畢業(yè)設(shè)計(jì)智能插座控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1、 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 37 頁 共 37 頁1 引言本課題的題目是“智能插座控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)” 。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,由于單片機(jī)具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強(qiáng)，低電壓、低功耗等特點(diǎn)，因此它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，無論是工業(yè)部門、民用部門、事業(yè)部門和家用等領(lǐng)域，到處都有它的身影。而單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用是便其中最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在各種儀器儀表中引入單片機(jī)，不但使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，更能簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。單片微型計(jì)算機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個分支，它成為今天工業(yè)控制領(lǐng)域、通訊設(shè)備、信息處理以及日

2、常生活中最廣泛使用的計(jì)算機(jī)。如：數(shù)控電梯、數(shù)控機(jī)床、交通燈管理系統(tǒng)、掌上電腦、手機(jī)、電子詞典、各種智能醫(yī)療器械等；家用電器中常用產(chǎn)品如：微波爐、電磁爐、洗衣機(jī)、電視機(jī)等內(nèi)均看到它的身影；游戲機(jī)、手提電話機(jī)等、就連一臺微機(jī)系統(tǒng)中也嵌入了很多片的單片機(jī)。電子定時器可用一般數(shù)字電路搭建而成，一臺四位數(shù)的定時器要用十多片數(shù)字電路組成，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，而且功能有一定的局限性。如用單片機(jī)制作定時器，外圍電路簡單，用其靈活的編程，使定時器可有更多的功能選擇。2 課題研究背景2.1 智能插座的現(xiàn)狀智能插座控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：目前市場上的排插功能太簡單，有時滿足不了人們需要！比如我們經(jīng)常遇到的就是電動車充電

3、問題，電動車充電時間通常是8個小時左右，太長則容易損耗電池，太短則充不滿，如果在晚上充電，又經(jīng)常不想從家里出來到車庫去給車充電，或者白天充電了，晚上不想下車庫或者忘了拔電等等，造成很大的不方便。本著這一思想于是提出了本課題，第一利用單片機(jī)，直流控制交流繼電器等部件實(shí)現(xiàn)排插的定時開關(guān)功能（比如，什么時候接通，接通多久時間后斷開），第二提供語音服務(wù)功能，比如播放音樂，如使用這一排插控制電飯煲，則在作飯時還可以享受音樂的服務(wù)。智能插座控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)全部是基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)。智能插座可以用于所有家庭電器，比如電動車，手機(jī)，電腦，等等。因此研究智能插座有很大的實(shí)用意義。智能插座已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮?/p>

4、的必需品，廣泛用于個人家庭以及一些公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于單片機(jī)控制電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進(jìn)的石英技術(shù)，使智能插座具有定時準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。 2.2智能插座發(fā)展趨勢隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,由于單片機(jī)具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強(qiáng)，低電壓、低功耗等特點(diǎn)，成品價格的下降，越來越被廣大群眾所接受，這種新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，勢必在日常生活中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。由單片機(jī)為核心的控制器控制現(xiàn)在排插其主要特點(diǎn)：1、具有定時。當(dāng)前有的產(chǎn)品使用也相對方便，多個電器設(shè)備可以同時使用。但是在使用的過程中具有一定的局限性?，F(xiàn)在生活水平的提高，城市

5、人口的聚集，多數(shù)居住在高樓大廈，這給像電瓶車一樣的較大需充電設(shè)備帶來一定的麻煩。在車庫充電完成需要下樓拔掉電源或因時間長久忘記切斷電源等等，帶來一些不便。智能插座則具有定時功能，根據(jù)充電需要自行設(shè)置充電時間。2、具有語音功能?？筛鶕?jù)需要選擇語音播放。3、采用數(shù)碼管顯示技術(shù)，準(zhǔn)確顯示定時時間，使用更加方便。 4、制作簡單，成本低。采用單片機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)功能，節(jié)約了大量線材和人工費(fèi)用，也不用技術(shù)專家指導(dǎo)，普通用戶可自行安裝，一步到位。當(dāng)我們只有充分了解了單片機(jī)的發(fā)展趨勢，并掌握插座的知識，才能在這一行業(yè)更好更有力的發(fā)展。2.3 本設(shè)計(jì)的市場前景使用單片機(jī)技術(shù)完善現(xiàn)有插座功能，滿足人們的需求，目前市場

6、還沒有出現(xiàn)這個產(chǎn)品，很有競爭力。據(jù)了解，目前市場上排插的功能單一，我們只要在現(xiàn)有的排插上安裝一個由單片機(jī)控制的控制器就可以了。也就是說，第一利用單片機(jī)，直流控制交流繼電器等部件實(shí)現(xiàn)排插的定時開關(guān)功能（比如，什么時候接通，接通多久時間后斷開），另一個提供語音服務(wù)功能，比如播放音樂，如使用這一排插控制電飯煲，則在作飯時還可以享受音樂的服務(wù)。在設(shè)計(jì)時要注意的是電路控制模塊要足夠小，選擇好相應(yīng)的器件，以方便地進(jìn)行安裝。3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及分析3.1微機(jī)控制系統(tǒng)介紹微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)測控系統(tǒng)，即由微型機(jī)與其它器件和裝置適當(dāng)連接起來的所謂硬件，在軟件的操作下協(xié)調(diào)運(yùn)行執(zhí)行預(yù)定的測量或控制任務(wù)。當(dāng)今社會，由于電

7、子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，它促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。可以說，微機(jī)測控技術(shù)的應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。國防技術(shù)、航空、航天、鐵路、冶金、化工等產(chǎn)業(yè)自不必說，就連日常生活中也用上了微機(jī)控制的電梯、微波爐、電冰箱、電視機(jī)、電扇、智能照相機(jī)、玩具、模糊控制洗衣機(jī)、模糊控制空調(diào)機(jī)、攜帶式心臟監(jiān)護(hù)器等，所有這些智能機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，無不是微機(jī)測控技術(shù)的成功應(yīng)用。而由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)正是其中相當(dāng)重要的一項(xiàng)。3.2微機(jī)控制系統(tǒng)的組成微機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件是微機(jī)控制系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。它在軟件的協(xié)調(diào)配合下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能控制，完成控制任務(wù)。硬件包括:主機(jī)

8、、外部設(shè)備、編碼器和譯碼器、鍵盤按鈕和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)量輸入和輸出通道、接口電路和電源?？刂葡到y(tǒng)的軟件，指的是它的全部程序，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)的要求及性能以及考慮到使用的可能性，智能插座的主要功能是定時作用，使日常使用的需充電的電器設(shè)備在充電中更加方便。插座的功能即是在電器完成定時充電以后插座能自行切斷電源。因此對于智能插座的設(shè)計(jì)可以理解為設(shè)計(jì)一個由單片機(jī)構(gòu)成的定時器。硬件電路主要包括主控制器，定時與顯示電路，鍵盤電路等。主控制器采用單片機(jī)at89c2051，顯示電路采用共陽極led數(shù)碼管顯示時間。本設(shè)計(jì)采用at89c2051單片機(jī)的定時器計(jì)數(shù)器定時計(jì)數(shù)和計(jì)

9、數(shù)原理，使其能精確定時。利用中斷系統(tǒng)使其能實(shí)現(xiàn)開始暫停得功能。p0口輸出斷碼數(shù)據(jù)，p1.0-p1.7口作為掃描輸出。p3.1，p3.2 ,p3.3,p3.4 p3.5接5個按鈕開關(guān)，分別實(shí)現(xiàn)計(jì)時，時調(diào)節(jié)，分調(diào)節(jié)，語音，暫停功能。電路的基本要求是正確性，其次是布局=合理，最后在這兩點(diǎn)下要求美觀。在設(shè)計(jì)時要注意的是電路控制模塊要足夠小，選擇好相應(yīng)的器件，以方便地進(jìn)行安裝?？刂崎_關(guān)單 片 機(jī)數(shù) 碼 管位 驅(qū) 動 圖1.4 功能說明圖4 基于單片機(jī)的智能插座的硬件設(shè)計(jì)部分4.1單片機(jī)的選擇單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，

10、故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和i/o接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強(qiáng)i/o功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面：1、多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲器和i/o口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如a/d、pwm、pca（可編程計(jì)數(shù)器陣列）、wdt（監(jiān)視定時器-看家狗）、高速i/o口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。有的單片機(jī)針

11、對某一個應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了usb控制器、smart card接口、mp3解碼器、can或者i*i*c總線控制器等，led、lcd或vfd顯示驅(qū)動器也開始集成在8位單片機(jī)中。2、高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用risc、流水線和dsp的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機(jī)的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)rom（flash）和ram的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高

12、級語言（如c語言）來開發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。3、低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于cmos等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（1.2v或0.9v），功耗已經(jīng)降低到ua級。這些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。4、低價格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機(jī)性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。（1）家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控

13、制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等）功能更完善，更加智能化和易于使用。（2）辦公自動化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。（3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量儀器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。（4）工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機(jī)

14、電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。（5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。（6）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。目前，我

15、國生產(chǎn)很多型號的單片機(jī)，在此，我們采用型號為at89c2052的單片機(jī)。第一， atc89c2051單片機(jī)采用flash存儲器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與mcs-51完全兼容。 第二， at89c2051片內(nèi)含有2k字節(jié)的flash程序存儲器，128字節(jié)的片內(nèi)ram。第三， 允許工作的時鐘為024mhz。第四， at89c2051不允許構(gòu)造外部總線來擴(kuò)充程序/數(shù)據(jù)存儲器，所以它不需要ale、psen、ra、wr一類的引腳。第五， at89c2051共有20個引腳，它只繼承了8031最重要的引腳，體積小巧。4.2單片機(jī)的基本性能及結(jié)構(gòu)4.2.1 at89c2051主要性能 at89c20

16、51是atmel公司生產(chǎn)的帶2k字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器(eeprom)的8位單片機(jī),它具有如下主要特性：和mcs-51產(chǎn)品的兼容2k字節(jié)可重編程閃速存儲器耐久性：1,000寫擦除周期2.7v6v的操作范圍全靜態(tài)操作：0hz24mhz兩級加密程序存儲器1288位內(nèi)部ram15根可編程i/o引線兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器六個中斷源可編程串行uart通道直接led驅(qū)動輸出片內(nèi)模擬比較器 低功耗空載和掉電方式4.2 .2 at89c2051芯片的20個引腳及功能 (rxd)p3.0 2vccr&t/vpp 1xtal2 4 (int0)p3.2 6(int1)p3.3 7(to)p3.4 8(t

17、1)p3.5 9gnd10xtal1 5(txd)p3.1 3vcc20 vcc19 p1.718 p1.617 p1.516 p1.415 p1.314p1.211 p3.712 p1.0(ain2)13 p1.1(ain1) 圖4.2.2 at89c2051的引腳圖1. vcc：電源電壓。2. gnd：地。3. p1口：p1口是一8位雙向i/o口?？谝_p1.2p1.7提供內(nèi)部上拉電阻。 p1.0和p1.1要求外部上拉電阻。p1.0和p1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(ain0)和反相輸入（ain1)。p1口輸出緩沖器可吸收20ma電流并能直接驅(qū)動led顯示。當(dāng)p1口引腳寫入“

18、1”時,其可用作輸入端。當(dāng)引腳p1.2p1.7用作輸入并被外部拉低時,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流(iil)。p1口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。4. p3口：p3口的p3.0p3.5、p3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向i/0引腳。p3.6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用 i/o引腳而不可訪問。p3口緩沖器可吸收20ma電流。當(dāng)p3口引腳寫入“1”時,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時,被外部拉低的 p3口引腳將用上拉電阻而流出電流(iil)。p3口還用于實(shí)現(xiàn)at89c2051的各種功能,如下表1所示。 p3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)

19、的控制信號。 5. rst：復(fù)位輸入。rst一旦變成高電平,所有的i/o引腳就復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時,持續(xù)給出rst引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需12個振蕩器或時鐘周期。6. xtal1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。7. xtal2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 p3口的功能 表4.2.2p3口引腳 功能 p3.0 rxd(串行輸入端口) p3.1 txd(串行輸出端口) p3.2 int0(外中斷0) p3.3 int1(外中斷1) p3.4 to(定時器0外部輸入) p3.5 t1(定時器1外部輸入) 4.2.3 at89c2051內(nèi)

20、部結(jié)構(gòu) at89c2051是一帶有2k字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲體(eeprom)的低電壓,高性能8位cmos微型計(jì)算機(jī)。如圖1所示，它采用atmel的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)mcs51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的cpl1和閃速存儲器,atmel at89c2051是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī),它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。 p1.0p3.0p3.7.，。ram地址寄存器ar1288ramp1口p3口sp中斷控制定時/計(jì)數(shù)器串行i/o口 鎖存器鎖存器數(shù)據(jù)指針dptr指令寄存器ir累加器a寄存器b2kbpferom緩沖器指令譯碼器id程序計(jì)數(shù)器p

21、c暫存器2暫存器1定時與控制程序狀態(tài)字pswalupc增1程序地址寄存器ar 圖4.2.3 at89c2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 此外,從at89c2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖也可看出,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（除模擬比較器外）,引腳rst、xtal1、xtal2的特性和外部連接電路也完全與51系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致,但p1口、p3口有其獨(dú)特之處。 at89c2051的引腳說明at89c2051是一個有20個引腳的芯片,引腳如圖1所示,與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比可發(fā)現(xiàn),at89c2051減少了兩個對外端口（即p0、p2口）,使它最大可能地減少了對外引腳,因而芯片尺寸有所減少。 4.2.4 at89c

22、2051的軟硬件約束 at89c2051單片機(jī)由于引腳的限制，沒有設(shè)置外部存儲器的接口，所以，對于外部存儲器的讀/寫指令如movx等不起作用。由于rom空間為2kb，所以，對于跳轉(zhuǎn)指令要注意轉(zhuǎn)移的目的地址范圍（000h7ffh）,超出地址范圍時，將產(chǎn)生不可遇見的錯誤結(jié)果。數(shù)據(jù)存儲的范圍是（00h7fh），堆棧操作時亦應(yīng)加以注意。模擬比較器的輸入信號經(jīng)原來的p3.6引腳引入到單片機(jī)內(nèi)，所以原來的p3.6腳已無法再外部使用。模擬比較器可以方便的比較兩個模擬電壓的大小，若外接一個d/a轉(zhuǎn)換器并將其輸出作為模擬比較器的一個輸入，而由模擬比較器的另一個輸入端引入被測電壓，通過軟件的方法也可以實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)

23、換。4.2.5 at89c2051的存儲器編程at89c2051單片機(jī)提供有2kb的片內(nèi)flash程序存儲器，它允許在線修改或使用專用編程器編程。a flash存儲器加密位 at89c2051單片機(jī)有2個加密位，可以編程（p）或不編程（u）以獲得不同的加密功能。加密功能表如表4.2.5所示。表4.2.5（a） at89c2051單片機(jī)加密功能表lb2加密功能lb1無加密功能uu禁止對flash再編程up禁止對flash再編程，還禁止程序校驗(yàn)upp加密位內(nèi)容的擦除只能通過片擦除操作來完成。bflash存儲器的編程和程序校驗(yàn)（1）at89c2051單片機(jī)的片內(nèi)flash存儲器編程模式如表4.2.5

24、（b）所示。表4.2.5（b） at89c2051單片機(jī)編程模式表p3.5p3.4p3.3p3.7p3.2/progreset模式lhhh12v寫入代碼數(shù)據(jù)llhhhh讀出代碼數(shù)據(jù)hhhh12v寫加密位lb1llhh12v寫加密位lb2lh12v芯片擦除lllhh讀信號字節(jié)lll注：內(nèi)部eprom的計(jì)數(shù)器在reset的上升沿復(fù)位到000h，并由xtal1，引腳正脈沖執(zhí)行計(jì)數(shù)；片擦除需要10ms的prog脈沖；編程期間p3.1被拉低來指示rdy/bsy. c. at89c2051單片機(jī)的片內(nèi)flash存儲器編程步驟如下： 上電次序是在vcc、gnd引腳加工作電壓，reset、xtal1引腳接到g

25、nd,懸浮其它引腳，等待大于10ms以上時間；在reset、p3.2引腳加高電平；在p3.3、p3.4、p3.5、p3.7引腳加模式電平；經(jīng)p1.0p1.7對000h單元加入數(shù)據(jù)字節(jié)；升高reset到12v激活編程；使p3.2跳變一次，編程一個字節(jié)或加密位；校驗(yàn)已被編程數(shù)據(jù)，使reset從12v降到邏輯電平“h”并設(shè)置p3.3p3.7為正確的電平，可以在p1口輸出數(shù)據(jù)；進(jìn)行下一地址單元的字節(jié)編程，在xtal1加一脈沖，使地址計(jì)數(shù)器加1，在p1口加入編程數(shù)據(jù)。重復(fù)步驟，完成整個2kb的編程。下電次序?yàn)椋涸O(shè)置xtal1、reset為“l(fā)”,浮空其它i/o引腳，關(guān)閉vcc電源。(3)編程及校驗(yàn)電路如

26、圖4.2.5（c）4.2.5（d）所示。+5v+5vvccp3.1rdy/bsyp3.2vihpgm datapgm datap1p3.2progp1p3.4p3.3p3.4p3.3p3.5p3.7p3.5p3.7vih/vppresetxtal1gndresetxtal1vihgnd89c205189c2051圖4.2.5（d） 校驗(yàn)電路圖4.2.5（c） 編程電路說明幾點(diǎn)：（1）編程期間p3.1被拉低來指示rdy/bsy；（2）單片擦除需要10ms的prog；（3）內(nèi)部eeprom地址計(jì)數(shù)器在reset的上升沿復(fù)位到000h，并由xtal1引腳正脈沖執(zhí)行計(jì)數(shù)。4.3智能插座的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4

27、.3.1智能插座的硬件系統(tǒng)具體電路設(shè)計(jì) at89c2051復(fù)位電路模塊數(shù)碼管顯示模塊ds1302實(shí)時時 鐘 模 塊圖4.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖晶 振 電 路按 鍵 控 制掃 描 模 塊本課題要運(yùn)用at89c2051為核心芯片，同時選用ds1302為時鐘芯片，74ls273構(gòu)成觸發(fā)電路驅(qū)動數(shù)碼管的顯示模塊、鍵盤模塊、繼電器模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊等構(gòu)成外圍電路來完成智能插座控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并協(xié)作軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)課題所要求的功能。4.3.2 系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)與其它微處理器一樣，在啟動時都需要復(fù)位，使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從r

28、st引腳輸入到芯片內(nèi)部的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如rst引腳上有一個高電平并維持兩個機(jī)器周期（由于一個機(jī)器周期包含6個狀態(tài)，每個狀態(tài)是2個振蕩周期，所以也就是24個振蕩周期），則cpu就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。假如采用12mhz的晶振，那么復(fù)位時間大約是12s。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。圖5.1所示的手動復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。c2051單片機(jī)復(fù)位信號高電平有效圖4.3.2 單片機(jī)復(fù)位電路4.

29、3.3 系統(tǒng)的晶振電路設(shè)計(jì)圖4.3.3 晶振電路at89c2051中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反響放大器，引腳xtal1和xtal2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體或者陶瓷諧振器及電容c1,c2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容c1,c2雖然沒有嚴(yán)格要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性！因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12mhz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為30f。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯

30、片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。4.3.4 系統(tǒng)的繼電器電路設(shè)計(jì)繼電器(relay)也是一種電門，但與一般開關(guān)不同，繼電器并非以機(jī)械方式控制，而是一種以電磁力來控制切換方向的電門。當(dāng)線圈通電后，會使中心的軟鐵核心產(chǎn)生磁性，將橫向的擺臂吸下，而臂的右側(cè)則迫使電門接點(diǎn)相接，使兩接點(diǎn)形成通路。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。單片機(jī)是一個弱電器件,一般情況下它們大都工作在5v甚至更低.驅(qū)動電流

31、在ma級以下.而要把它用于一些大功率場合 ,顯然是不行的.所以,就要有一個環(huán)節(jié)來銜接,這個環(huán)節(jié)就是所謂的功率驅(qū)動.繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié).在這里,繼電器驅(qū)動含有兩個意思:一是對繼電器進(jìn)行驅(qū)動,因?yàn)槔^電器本身對于單片機(jī)來說就是一個功率器件;還有就是繼電器去驅(qū)動其他負(fù)載,比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器,可以直接驅(qū)動接觸器,所以,繼電器驅(qū)動就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口.首先里面的三極管很重要.三極管是電子電路里很重要的一個元件.簡單的來說三極管有兩個作用一個是放大作用,一個是開關(guān)作用.(嚴(yán)格來講開關(guān)作用是放大作用的極限情況,不過沒關(guān)系,把兩者分開,更便于理解它的工作原理).在這

32、里,我們只了解它跟本電路有關(guān)的開關(guān)作用.圖4.3.4 繼電器電路要理解這個電路,其實(shí)也比較容易。首先的,里面的三極管很重要。三極管是電子電路里很重要的一個元件，簡單的來說三極管有兩個作用：一個是放大作用,一個是開關(guān)作用(嚴(yán)格來講開關(guān)作用是放大作用的極限情況,不過沒關(guān)系,把兩者分開,更便于理解它的工作原理)。在這里,我們只了解它跟本電路有關(guān)的開關(guān)作用。首先把三極管想成一個水龍頭。上面的vcc就是水池,繼電器是一個水輪機(jī),下面的gnd是比水池低的任何一。剛才說過,三極管就是水龍頭,它的把手就是那個帶有電阻的引腳?，F(xiàn)在,單片機(jī)的某一個需要控制這個繼電器電路的輸出引腳就是一只手,當(dāng)單片機(jī)的這個引腳輸出

33、低電平的時候,就像手在打開三極管水龍頭,水就從上往下流,繼電器水輪機(jī)就開始轉(zhuǎn)起來了。反之,如果是輸出高電平,手就開始關(guān)水龍頭,繼電器水輪機(jī)因?yàn)闆]有水流下來,就會停止。這就是三極管的開關(guān)作用。簡單的理解和記憶就是:三極管是一個開關(guān)器件,其實(shí)你真的可以將它看成是一個開關(guān),只不過它不是用手來控制,而是用電壓(電流)來控制的,因此,三極管有些時候也被稱做電子開關(guān)(與機(jī)械開關(guān)相區(qū)別)。圖上還有一個東西就是繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管,起到吸收反向電動勢的功能，保護(hù)相應(yīng)的驅(qū)動三極管,只要是用三極管驅(qū)動繼電器的場合,一般都有它的存在。需要特別注意的是它的接法:并聯(lián)在繼電器兩端，陰極一定是接vcc。這里繼電

34、器由相應(yīng)的s8050三極管來驅(qū)動，開機(jī)時，單片機(jī)初始化后的p3.7為高電平，5伏電源通過電阻使三極管導(dǎo)通，所以開機(jī)后繼電器始終處于吸合狀態(tài)，如果我們在程序中給單片機(jī)一條：clr p3.7的指令的話，相應(yīng)三極管的基極就會被拉低到零伏左右，使相應(yīng)的三極管截至，繼電器就會斷電釋放，每個繼電器都有一個常開轉(zhuǎn)常閉的接點(diǎn)，便于在其他電路中使用。如圖4.3.4所示：p3.7為單片機(jī)的i/o口，r為與單片機(jī)的i/o口相連的上拉電阻，lamp為接地端，和+5v組成電源電路為繼電器的兩個觸點(diǎn)供電，三極管、二極管以及電阻構(gòu)成了繼電器線圈兩端的控制電路，當(dāng)p3.7端為低電平時，通過三極管的發(fā)射極接地，使得二極管截止，

35、繼電器的電磁鐵的線圈不會通電，其觸點(diǎn)不會接觸在一起；p3.7端為高電平時，二極管被導(dǎo)通，繼電器的電線圈會通電，其觸點(diǎn)會接觸在一起，于是就會形成通路。繼電器部分電路的作用就是通過單片機(jī)的控制其通斷，當(dāng)光頻轉(zhuǎn)換器工作，即當(dāng)外部有光照時，使單片機(jī)開始工作。當(dāng)外部沒有光照時，使得單片機(jī)停止對光信號的檢測。提高了單片機(jī)的工作效率。同時，也降低了功耗。根據(jù)電路的需要和實(shí)際情況選擇ds2y系列，型號為：ds2y-s-dc5v的繼電器，其具體的參數(shù)如下：外形尺寸（mm）： 20.09.99.3mm（lwh）重 量 ： 2g觸點(diǎn)參數(shù)：觸點(diǎn)形式： 2c（dpdt）觸點(diǎn)負(fù)載： 2a30vdc阻 抗： 50m額定電流

36、： 2a電氣壽命：10萬回機(jī)械壽命：1億回線圈參數(shù)：阻值(士10%)：45線圈功耗：200mw額定電壓：dc 5v吸合電壓：dc 3.5v釋放電壓：dc 0.5v工作溫度：-40+85絕緣電阻：1000m線圈與觸點(diǎn)間耐壓：1000vac/1分鐘觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間耐壓：1000vac/1分鐘4.3.5 系統(tǒng)的鍵盤電路設(shè)計(jì) （1）方案選擇：方案一：矩陣鍵盤，其按鍵觸點(diǎn)接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路交叉處，每當(dāng)按下一個鍵時，通過該鍵將行、列母線相通。若在行、列母線中把行母線逐行置0，那么列母線就用來做信號輸入線。方案二：獨(dú)立鍵盤，如圖4.3.5所示。每個鍵都有一根信號線與單片機(jī)電路相連，所有按鍵都有一個公

37、共地或公共正端，每個鍵相互獨(dú)立互不影響。當(dāng)按下一個鍵時，無論其它鍵是否被按下，信號線由1變?yōu)?；當(dāng)松開此鍵時，無論其它鍵是否被按下，信號線由0變?yōu)?。根據(jù)本次設(shè)計(jì)十幾情況按鍵使用較少，所以采取方案二獨(dú)立按鍵。 圖4.3.5 鍵盤電路 （2） 獨(dú)立式按鍵工作原理用io口線構(gòu)成的單個按鍵電路，每個獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根io口線，每根io口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他io口線的工作狀態(tài)，即一個按鍵對應(yīng)著個端口輸入，每一個按鍵都有一個按鍵電路來判斷其是否按下。4.3.6 時鐘電路設(shè)計(jì)（1） 時鐘芯片ds1302簡介實(shí)時時鐘電路ds1302是dallas公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是

38、采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768khz晶振。（2） 時鐘芯片ds1302結(jié)構(gòu)及工作原理1）ds1302 是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計(jì)時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電

39、源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。圖4.3.6（a）所示出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vcc10.2v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32.768khz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

40、，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vcc2.5v之前，rst必須保持低電平。只有在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始終是輸入端。vcc1i/osclkvcc2x1gndrstx11 8 2 73 64 5圖4.3.6（a） ds1302引腳圖 圖4.3.6(b) ds1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）各引腳的功能為： vcc1：主電源；vcc2：備份電源。當(dāng)vcc2vcc1+0.2v時，由vcc2向ds1302供電，當(dāng)vcc2

41、 vcc1時，由vcc1向ds1302供電。 sclk：串行時鐘，輸入； i/o：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線； ce：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，ce開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，ce提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?3）ds1302有下列幾組寄存器： ds1302有關(guān)日歷、時間的寄存器共有12個，其中有7個寄存器（讀時81h8dh，寫時80h8ch），存放的數(shù)據(jù)格式為bcd碼形式，如表4.3.6（1）所示。讀寄存器寫寄存器bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0范圍81h80hch10秒秒005983h82h10秒分00

42、5985h84h12/24010時時112/02am/pm87h86h0010日日13189h88h00010月月1128bh8ah00000周日178dh8ch10年年00998fh8ehwp0000000表 4.3.6（1）ds1302有關(guān)日歷、時間的寄存器： 小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義ds1302是運(yùn)行于12小時模式還是24小時模式。當(dāng)為高時，選擇12小時模式。在12小時模式時，位5是，當(dāng)為1時，表示pm。在24小時模式時，位5是第二個10小時位。 秒寄存器（81h、80h）的位7定義為時鐘暫停標(biāo)志（ch）。當(dāng)該位置為1時，時鐘振蕩器停止，ds1302處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該

43、位置為0時，時鐘開始運(yùn)行?？刂萍拇嫫鳎?fh、8eh）的位7是寫保護(hù)位（wp），其它7位均置為0。在任何的對時鐘和ram的寫操作之前，wp位必須為0。當(dāng)wp位為1時，寫保護(hù)位防止對任一寄存器的寫操作。 ds1302有關(guān)ram的地址 ds1302中附加31字節(jié)靜態(tài)ram的地址如表4.3.6（2）所示。讀地址寫地址數(shù)據(jù)范圍c1hc2h00-ffhc3hc4h00-ffhc5hc6h00-ffhfdhfch00-ffh 表 4.3.6（2） ds1302的工作模式寄存器所謂突發(fā)模式是指一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和ram數(shù)據(jù)。突發(fā)模式寄存器如表4.3.6(3)所示。工作模式寄存器讀寄存器寫寄存器時鐘突

44、發(fā)模式寄存器clock burstbfhbehram突發(fā)模式寄存器ram burstffhfeh 表 4.3.6(3)此外，ds1302還有充電寄存器等。4） 讀寫時序說明ds1302是spi總線驅(qū)動方式。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。要想與ds1302通信，首先要先了解ds1302的控制字。ds1302的控制字如表4.3.6（4）。7 6 5 4 3 2 1 01rama4a3a2a1a0rdc kwr表4.3.6（4）。（1）控制字的最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到ds1302中。（2）位6：如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示

45、存取ram數(shù)據(jù)；（3）位5至位1（a4a0）：指示操作單元的地址；（4）位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作?？刂谱挚偸菑淖畹臀婚_始輸出。在控制字指令輸入后的下一個sclk時鐘的上升沿時，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個sclk脈沖的下降沿，讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。數(shù)據(jù)讀寫時序如圖4.3.6(5)。 圖4.3.6(5) 數(shù)據(jù)讀寫時序圖 （3） 時鐘芯片ds1302控制電路 圖4.3.6（c） ds1302時鐘芯片連接電路在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個32.768khz

46、的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。lcd還可以換成led，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的10位多功能8段液晶顯示模塊lcm101，內(nèi)含看門狗(wdt)/時鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動電路，并有內(nèi)置顯示ram，可顯示任意字段筆劃，具有34線串行接口，可與任何單片機(jī)、ic接口。功耗低，顯示狀態(tài)時電流為2a (典型值)，省電模式時小于1a，工作電壓為2.4v3.3v，顯示清晰。4.3.7 顯示電路設(shè)計(jì) （1） led動態(tài)顯示選擇方案一：顯示電路通常采用液晶顯示和數(shù)碼管顯示，對于一般的段式液晶屏需要專門的驅(qū)動電路，而且液晶作為一種被動顯示，可視性差，不適合遠(yuǎn)距離觀看，對

47、于具有驅(qū)動電路和單片機(jī)借口的液晶顯示模塊一般采用并行接口。對單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多。另外單片機(jī)沒有專門的液晶驅(qū)動接口。方案二：數(shù)碼管作為一種主動的顯示器件，具有亮度高，相應(yīng)速度快，防潮防濕性能好，溫度特性極好價格便宜，易于購買等優(yōu)點(diǎn)而且具有遠(yuǎn)距離顯示效果，很適合夜間或遠(yuǎn)距離操作。因此本設(shè)計(jì)采用8段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。數(shù)碼管顯示可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。由于本設(shè)計(jì)采用五位數(shù)碼管顯示時間，如果采用靜態(tài)顯示則站用的接口線多，硬件電路復(fù)雜，所以采用動態(tài)顯示。（2） led動態(tài)顯示該模塊主要由led數(shù)碼管組成。其接口電路是把所有的led顯示器的8個筆畫段ag，dp的同名端連在一起，而每一個

48、數(shù)碼管的公共端com是各自獨(dú)立的接受i/o線控制。cpu向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接受到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮取決于com端，而這一端是由i/o口控制的可以自行決定何時顯示哪一位。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的com端，使各個顯示器輪流點(diǎn)亮。 圖4.3.7（a） led顯示模塊在輪流點(diǎn)亮掃描的過程中，每位顯示管的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的，約1ms左右，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。本設(shè)計(jì)顯示部分采用共陽極led顯示，數(shù)碼管的引

49、腳圖以及接線圖見圖4.3.7（a）所示。（3） led驅(qū)動74ls273是帶有清除端的8d觸發(fā)器，只有在清除端保持高電平時，才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳clk，采用上升沿鎖存。1d8d為數(shù)據(jù)輸入端，1q8q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。由于at89c2051外部 15個i/o引腳， 即p1口和p3口， 單p3口的 p3.6是不引出的， 15個i/o口要直接驅(qū)動 8位led顯然是不夠的， 我們通過一片面 74ls273對地址進(jìn)行鎖存，用于驅(qū)動led的8位段碼，8位led相應(yīng)的ag段連在一起。 圖4.3.7（a） led顯示驅(qū)動（4 ）顯示電路 圖4.3.7（b

50、） 顯示電路動態(tài)顯示電路由顯示模快，字形碼驅(qū)動模塊。自位驅(qū)動模塊三部分組成。圖所示為本系統(tǒng)的6為led動態(tài)顯示器接口電路。6個數(shù)碼管8段選線的分別與驅(qū)動芯片接單片機(jī)p0的輸出端相連，位控制也和另一驅(qū)動芯片接單片機(jī)p0的輸出端相連。4.3.8 語音電路設(shè)計(jì)在很多的單片機(jī)系統(tǒng)中除了顯示器件外經(jīng)常還有發(fā)聲器件。蜂鳴器一般用于一些要求不高的聲音報警及按鍵操作提示音場合。蜂鳴器外形如圖4.3.8（a）所示。圖4.3.8（a） 蜂鳴器實(shí)物圖蜂鳴器和普通揚(yáng)聲器相比，最重要的一個特點(diǎn)是只要按照極性要求加上合適的直流電壓，就可以發(fā)出固有頻率的聲音，因此使用起來比揚(yáng)聲器簡單。由此可知，蜂鳴器的控制和led的控制對

51、單片機(jī)而言是沒有區(qū)別的。 雖然蜂鳴器的控制和led的控制對于單片機(jī)是一樣的，但在外圍硬件電路上卻有所不同，因?yàn)榉澍Q器是一個感性負(fù)載，一般不建議用單片機(jī)i/o口直接對它進(jìn)行操作，所以最好加個驅(qū)動三極管，在要求較高的場合還會加上3保護(hù)二極管。硬件電路如圖4.3.8（b）所示。圖4.3.8（b） 蜂鳴器電路圖5. 軟件部分設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由單片機(jī)c語言編寫而成，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要實(shí)現(xiàn)的功能是：把單片機(jī)控制技術(shù)、鍵盤掃描與顯示有機(jī)的結(jié)合起來，運(yùn)用繼電器、鍵盤按鈕等完成基于單片機(jī)at89c2051的智能插座系統(tǒng)的設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)的功能包括通過單片機(jī)控制電路實(shí)現(xiàn)定時功能并在顯示電路中顯示定時時間。其軟件流程圖

52、如5-1所示。相 應(yīng) 處 理主 程 序上 電 復(fù) 位輪 流 顯 示預(yù)設(shè)時間到否有鍵按下判 斷 鍵 值相 應(yīng) 處 理圖6-1 軟件流程圖秒脈沖發(fā)生器是由定時器t0和內(nèi)存空間tt0配合完成的。t0工作于16位計(jì)數(shù)器模式，當(dāng)t0向上計(jì)數(shù)由全1變?yōu)槿?時產(chǎn)生中斷，本程序中t0的初值為0dc00h，大約0.01s中斷一次。這里使用的晶振頻率為11.0592mhz，由此可計(jì)算出日誤差約為0.78s。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，判斷中斷次數(shù)是否小于100，是則轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)，反之則為秒計(jì)數(shù)器加1，秒計(jì)數(shù)器如果大于59，則為分計(jì)數(shù)器加1， 同時秒計(jì)數(shù)器清0。 同樣分計(jì)數(shù)器如

53、大于59則為時計(jì)數(shù)器加1，同時分計(jì)數(shù)器清0，時計(jì)數(shù)器如大于23則清0并轉(zhuǎn)出中斷服務(wù)。t0中斷100次的時間剛好為1秒鐘。上電復(fù)位過程：首先p0p2口全部置1，p3口高5位置1，低3位置0。設(shè)置定時器t0工作于16位計(jì)數(shù)器模式，并賦初值th00dch，tl000h，關(guān)閉外部中斷和串行口中斷，時間計(jì)數(shù)器ts、tm、th清0，所有預(yù)置時間存儲區(qū)全部賦值ffh，至此所有初始化工作完成。主程序工作過程：首先循環(huán)進(jìn)行六個數(shù)碼管掃描顯示（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。在比較完成（或處理完成）后判斷有無按鍵（pp2段），沒有則返回繼續(xù)顯示、比較、判斷；有按鍵則轉(zhuǎn)向相應(yīng)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），簡單、明了。預(yù)置時間比較則采用逐一比較法， 即對每一個預(yù)置值進(jìn)行比較， 如相等則做相應(yīng)處理。具