在自动化技
7、术中，无论是过程控制技术、数据采集技术还是测控技术，都离不开单片机。在工业自动化的领域中，机电一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种机械、微电子和计算机技术为一体的综合技术（例如机器人技术、数控技术）中，单片机将发挥非常重要的作用特别是近些年来，随着计算机技术的发展，工业自动化也发展到了一个新的高度，出现了无人工厂、机器人作业、网络化工厂等，不仅将人从繁重、重复和危险的工业现场解放出来，还大大提高了生产效率，降低了生产成本。仪器仪表：目前对仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高。在自动化测量仪器中，单片机应用十分普及。单片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构，减小体积，易于携带和
8、使用，加速仪器仪表向数字化、智能化和多功能化方向发展。消费类电子产品：该应用主要反映在家电领域。目前家电产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度。例如，电子游戏、照相机、洗衣机、电冰箱、空调、电视机、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等。在这些设备中使用了单片机后，其功能和性能大大提高，并实现了智能化、最优化控制信方面：较高档的单片机都具有通信接口，因而为单片机在通信设备中的应用创造了很好的条件。例如，在微波通信、短波通信、载波通信、光纤通信、程控交换等通信设备和仪器中都能找到单片机的应用。武器装备：在现代化的武器装备中， 如飞机、军舰、坦克、导单、鱼雷制导、智能武器设备、航天飞机导航系统
9、，都有单片机在其中发挥重要作用。终端及外部设备控制：计算机网络终端设备，如银行终端，以及计算机外部设备如打印机、硬盘驱动器、绘图机、传真机、复印机等，在这些设备中都使用了单片机。近年来随着科技的飞速发展，同时带动自动控制系统日新月异更新，单片机的应用正在不断地走向深入。2 总体方案设计2.1单片机控制继电器方案 单片机控制继电器的总体设计图如图2.1所示。 图2.1 2.2 计时控制方案利用MCS-51内部的定时器/计数器进行定时，配合软件延时实现到计时。该方案节省硬件成本，切能够使读者在定时器/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高，2.3 显示控制方案显示分为静态示和动态显示静态显
10、示由于占用较多的接口，在单片机设计中常采用串行扩展来完成。该方案占用接口资源多，显示亮度由保证，但硬件开销大，电路复杂，信息刷新速度慢，实用于并行接口资源较少以及对显示没有要求的场合。LED动态显示硬件连接简单，但动态扫描的显示方式需占用CPU较多的时间，在该系统中由于单片机除了扫描80C51芯片外没有太多的实时测控任务，故选用动态扫描方式。 2.4 按键控制方案按键分为独立式按键和矩阵式按键，独立式按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，工作可靠但每个按键必须占用一跟I/O接口线，I/O接口线浪费较大，在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息，可将按键直接在一根I/O接口线上，
11、故只在按键数量不多时采用。而矩阵式按键每条行线与列线在交叉处不直接相通，而是通过一个按键加以连接，当按键较多时可采用行列式键盘以节省I/O接口。本设计采用两个按键，所以这里选用独立式按键。3 硬件设计3.1 80C51单片机的简介 80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（Dual In Line Package），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C5
12、1有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。现在我们分别加以说明：图3.1 单片机内部结构示意图1、中央处理器中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2、数据存储器(RAM)80C51内部有128个8
13、位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。3、程序存储器(ROM)80C51共有4KB掩膜ROM，最大可扩展64K字节，用于存放用户程序，原始数据或表格。4、定时/计数器：80C51有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。5、并行输入输出(I/O)口：80C51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。6、中断系统80C51具备较完善的中断功能，有
14、两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。3.2 80C51单片机的引脚80C51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的. 80C51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的. 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分. 80C51单片机为双列直插式封装结构, 如图3.2所示.图3.2 80C51引脚分配图 80C51单机的电源线有以下两种：（1） VCC：+5V电源线。电源线 （2） GND：接地线。80C51单片机的外接晶体引脚有以下两种: （1）XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。（2） XTAL2：片内振荡器反相放大器的输
