單片機(jī)課程設(shè)計---加熱定時器

1、<p>　　嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計名稱 加熱定時器 </p><p>　　專業(yè)班級 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師

2、 </p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　注：課程設(shè)計完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按，封面—任務(wù)書—說明書—圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂）</p><p>　　專業(yè)班級 學(xué)號 姓名 成績

3、 </p><p>　　一.實驗?zāi)康?</p><p>　　1、 掌握可任意預(yù)置的定時構(gòu)成、原理與設(shè)計方法；</p><p>　　2、 熟悉集成電路的使用方法。</p><p>　　

4、3、通過應(yīng)用單片機(jī)系統(tǒng)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，提高動手能力。 </p><p>　　二.設(shè)計要求 </p><p>　　1、每天早7：00起加熱，晚10：00起加熱，保證熱水； 周末全天供水。</p><p&

5、gt;　　2、控制面板設(shè)計。 </p><p>　　主要設(shè)計參數(shù)： </p>

6、<p>　　1、能準(zhǔn)確實現(xiàn)加熱時間控制 。 </p><p><b>　　2、保證熱水供應(yīng)。</b></p><p><b>　　三．定時加熱器優(yōu)點</b></p><p>　　傳統(tǒng)的大容量電熱

7、水器的加熱時間一般都比較長，如果熱水器一直開著，則會一直耗能耗電，而定時開關(guān)控制器則可有效解決這些問題，使電熱水器使用起來更加舒適省電。這樣，電熱水器不僅可以充分利用閑置的時間，避免用戶使用時長時間的等待，減少不必要的保溫，也可以更加節(jié)約電能，特別對低谷及高峰用電有差價的地區(qū)．利用晚間低谷用電開機(jī)加熱，白天用電高峰關(guān)機(jī)保溫，便能大量節(jié)約電費(fèi)開支。本文中的定時控制器主要是以單片機(jī)AT89C51作為核心控制元件，通過外圍電路來控制熱水器的電

8、源，以達(dá)到定時開關(guān)機(jī)的目的。</p><p>　　四.設(shè)計原理 </p><p><b>　　1 硬件組成</b></p><p>　　本電熱水器控制系統(tǒng)在加電后即可進(jìn)

9、入正常計時狀態(tài)，用戶可以隨時校準(zhǔn)時間并設(shè)定熱水器的開關(guān)時間，以便控制器能夠在設(shè)定的開關(guān)時刻通過單片機(jī)的輸出端口控制輸出繼電器的動作，進(jìn)而控制熱水器的啟閉。該系統(tǒng)的硬件原理圖見圖1所示。</p><p>　　本系統(tǒng)的核心單片機(jī)AT89C2051為20腳300MIL封裝，是一種帶有2KB FLASH E2PROM的單片機(jī)。該單片機(jī)除了少了兩個并口外，能兼容MCS-51系列單片機(jī)的所有功能，且具備體積小、功能強(qiáng)、運(yùn)行速

10、度快等特點。</p><p>　　1.1 引腳功能及結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.7

11、68kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在

12、SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說明。SCLK為時鐘輸入端。</p><p>　　1.2 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)</p><p>　　在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時從低位0

13、位到高位7。 </p><p>　　1.3 DS1302的寄存器</p><p>　　DS1302有12個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,</p><p>　　1.4鍵盤、顯示以及輸出控制這三種電路。</p><p><b>　　1．41 顯示電路</b></p>&l

14、t;p>　　本系統(tǒng)中的顯示電路主要由七段共陽顯示譯碼器74LS47、3線－8線譯碼器74tHC138、7個PNP型三極管和六個數(shù)碼管組成。通過AT89C2051的P1．4～P1．7口將要顯示字符的BCD碼輸出到74LS47的四個輸人端，然后譯碼并輸出相應(yīng)的筆段來驅(qū)動LED數(shù)碼管(共陽)。LED數(shù)碼管顯示采用動態(tài)掃描方式，即在某一時刻，只有一個數(shù)碼管被點亮。數(shù)碼管的位選信號由AT89C2051的P3．3～P3．5輸出，并經(jīng)74HCl

15、38譯碼后通過三極管放大，以驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)碼管。</p><p><b>　　1．42 鍵盤電路</b></p><p>　　鍵盤電路跟顯示電路一樣采用掃描方式，并利用動態(tài)顯示時的數(shù)碼管驅(qū)動位置信號來判斷相應(yīng)按鍵的狀態(tài)。單片機(jī)的P3．3～P3．5口輸出的BCD碼經(jīng)譯碼器譯碼后，相應(yīng)的Y口呈低電平，而AT89C205 1的P3．7口平時為高電平(由于有上拉電阻)，只有當(dāng)某

16、一按鍵按下時，P3．7才被下拉為低，這時，單片機(jī)將利用程序查詢P3．7是否為低，如果P3．7為低電平，則讀回單片機(jī)P3．3～．P3．5口的值(從緩沖區(qū)讀取)，并判斷是那個按鍵按下．然后調(diào)用相應(yīng)的處理程序進(jìn)行處理。</p><p>　　1．43 輸出控制電路</p><p>　　單片機(jī)的控制輸出是通過P3．0～P3．2口完成的。當(dāng)程序開始時，這三個口的輸出狀態(tài)都是低電平，AT89C2051通

17、過程序查詢?nèi)份敵龅腛N或OFF狀態(tài)預(yù)置時間是否已到，若時間到，則改變相應(yīng)的輸出狀態(tài)，以完成對外部電路的控制。中斷功能申請寄存器IE介紹</p><p>　　中斷允許寄存器IE（可以打開和屏蔽相應(yīng)的中斷）</p><p>　　EX0/EX1 ET1/ET0 ES 位：分別是外部中斷、定時中斷、串口中斷 允許控制位。</p><p>　　=0 ：禁止中斷；

18、 =1 ：允許中斷。</p><p>　　EA：總的中斷允許控制位（總開關(guān)）：</p><p>　　=0 ：禁止全部中斷； =1 ：允許中斷。</p><p>　　工作方式寄存器TMOD</p><p>　　高四位對于定時器1，低四位對應(yīng)定時器0 M1,M0：工作方式選擇位 。</p&g

19、t;<p>　　工作方式0 =00：13位定時器/計數(shù)器；工作方式1 =01：16位定時器/計數(shù)器（常用）；</p><p>　　工作方式2 =10：可自動重裝的8位定時器/計數(shù)器（常用）；工作方式3 =11：T0 分為2個8位定時器/計數(shù)器；僅適用于T0。</p><p>　　C/T ：定時方式/計數(shù)方式選擇位。</p>

20、<p>　　= 0 ：內(nèi)部提供信號脈沖。 = 1： 外部提供信號脈沖。</p><p>　　GATE：定時器啟動控制位</p><p>　　= 0 ：程序控制。 = 1 ：硬件控制。</p><p>　　例如：TMOD = 0000 0001 =0x01; //設(shè)定時器0為16位模式1 </p><p&

21、gt;　　例如：TMOD = 0001 0000 =0x10; //設(shè)定時器1為16位模式1 </p><p>　　如何選擇16位內(nèi)部脈沖計數(shù)寄存器，并選擇定時器0作為為定時器，且用軟件方式實現(xiàn)定時器啟動控制。TMOD的值為多少？</p><p>　　定時0，選擇低四位（高四位全為0）</p><p>　　16位計數(shù)寄存器 選工作方式1 即M1 M0值為01<

22、;/p><p>　　內(nèi)部脈沖 C/T 值為0</p><p>　　軟件啟動定時器 GATE 值為 0</p><p>　　TMOD=0000 0001 =0x01</p><p>　　定時器控制寄存器TCON（高四位與定時器中斷有關(guān)，低四位與外部中斷有關(guān)）</p><p>　　TR0/TR1：定時器運(yùn)行啟?？刂莆唬捎?/p>

23、用戶通過軟件設(shè)置 ）。</p><p>　　=0：定時器停止運(yùn)行；</p><p>　　=1：定時器啟動運(yùn)行。</p><p>　　TF0/TF1：定時器溢出中斷申請標(biāo)志位（由硬件自動置位）。</p><p>　　=0：定時器未溢出；</p><p>　　=1：定時器溢出（由全“1”變成全“0”）時由硬件自動置位，申請

24、中斷，中斷被CPU響應(yīng)后由硬件自動清零。</p><p>　　啟動定時器和判斷是否溢出</p><p>　　TRx賦值為1，即可啟動相應(yīng)的定時器</p><p>　　如果TFx的值為1，即可以判斷計數(shù)寄存器的值已經(jīng)溢出。</p><p><b>　　可以用位賦值。</b></p><p>　　TC

25、ON=0001 0000 =0x10 代表什么？</p><p>　　即TR0的值為1，TF0的值為0。定時器已經(jīng)啟動，并且計數(shù)寄存器的計數(shù)值還沒有溢出。(不能產(chǎn)生有效的內(nèi)容中斷信號)</p><p><b>　　2 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　2．1 主程序流程</b></p><p

26、>　　本系統(tǒng)的主程序工作過程是首先循環(huán)進(jìn)行8個數(shù)碼管的掃描顯示(DISPLY段)，然后比較所有預(yù)置時間(COMP段)是否與當(dāng)前時間相等，如相等則轉(zhuǎn)向相應(yīng)處理程序。比較完成(或處理完成)后，再判斷有無按鍵(PP2段)按下，沒有則返回繼續(xù)顯示、比較、判斷；有按鍵按下則轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理程序。按鍵轉(zhuǎn)移采用偏移量加表格跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移法(KEY段)。預(yù)置時間比較則采用逐一比較法，即對每一個預(yù)設(shè)的值都進(jìn)行比較，如果相等，則進(jìn)行相應(yīng)的處理。在具體比較時(

27、COMP1段)，首先比較TH值，如不相等，則直接轉(zhuǎn)出并置"時間到"標(biāo)志CCB為0，而如果TH、TM、TS全部對應(yīng)相等，則置該標(biāo)志為1，其軟件流程見圖2所示。</p><p>　　此次設(shè)計的可預(yù)置熱水器控制電路，實現(xiàn)對時間和分鐘的現(xiàn)實，可以設(shè)置熱水器的使用時間，使熱水器自動加熱和停止，并且設(shè)置了水位比較電路可以進(jìn)行報警。</p><p>　　由石英晶體振蕩器產(chǎn)生頻率為10

28、00Hz的信號，經(jīng)過三片74LS160進(jìn)行分頻后，得到1Hz的秒脈沖信號，再經(jīng)過2片74LS90連接成的60進(jìn)制計數(shù)器后得到1/60秒的分脈沖信號。將分信號傳輸給兩片74LS290連成的六十進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)行分的計數(shù)，再由分計數(shù)的進(jìn)位驅(qū)動二十四進(jìn)制的時計數(shù)器。時間計數(shù)器連接七段譯碼顯示器進(jìn)行時間的現(xiàn)實。預(yù)置時間的電路與此相同。</p><p>　　預(yù)置時間計數(shù)器產(chǎn)生的輸出進(jìn)入減法器進(jìn)行自動減一的設(shè)置，減法器的輸出信號

29、進(jìn)入比較器，與正常時間計數(shù)器產(chǎn)生的信號進(jìn)行比較。當(dāng)兩者相等時，自動開始加。由時計數(shù)器和分計數(shù)器產(chǎn)生的輸出接入比較器，與設(shè)定時間電路的時計數(shù)器和分計數(shù)器相比較，當(dāng)時間相等時熱水器停止加熱。</p><p>　　由傳感器感知水位，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成八位二進(jìn)制數(shù)，再由二進(jìn)制→BCD碼轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成8421BCD碼，輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)計數(shù)器傳入七段譯碼顯示器進(jìn)行水位的顯示。從水位計數(shù)器引出的信號進(jìn)入比較器，與比較器中設(shè)置的

30、水位進(jìn)行比較，當(dāng)其水位低于設(shè)定值時，自動停止工作并進(jìn)行水位報警。其中水位報警電路由555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)單路和多諧振蕩電路組成。</p><p>　　2．2 秒脈沖發(fā)生器的軟件設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)中的秒脈沖發(fā)生器是由定時器T0和內(nèi)存空間TT0配合完成的。其中T0工作于l 6位計數(shù)器模式，當(dāng)T0向上計數(shù)并由全1變?yōu)槿?時產(chǎn)生中斷。本程序中，T0的初值為0DC00H，大約0．01秒

31、中斷一次。這里使用的晶振頻率為11．0592MHz，由此可計算出日誤差約為0．78 s。其操作流程如圖3所示，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷后，首先保存ACC和PSW的值，然后為T0重裝初值，并判斷中斷次數(shù)是否小于100，若是，則轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)，反之則將秒計數(shù)器加1。秒計數(shù)器大于59時，則為分計數(shù)器加1，同時秒計數(shù)器清0。同樣，分計數(shù)器如大于59，則為時計數(shù)器加1，同時分計數(shù)器清0。時計數(shù)器如大于23時則清0并轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)。TD中斷100次的時間剛好為1秒

32、鐘。</p><p><b>　　3、 程序</b></p><p>　　#include <REG52.H></p><p>　　#include "DS1302.h" /************端 口 定 義****************/</p><p>　　sbit

33、 hot = P1^7;</p><p>　　sbit Add_hour = P3^0;</p><p>　　sbit Add_min = P3^1;</p><p>　　unsigned char qiangdanum=0;</p><p>　　unsigned char code table[]={0x3f,0x0

34、6,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,</p><p>　　0x7f,0x6f};</p><p>　　//unsigned char code duan[]={};</p><p>　　unsigned char ge=0,shi=0;</p><p>　　void delay(unsigned int ms)

35、 //晶振12M</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>　　for(j=ms;j>0;j--) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<

36、;120;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　P2=0x7f

37、;</b></p><p>　　P0=table[week];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xbf;</b></p><p><b>　　P0=0x40;</b></p><p>

38、;<b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xdf;</b></p><p>　　P0=table[h1];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xef;</b>&l

39、t;/p><p>　　P0=table[h0];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xf7;</b></p><p>　　P0=table[mi1];</p><p><b>　　delay(5);</b&

40、gt;</p><p><b>　　P2=0xfb;</b></p><p>　　P0=table[mi0];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xfd;</b></p><p>　　P0=tab

41、le[s1];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　P2=0xfe;</b></p><p>　　P0=table[s0];</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><

42、b>　　}</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_ds1302(0x8e,0x00);//寫保護(hù)寄存器，在對時鐘或RAM寫前WP一定要為0</p><p>　　write_ds1302(0x8c,year);//年</p><p>　　write_ds1

43、302(0x88,month);//月</p><p>　　write_ds1302(0x86,day);//日</p><p>　　write_ds1302(0x8A,week);//星期</p><p>　　write_ds1302(0x84,hour);//時</p><p>　　write_ds1302(0x82,m

44、inute);//分</p><p>　　write_ds1302(0x80,second);//秒</p><p>　　write_ds1302(0x8e,0x80);//寫保護(hù)寄存器</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void changtime()</p><

45、;p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char Change_minute,Change_hour;</p><p>　　Change_minute = minute;</p><p>　　Change_hour=hour;</p><p>　　if(0 == Add_min)<

46、/p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(0 == Add_min)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p>

47、;　　Change_minute++;</p><p>　　if( Change_minute==90)</p><p>　　{ Change_minute=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if( Change_minute%16==10)</p><p>　　{

48、 Change_minute+=6;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_ds1302(0x8e,0x00);//寫保護(hù)寄存器，在對時鐘或RAM寫前WP一定要為0</p><p>　　write_ds1302(0x8c,year);//年</p><p>　　write_ds1

49、302(0x88,month);//月</p><p>　　write_ds1302(0x86,day);//日</p><p>　　write_ds1302(0x8A,week);//星期</p><p>　　write_ds1302(0x84,hour);//時</p><p>　　write_ds1302(0x82,C

50、hange_minute);//分</p><p>　　write_ds1302(0x80,second);//秒</p><p>　　write_ds1302(0x8e,0x80);//寫保護(hù)寄存器</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if( 0==Add_hour) </p

51、><p><b>　　{</b></p><p>　　while(0 ==Add_hour)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(); </p><p><b>　　}</b></p><p>

52、　　Change_hour++;</p><p>　　if( Change_hour==0x24)</p><p>　　{Change_hour=0;}</p><p>　　if( Change_hour%16==10)</p><p>　　{Change_hour+=6;}</p><p>　　write_ds1

53、302(0x8e,0x00);//寫保護(hù)寄存器，在對時鐘或RAM寫前WP一定要為0</p><p>　　write_ds1302(0x8c,year);//年</p><p>　　write_ds1302(0x88,month);//月</p><p>　　write_ds1302(0x86,day);//日</p><p>

54、;　　write_ds1302(0x8A,week);//星期</p><p>　　write_ds1302(0x84,Change_hour);//時</p><p>　　write_ds1302(0x82,Change_minute);//分</p><p>　　write_ds1302(0x80,second);//秒</p>&

55、lt;p>　　write_ds1302(0x8e,0x80);//寫保護(hù)寄存器</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main ()</p><p><b>　　{</b></p>

56、<p><b>　　hot = 1;</b></p><p>　　initial_ds1302();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　read_time(); //讀時間</

57、p><p>　　display();</p><p><b>　　if()</b></p><p>　　changtime();</p><p>　　if(week<=0x05)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ho

58、ur>=0x07 & hour<=0x22)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　hot = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p

59、><p><b>　　{</b></p><p><b>　　hot = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b>&

60、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　hot = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　五、設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　在這次設(shè)計過程中，體現(xiàn)出組員

61、相互合作設(shè)計電路的能力以及綜合運(yùn)用知識的能力，體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補(bǔ)。</p><p>　　在此感謝我們的XX老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次電路設(shè)計的每個實驗細(xì)節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這