电子定时器设计.doc

《专业实训设计报告》 设计题目：电子定时器设计 班 级: 电子11-2班 学 号: 1106040207 学生姓名: 李高 指导教师： 刘英哲 一、 设计要求 要求实现一个电子定时器，即根据外部输入的计定时间进行计时（时间可采用外部按键的方式输入），并实时的显示当前计时结果，当计时到计定时间后进行警报（可通过LED 闪烁或蜂鸣器）。计时时间以秒/分为显示单位，可分别实现对5 分钟，10 分钟，15 分钟和20 分钟的计时。 二、 设计的目的 1．掌握电路设计的一般方法 在前面我们已经学习了模电、数电、单片机的理论知识，并对模拟电路，数字芯片和单片机各个接口的功能、各个功能模块有了了解。通过此次课程设计，我们可以更加了解单片机及其使用，并围绕单片机设计拓展电路。 2.掌握电路仿真和调试过程 此次课程设计是一个综合设计，要求我们做出实物。在设计中我们要学习软硬件，绘制和焊接电路，通过调试使定时器能够正常工作。 3．提高总结能力 完成智能定时器实物设计后，我们要在报告中总结设计过程，经验和分析结果，对设计不足的地方提出改进建议。 三、 设计的具体实现 方案一： 采用555定时器来输入脉冲，先通过74LS90进行十进制计数（时钟的秒数个位），达到进位时将进位送入74LS92进行六进制计数（时钟的秒数十位），进位送入74LS90进行十进制计数（时钟的分位）；由74LS47译码后送给数码管进行显示。 方案二： 该方案仅由主电路、按键电路、显示电路、报警电路，四个模块组成。整个系统的计时功能皆由STC89C52内部自带的定时器T0来实现；时钟由共阴极数码管显示；五个开关按钮可以实现时钟的加，分钟的加，预置定时时间，定时启停；并利用蜂鸣器进行定时报警。方案框图如图3-1： 图3-1 方案一中虽然不需要程序，但是电路复杂，且不符合课程设计“以单片机为核心”的要求，所以最后采用了方案二。方案二，电路简单，时钟部分完全用软件实现，操作方便，完全可以满足课程设计要求。 根据选题要求，设计任务主要完成LED数码管能实现秒/分的显示；通过按钮调整时间；预置定时时间定时；并提醒用户定时时间到。为完成相应功能，系统设计包含以下几个基本模块：控制模块、信息显示模块、报警模块。总的框图如上面方案二中图3-1所示。 1．控制模块的选取方案 控制器是控制模块的核心，控制模块主要完成时钟和定时功能，从按键读取操作要求、从数码管和蜂鸣器信息显示。 方案一：采用中小规模集成电路。 采用中小规模集成电路构成的控制电路，由于外围器件多，容易出故障，而且调试起来非常麻烦。 方案二：采用 ATMEL 公司的 AT89S51作为系统控制器。 单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。本系统控制算法不太复杂，系统规模较小，适宜采用单片机控制方案。 综合考虑，本设计采用方案二。 2．硬件设计及电路图 1）设计原理： 硬件电路主要有单片机最小系统，按键输入电路，LED显示电路，蜂鸣器电路组成。 按键输入电路：对定时器输入定时时间、时钟时间，并对其调整。 最小系统：包括晶振电路，复位电路。 LED显示电路：显示数字钟时间，定时时间和按键操作。 2）单元电路设计： 控制器：本设计采用AT89S51单片机芯片，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 按键输入电路： 按键输入电路有4个按钮组成。SEC/MIN分别控制秒钟、分钟加1，SET设置时间，START/REST控制定时的启停, ALARM ON/OFF控制报警灯的闪灭。电路图如下： LED显示电路： LED数码管就是由发光二极管组合而成的1种新型显示器件。LED显示采用了7SEG-MPX4-CC-BLUE四位共阴极数码管。最后确定LED显示电路如图： 报警灯电路： 单片机P2.7口高电平使报警灯工作。电路如图： 3.软件设计 软件设计主要是实现对定时/计数器T0的控制。总体思路是用中断方式计数定时器T0定时到50毫秒的次数。如果计满20次，则表示1秒到达，接着就可以软件方式实现分，时的加1或清零。此次设计采用了T0的定时工作方式1。下面介绍与设计相关的定时/计数器T0的控制寄存器和工作方式1。 定时/计数器方式寄