基于51单片机的定时控制系统设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目:基于51单片机的定时控制系统设计专业:电子信息工程技术班级:电信09-1学号:0819019姓名:肖阳指导教师:曾宝国二O一一年十二月十五日四川信息职业技术学院毕业设计任务书学生姓名肖阳学号0819019班级电信09-1专业电子信息工程技术设计（或论文）题目基于51单片机的定时控制系统设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注曾宝国讲师/工程师四川信息职业技术学院电子系教师15883534429设计（论文）内容：以AT89C51单片机为核心，设计一款定时控制系统，可用于电饭煲定时煮饭控制，要求：1.能以24小时方式显示时间，并能修改系统时钟基准和设定定时时间；2.定时时间自动报警，并完成继电器通断控制；3.完成仿真或制作实物，并撰写设计报告。进度安排：1.收集有关资料并消化吸收------9月25日~10月15日；2.制定设计方案----------------10月16日~10月30日；3.硬件设计--------------------11月1日~11月15日；4.软件设计--------------------11月16日~11月30日；5.硬件制作--------------------12月1日~12月5日；5.撰写设计报告----------------12月6日~12月15日；6.准备毕业答辩----------------12月16日~12月25日。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：[1]戴佳.戴卫.51单片机C语言应用程序设计实例精讲电子工业出版社.2006[2]余宏生.吴建设.电子CAD技能实训.人民邮电出版社.2006[3]李贵庭.单片机应用技术及项目化训练.西南交通大学出版社.2009[4]刘建清.从零开始学单片机C语言.国防工业.2006[5]钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.[6]李平等.单片机入门与开发[M].机械工业出版社，2008.审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘要.................................................................1第1章方案设计.......................................................2第2章硬件设计.......................................................32.1单片机最小系统.................................................32.2DS1302时钟电路...............................................42.3按键电路.......................................................42.4中断触发电路...................................................52.5LCD1602液晶显示电路...........................................52.6继电器控制电路.................................................52.7报警电路.......................................................62.8整机工作原理...................................................6第3章软件设计.......................................................7第4章系统仿真测试...................................................84.1仿真测试方法...................................................84.2仿真测试结果...................................................8总结.................................................................9致谢................................................................10参考文献..............................................................11附录1主要程序代码...................................................12附录2整机原理图.....................................................29四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页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。关键词AT89C51；DS1302；继电器四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2页第1章方案设计采用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。单片机最小系统液晶显示电路键盘电路继电器控制电路时钟电路报警电路图1-1基于51单片机的定时控制系统框图四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页第2章硬件设计2.1单片机最小系统1．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。2．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。单片机最小系统电路如图2-1所示。图2-1单片机最小系统四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页2.2DS1302时钟电路1．DS1302简介芯片引脚功能图如图2-2所示。图2-2DS1302引脚功能图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VCC2.0V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．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2-3DS1302时钟电路图2.3按键电路按键电路如图2-4所示。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页图2-4按键电路当没有按下按键时I/O口为高电平，当按下时I/O口电平会被拉低，通过电平的不同可以很轻松地判别是否有按键按下。2.4中断触发电路中断触发电路主要由与非门及非门构成，主要用于当按键按下之后触发中断，电路图如图2-5所示。图2-5中断触发电路2.5LCD1602液晶显示电路液晶显示电路如图2-6所示，具体液晶使用请查看相关手册。图2-6LCD1602液晶显示电路2.6继电器控制电路继电器控制电路如图2-7所示。由于单片机I/O口驱动能力有限，从图中可以看出我们利用三极管来控制，通过如图的连接方式，可以提高驱动负载的能力，并且利用三极管截至和饱和导通的性质四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页可以很方便的用于单片机控制。图2-7继电器控制电路2.7报警电路报警电路如图2-8所示。如2.6所述，我们在这里再次利用了三极管作为开关管驱动蜂鸣器发声。图2-8报警电路2.8整机工作原理整机仿真电路图如附录2所示，开启仿真开关后，我们可以看到时间和日期显示的界面，通过设置按钮，我们可以很方便的调节时间、日期、星期等。我们调整好时间后，并定时报警时间，后按确认键，当界面显示有大写字母A时，说明我们开启了定时报警系统，通过确认键我们还可以查看当前我们设定的报警时间，当时间到达所定时时间是，就会通过蜂鸣器报警提示，当提示1分钟后，就会启动继电器控制通断系统，将电路断开，并点亮绿灯告之电饭煲工作完成。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第7页第3章软件设计整套系统的运行都是基于8051内核指令控制运行的，主要程序见附录1。工作流程如图3-1所示。开始是否设置时间设置当前时间子程序（略）设置何种时间否是是否开启了定时系统否是否时间到点是否开启报警系统是报警是否结束打开继电器工作点亮路灯否设定定时时间图3-1流程图四川信息职业技术学院毕业设计说明书第8页第4章系统仿真测试4.1仿真测试方法系统测试内容包括能否正常设定日期时间、是否能正常定时、报警电路及继电器电路是否正常工作，具体测试方法如表4-1所示。表4-1系统测试项目与测试方法4.2仿真测试结果表4-2系统测试结果结果：整个系统能按照预定的计划运行，此次制作圆满成功。序号测试项目测试方法1是否能正常设置日期时间1、打开仿真开关，通过设置键进入时间设置；2分别设置时间日期，保存后观察是否正常。2是否能准确定时1、通过时间设置按钮进入定时设置；2、等待时间到点，观察是否报警。3报警电路及继电器电路是否正常工作1、观察当项目2中定时到点时，是否正常报警，及继电器是否工作，是否点亮绿灯。序号测试项目测试结果1是否能正常设置日期时间能很好的设置和保存所设置的时间，且正常工作。2是否