1、 致 谢12 附 录13 1 硬件部分结构功能简介1.1 STC89C51RC单片机介绍STC89C51RC系列单片机是深圳宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机。STC89C51RC系列单片机具有ISP（在系统中可编程）动能和IAP（在应用可编程）功能，无需购买专用编辑器，可以通过串行口直接下载用户程序。单片机主控电路的主要元件是STC89C51RC单片机，其外形如下图（图1-1）： 图1-1 STC89C51RC各个引脚 1.2 STC89C51RC单片机的主要性能 与单片机产品兼容4K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周
2、期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程/口、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒看门狗定时器，双数据指针、掉电标识符。1.3 STC89C51RC单片机管脚说明VCC供电电压。GND接地。P0口8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓
3、冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能
4、寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。在编程/校验时，P3口可接收某些控制信号。RST复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此
5、它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RES
6、ET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2来自反向振荡器的输出。 2 硬件电路设计2.1单片机最小系统 2.1.1 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，STC89C51RC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
7、处读入程序代码而执行程序。（图2-1） 图2-1 复位电路 2.1.2. 时钟电路时钟电路是产生CPU校准时序，是单片机的控制核心。STC89C51RC的时钟信号可通过内部振荡方式和外部振荡方式两种方式得到。本次设计使用的是片内振荡方式，通过外接12MHz的晶振来实现时钟电路的时序控制。在使用片内振荡器时，XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入端和输出端。外接晶体以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。当使用外部时钟驱动时，XTAL2引脚应悬空，而由XTAL1引脚上的信号驱动，或者XTAL1引脚应悬空，而由XTAL2引脚上的信号驱动。外部振荡器再通过一个2分频的触发器
8、来形成内部时钟所需要的信号。在电容器C1、C2选择时方面，一般选择其值为530pF。本系统中所用的电容值为22pF，具体的电路接法如图2-2所示。 图2-2 晶振电路图2.2按键电路 按键电路如图2-3所示 图2-3 按键电路系统中共有四六个独立按键，分别与P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.3、P2.4、P2.5连接。开始键（P2.0）：按下该键，电源和负载接通或当预约调试结束后按下该键， 电源将在设定时间到达后接通。关闭键（P2.1）:按下该键，切断电源。预约键（P2.2）：第一次按下该键，可以对电源的接通时间进行“小时”调整；第二次按下该键，可以对电源接通时间进行“分钟”调整。
9、加“1”键（P2.3）：按下该键，调“小时”时间加1，最大可加到11；调“分钟”时间加1，最大可加到59.即最长定时时间为11小时59分钟。减“1”键（P2.4）：按下该键，调“小时”时小时减1，最小值为0；调“分钟”时分钟减1，最小值为0.预留键（P2.5）：在本设计中，没有作用。2.3 显示功能1.按键指示灯D1：只要有按键按下，该指示灯会点亮。2.电源开关状态指示灯D3：当电源和负载接通时，该灯点亮。3.四位数码管（图2-4）：前两位显示小时，后两位显示分钟。上电即显示“-”；预约调小时前两位闪烁，预约调分钟后两位闪烁。预约时间内，倒计时显示。 图2-4 LED数码管 2.4中断系统中断
10、系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。STC89S51RC共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。中断函数如下/-外部中断0中断函数- void int0（）interrupt 0 using 0 uchar keynum; display（）; /动态显示程序作为去抖动 if（INT0=0） /判断是否有按键按下 keynum=GetKeyNum（）; /有效键，获取键值 while（INT0=0）; /等待按键释放 Keyprocess（keynum）; /按键处理 /-定时器0中断子函数- void time0（） interrupt 1 /处理调时、显示器
11、闪烁 static uchar ledcnt,num; /设置静态变量 TH0=（65536-50000）/256; /定时50ms TL0=（65536-50000）%256; if（Onflag & （hour | min）!=0） |! Onflag） /指示灯每隔0.5s闪烁 ledcnt+; if（ledcnt=10） / 10 X 50mS=0.5S ledcnt=0; LED=LED; if（Setflag!=0） /调时闪烁 num+;if（num=5） num=0; flag=flag;/-定时器1中断子函数-void time1（） interrupt 3 TH1=（655
12、36-50000）/256; TL1=（65536-50000）%256;calculate（）; /计时 2.5 继电器 本设计是用单片机控制继电器达到以弱控强的电路，下面再来介绍一下单片机和强电之间的桥梁-电磁继电器。电磁继电器是有触点电继电器是有触点电继电器的一种。它是利用电磁效应实现电路开、关控制作用的原件，广泛应用在电子设备、仪器仪表及自动化设备中。在各种自动设备中，都要求用一个低电压电路提控制一个高电压的电器电路。这样不仅可以为电子线路和电器电路提供良好的电隔离，还可以保护电子电路和人员安全。 图2-5 继电器开关电路 2.6 电路设计 根据设计要求，选用STC89C51RC作为电
13、路控制核心，电路中包含了时钟电路、复位电路作为单片机的最小系统。晶体振荡器频率为12MHz，这样单片机的机器周期恰好为1s。P0.0-P0.7作为四位七段数码管的段码输出端，P1.0-P1.3作为四位数码管（共阴极）的位码输出端。P2.0-P2.5作为键盘信号的输入端。P3.6作为控制信号的输出端控制继电器吸合与释放。 由于P0口输出端为漏极开路门，他要输出高电平才有效，必须外接上拉电阻，本设计中上空电阻阻值为10K。由于P0口输出电流有限，为减轻单片机的负担，在P0口外接了一个8路同相三态双向驱动器（起电流放大作用）。19脚是它的片选端，低电平有效，1脚是输入/输出端口转换用，当该引脚接高电
14、平时，信号由“A”端传向“B”端，当该引脚接低电平，信号由“B”端传向“A”端。P1口通过一个六反相器74LS04和数码管的位码输入端相连，故P1.0-P1.3输出低电平时，相应的数码管点亮。附录2中六个独立按键分别和P2.0-P2.5相连接，通过上拉电阻和电源相连接，当按键没有按下时，P2.0-P2.5端口输入为“1”，表示没有信号输入。这六个按键只要有一个按键按下时，8输入与非门74HC30的输出端必然输出高电平（它的逻辑功能为：全1出0，由0出1），经非门电路74LS04倒相后，按键按下时输出为低电平，该低电平信号接单片机的外部中断信号输入端（即P3.2引脚），从而引起单片机中断正常执行
15、的主程序，转而去执行中断服务程序。 3 软件设计 程序开始首先对按键变量和小时、分钟变量进行定义，对共阴极数码管的段码（字型码）以一维数组方式定义。另外对延时函数、定时器初始化子函数、求按键子函数、按键处理子函数、计时子函数、显示子函数进行声明。 主函数 图3-1 程序主函数在定时器T0、T1初始化和外部中断0（）子函数中，规定定时器T0、T1的工作模式为方式1，定时时间为50ms。外部中断0采用下降沿触发方式。定时器工作在中断方式，即定时时间到，立即停止执行主函数，转而去执行中断服务函数。 图3-2 定时器T0中断服务函数 图3-3 外部中断T1中断服务函数 图3-4 外部中断0中断服务函数
16、在显示子函数中，上电复位后4位数码管显示“- - - -”。其中包括走时转换函数，负责将定时器走时数据转换为分钟的十位和个位，超过60分钟的数据再转换为小时的十位和个位。在计时子函数中，设置每50ms中断1次，秒计数器中计数值为200时，时间为1分钟。分钟计数器计数值为60时，时间为1小时预约时间到，单片机P3.6引脚输出低电平，驱动三极管饱和导通，继电器的线圈中有电流经过，从而产生吸合动作，接通电源，用电器开始工作。（程序见附录2） 总 结经过几周的辛苦设计，现在终于可以画上一个圆满句号了。回想起来做毕业设计的整个过程，其中有苦也有甜。毕业设计的难度不仅是检验大学所学的深度，也是对自己能力的
17、一种提高。下面我对整个毕业设计的过程简单的做一下总结。首先，进行选题选定。选题是毕业设计的开端，选择恰当的感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，开始的第一步具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至可能做的全是无用功。 参考文献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，20062余宏生.吴建设.电子CAD技能实训.人民邮电出版社，20063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，20094刘建清.从零开始学单片机C语言.国防工业，20065钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应
18、用M.人民邮电出版社，20076李乃夫.可编程控制器原理、应用、实验 M.北京：中国轻工业出版社，2003.7章文浩.可编程控制器原理及实验 M.北京：国防工业出版社，2003.8谭浩强 著.C语言设计（第三版）清华大学出版社9王洪庆 主编.微型计算机控制技术 机械工业出版社 .2012.910王静霞 主编. 杨宏丽 刘俐 副主编.单片机应用技术 C语言版电子工业出版社.201211朱定华.单片机原理及接口技术实验M.北京：北方交通大学出版社，200212何立民.MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版 社，1999.11 致谢首先要感谢在大学两年半教育
19、我的老师，没有他们给予我扎实的基础，我想我是不能完成这次毕业设计的。在这两个多月的毕业设计中，我真诚地感谢老师和同学们的帮助，在他们的帮助下我顺利的完成了此次毕业设计。在本次设计过程中李学明老师始终给予了我无私的帮助，在最开始的设计思路的构建、资料的选取等是我能顺利完成这次设计的关键。 13附录1系统仿真原理图附录2主程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit KEYON =P20; / 开始键 sbit KEYOFF=P21; / 关闭键 sbit KEYSET=P22; / 预约键sbit K
20、EYINC=P23; /加1键 sbit KEYDEC=P24; / 减1键 sbit KEYFREE=P25; /预留键sbit POWER=P36; /电源开关指示灯 sbit LED=P33 ; /按键指示灯uchar code dispcode=0x3f,0x06,0x05b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40; /0-9的字型码uchar data disbuf=0,0,0,0; /显示缓冲区uchar hour,min ; /小时、分变量bit Onflag,flag;uchar Setflag;void delay（uchar）; /延
21、时子函数void init（void）; /定时器初始化子函数uchar GetKeyNum（）; /求按键号void Keyprocess（uchar）; /按键处理子函数void calculate（）; /计时子函数void display（）; /显示子函数 /-主函数-void main（void） init（）; P1=0x00; while（1） display（）; /-定时器TO、T1初始化，外部中断0初始化子函数-void init（） TMOD=0x11; /TO、T1作定时器、工作方式1 TH0=（65536-50000）/256 ; /定时50ms TH1=（65536-50000）/256; TL1=（65536-50000）%256; IT0=1; /选择外部中断0为下降沿触发方式 EX0=1; /开外部中断0 ET1=1; /开定时器1 ET0=1; /开定时器0 EA =1; /开总中断 TR0=
