基于51单片机的多功能定时器

摘要本设计要求以单片机为核心主体，完成最小系统板的设计与制作（通过Protel软件，对电路进行设计，调试。生成PCB板，再对元器件进行排布，焊接。）之后要进行初调试，证实电路板无误后才能进行下面的内容。电路板完成后，在总程序基础上通过编程设计家用多路定时控制器。本课程设计目标：具有正常数字钟功能，包括时间校正，具有至少三路定时开关控制功能，每路定时时间可以任意设置。但重要的是要有一定的创新，因为此系统还有很多值得开发的功能，单纯的三路定时只是设计内容的基本要求。关键词：Protel，单片机，MCS-51多功能定时器-2-目录摘要........................................................................................................-1-引言........................................................................................................-2-1绪论....................................................................................................-2-1.1系统背景...........................................................................................................11.1.1单片机技术及其发展特点.....................................................................11.1.2单片机在电子技术中的应用.................................................................31.1.3课程设计的内容与任务.........................................................................42系统电路设计........................................................................................52.1系统总体设计框架结构..................................................................................52.2系统硬件单元电路设计..................................................................................62.2.1时钟电路设计........................................................................................62.2.2复位电路设计........................................................................................62.2.3按键电路设计.......................................................................................72.3数码管电路设计...............................................................................................82.3.1、数码管的分类......................................................................................82.3.2、数码管的驱动方式..............................................................................82.3系统硬件总电路............................................................................................143系统软件设计......................................................................................103.1系统软件流程图............................................................................................104实验结果和分析..................................................................................114.1实验使用的仪器设备....................................................................................114.2测试结果分析................................................................................................11结论...........................................................................................................12参考文献...................................................................................................13附录...........................................................................................................13系统程序设计.......................................................................................................15Abstract.....................................................................................................25致谢.......................................................................................................25多功能定时器1引言我们在日常生活中，经常碰到一些需要定时的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零点几秒的时间，洗衣机洗涤衣物需要定在几分钟到几十分钟的时间，电风扇需要定在数十分钟的时间。完成这种定时的定时器有多种多样，在家用电器中采用机械定时器就是根据一般上弦钟表原理设计的，这种定时器虽然结构简单，成本低，维修也比较方便，但是它的触头频繁接触和断开，大大的缩减了它的使用寿命，也不利于进一步全自动化。在电子技术突飞猛进的今天，电子定时器一定会逐步取而代之，这是不言而喻的。本文是基于51系列单片机设计的一种用于控制家用电器的设计方案。1绪论1.1系统背景1.1.1单片机技术及其发展特点早期的单片机（SingleChipMicrocomputer单片微计算机）只是将CPU及计算机外围功能单元（如I/O口、定时/计时器、UART、RAM、ROM等）集成在一块芯片上。随着单片机技术的发展以及微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展，单片机集成了更多的用于控制目的的功能单元（如高速I/O口、ADC、PWM、WATCHDOG、I2CBus-InterICBus、CANBus–ControllerAreaNetworkBus等），从而成为严格意义上的单片微控制器（SingleChipMicrocontroller）。图1-1所示的为MCS—51单片机片内总体结构框图。单片机系统以单片机为核心部件，可分为单机应用和多机应用。单机应用是指一个应用系统中只使用一个单片机，这是目前应用最多的方式；多机应用是单片机在高科技领域应用的主要模式。单片机的高可靠性、高控制功能及高运行速度的“三高”特点必然使得未来的高科技工程系统将采用da单片机多机系统作为主要的发展方向。图1-2所示的为典型的单片机系统原理框图。多功能定时器2图1-1MCS—51单片机片内总体结构框图单片机的生存周期相对于普通CPU而言非常之长，如MCS8051已超过15年。以某类单片机（如8051/52）为核心，集成不同I/O功能模块的新单片机系列层出不穷；而某些单片机更是突出了以功能分类的特点（如Microchip公司的PIC单片机）。8位、16位、32位单片机共同发展也是当前单片机技术发展的另一特点。单片机运算速度越来越快，为提高单片机抗干扰能力和降低噪声，尽量不采用提高时钟频率单一措施，而是通过调整单片机的内部时序、使用琐相环技术或内部倍频技术等技术，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多。多功能定时器3图1-2典型单片机系统原理框图低电压与低功耗是单片机技术的发展的另一个特点。采用最新的集成电路制造技术，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，使功耗不断下降。PIC单片机、Motorola的某些单片机等在这方面具有很强的优势。为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家尽量采用低噪声与高可靠性技术，在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施，如增加了抗EMI电路、增强了WATCHDOG的性能等。为降低单片机产品的成本，广泛采用掩膜（MaskROM）、一次编程（OTP-OneTimeProgrammable）和多次编程（MTP-MultiTimeProgrammable）单片机。过去成熟的单片机产品一般采用掩膜型单片机，由于掩膜需要一定的生产周期，而一次编程型单片机价格不断下降，使得近年来直接使用一次编程完成最终产品制造更为流行。近年来，一次编程型单片机需量大幅度上扬，为适应这种需求许多单片机都采用了在片编程技术（InSystemProgramming）。未编程的一次编程芯片先焊在印刷板上，然后再其进行编程，解决了批量写一次编程芯片时容易出现的芯片与写入器接触不好的问题。编程线与I/O线共用，不增加单片机的额外引脚。而多次编程向一次编程提出了挑战，一些单片机厂商采用FLASH存储器作为程序存储器（如ATMEL公司的单片机），可多次编程。1.1.2单片机在电子技术中的应用单片机的应用领域多功能定时器4目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机