家用電器定時控制器設計.docx

《家用電器定時控制器設計.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《家用電器定時控制器設計.docx（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

家用電器定時控制器設計 目 錄 摘 要 2 1 引 言 2 1.1 設計要求 2 1.2 設計思路 2 1.3 硬件電路設計框圖 3 2 定時器的硬件設計 4 2.1 LED顯示電路的設計 4 2.2 發(fā)光二極管電路的設計 6 2.2 鍵盤電路的設計 6 3 定時器的軟件設計 7 3.1 初始化程序 7 3.2 全局使能程序 7 3.3 開機顯示“HELLO”并亮燈程序 7 3.4 清零程序 8 3.5 查詢式鍵盤程序 8 3.6 定時時間設置程序 9 3.7 定時中斷程序 10 3.8結束顯示“HELP”并亮燈程序 12 實習心得 13 參考文獻 13 附 錄 14 摘 要 本文詳細介紹了基于AT89C51單片機的家用定時器的設計。本文設計的定時器實現(xiàn)了通過撥動開關開始和暫停定時，通過查詢式鍵盤清零、設置定時時間和調(diào)整當前時間，通過8位共陰極LED數(shù)碼管顯示當前時間。開機時LED數(shù)碼管顯示“HELLO”，并使某只發(fā)光二極管閃亮。開始定時后，LED數(shù)碼管顯示倒計時。當定時時間到時，八只發(fā)光二極管間隔閃亮，LED數(shù)碼管顯示“HELP”。 關鍵字：AT89C51，定時器，鍵盤設置，LED數(shù)碼管顯示 1 引 言 日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時的事情，例如，空調(diào)可以定時開啟與關閉，洗衣機洗滌衣物需要定時在幾分鐘到幾十分鐘的時間。完成定時的定時器多種多樣，以往在家用電器中采用的機械定時器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設計的，這種定時器雖然結構簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大縮減了使用壽命，也不利于進一步全自動化。在電子技術突飛猛進的今天，電子定時器逐步取而代之。 在生活和生產(chǎn)的各個領域中，凡是有自動控制要求的地方都會有單片機的身影出現(xiàn)。從簡單到復雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求。單片機的應用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產(chǎn)品質量，改善勞動環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。 鑒此，本文設計了一款基于AT89C51單片機的家用定時器。 1.1 設計要求 設計一個家用電器的定時控制程序，要求顯示定時時間，并可用鍵盤對定時時間進行設定。 程序功能： （1）開機時數(shù)碼管顯示“HELLO”，使某只發(fā)光二極管亮； （2）用鍵可使定時控制器清零，允許對定時時間設定； （3）用鍵可對分設定，用鍵可對秒設定； （4）按“運行鍵”開始定時，并且運行過程中動態(tài)顯示時間狀態(tài)，時間到時八只發(fā)光二極管間隔亮。 附加程序功能： （1）在按“設定”鍵之前按任何鍵都無效； （2）在進入倒計時狀態(tài)后， 仍可以對定時時間再次調(diào)節(jié)，即重新設定； （3）運行結束即時間到使八只發(fā)光二極管間隔亮，數(shù)碼管顯示“HELP”。 1.2 設計思路 根據(jù)設計要求，初步確定設計方案如下： （1）系統(tǒng)顯示采用8位共陰極LED數(shù)碼管。 LED數(shù)碼管的串行數(shù)據(jù)線DIN由P0.2產(chǎn)生，移位信號CLK由P0.3產(chǎn)生。8個串/并移位寄存器芯片74LS164首尾相連。每片的并行輸出作為LED數(shù)碼管的段碼。 （2）定時時間的設置與調(diào)整通過接入查詢式鍵盤實現(xiàn)。 設計10個按鍵，分別定義為： RT：Reset，清零鍵。其功能是當該鍵按下時，顯示清零。 EN：Enable，設定鍵。其功能是當該鍵按下時，其余按鍵才生效。 BN：Begin，開始鍵。其功能是當該鍵按下時，定時開始。 ST：Stop，暫停鍵。其功能是當該鍵按下時，定時停止。 HH：High Hour：時十位計數(shù)置數(shù)按鍵。 HL：Low Hour：時個位計數(shù)置數(shù)按鍵。 MH：High Minute：分十位計數(shù)置數(shù)按鍵。 ML：Low Minute：分個位計數(shù)置數(shù)按鍵。 SH：High Second：秒十位計數(shù)置數(shù)按鍵。 SL：Low Second：秒個位計數(shù)置數(shù)按鍵。 （3）按鍵的接入方式： RT鍵：通過P1口P1.0引腳接入，查詢工作方式。 EN鍵：通過P0口P0.0引腳接入，查詢工作方式。 BN鍵：通過P1口P1.1引腳接入，查詢工作方式。 HH鍵：通過P1口P1.2引腳接入，查詢工作方式。 HL鍵：通過P1口P1.3引腳接入，查詢工作方式。 MH鍵：通過P1口P1.4引腳接入，查詢工作方式。 ML鍵：通過P1口P1.5引腳接入，查詢工作方式。 SH鍵：通過P1口P1.6引腳接入，查詢工作方式。 SL鍵：通過P1口P1.7引腳接入，查詢工作方式。 （4）指示燈閃亮采用8個發(fā)光二極管，接入P2口。 1.3 硬件電路設計框圖 根據(jù)設計要求與設計思路，硬件電路設計框圖如圖1.1所示。硬件電路結構由5個部分：按鍵輸入電路、發(fā)光二極管電路、LED顯示器及驅動電路、時鐘與復位電路和電源電路組成。 按鍵電路 發(fā)光二極管 電路 時鐘電路 復位電路 AT89C51 單 片 機 驅動電路 8位LED 顯示器 圖1.1 硬件電路設計框圖 2 定時器的硬件設計 2.1 LED顯示電路的設計 顯示器由8個共陰極LED數(shù)碼管組成。輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線DIN和移位信號CLK。8個串/并移位寄存器芯片74LS164首尾相連。每片的并行輸出作為LED數(shù)碼管的段碼。 74LS164的引腳圖如圖2.1所示： 圖2.1 74LS164的引腳圖 74LS164為8位串入并出移位寄存器，1、2為 串行輸入端，QA～QH為并行輸出端，CLK為移位時鐘脈沖，上升沿移入一位；CLR為清零端，低電平時并行輸出為零。 圖2.2 LED顯示電路原理圖 2.2 發(fā)光二極管電路的設計 圖2.3 發(fā)光二極管電路原理圖 2.2 鍵盤電路的設計 本文采用了8個按鈕的獨立式鍵盤，接到單片機的并行口P1，如果有鍵按下，則相應輸出為低，否則輸出為高。單片機通過識別，判斷按下什么鍵。有鍵按下后，加入一段延時，防止由于鍵盤抖動而引起的誤操作。 圖2.4 鍵盤電路原理圖 3 定時器的軟件設計 3.1 初始化程序 TICK EQU 5000 ;5000*2*100us = 1s T100us EQU 156 ;100us時間常數(shù)(12M) C100us EQU 05H ;100us記數(shù)單元 DBUF0 EQU 30H TEMP EQU 40H RT BIT P1.0 ;清零端 EN BIT P0.0 ;全局使能端 LED BIT P0.1 ;LED燈亮燈端 DIN BIT P0.2 ;數(shù)碼管靜態(tài)顯示端 CLK BIT P0.3 ;數(shù)碼管靜態(tài)顯示端 ST BIT P0.5 ;暫停端 ORG 0000H LJMP LOOP1 ORG 000BH LJMP T0INT ORG 0100H 3.2 全局使能程序 LOOP1: SETB EN MOV C,EN CPL C JC START ;判斷全局使能按鍵是否按下 LJMP LOOP1 3.3 開機顯示“HELLO”并亮燈程序 START: MOV 30H,#10H;\ MOV 31H,#15H;H MOV 32H,#16H;E MOV 33H,#17H;L MOV 34H,#17H;L MOV 35H,#00H;O MOV 36H,#10H;\ MOV 37H,#10H;\ CLR LED ;定時開始時點亮LED燈 3.4 清零程序 LOOP2: SETB RT MOV C,RT CPL C JC CLEAR ;判斷清零按鍵是否按下 LJMP LOOP2 ;若沒有按下則繼續(xù)判斷 CLEAR: MOV 30H,#00H;0 MOV 31H,#00H;0 MOV 32H,#14H;- MOV 33H,#00H;0 MOV 34H,#00H;0 MOV 35H,#14H;- MOV 36H,#00H;0 MOV 37H,#00H;0 3.5 查詢式鍵盤程序 KEYBOARD: MOV P1,#0FFH ;置P1口為輸入態(tài) MOV A,P1 ;讀入鍵值 LCALL DELAY MOV B,P1 CJNE A,B,KEYBOARD JNB ACC.0,CLEAR ;清零按鍵P1.0 JNB ACC.1,BEGIN ;開始定時按鍵P1.1 JNB ACC.2,HH ;時十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.2 JNB ACC.3,HL ;時個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.3 JNB ACC.4,MH ;分十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.4 JNB ACC.5,ML ;分個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.5 JNB ACC.6,SH ;秒十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.6 JNB ACC.7,SL ;秒個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.7 LJMP KEYBOARD ;若沒有按鍵按下則繼續(xù)判斷 3.6 定時時間設置程序 //設置時十位 HH: MOV A,30H INC A MOV 30H,A CJNE A,#06H,JUMP MOV 30H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置時個位 HL: MOV A,31H INC A MOV 31H,A CJNE A,#0AH,JUMP MOV 31H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置分十位 MH: MOV A,33H INC A MOV 33H,A CJNE A,#06H,JUMP MOV 33H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置分個位 ML: MOV A,34H INC A MOV 34H,A CJNE A,#0AH,JUMP MOV 34H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置秒十位 SH: MOV A,36H INC A MOV 36H,A CJNE A,#06H,JUMP MOV 36H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置秒個位 SL: MOV A,37H INC A MOV 37H,A CJNE A,#0AH,JUMP MOV 37H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 3.7 定時中斷程序 //開啟中斷 BEGIN: MOV TMOD, #02H ;方式2, 定時器 MOV TH0, #T100us MOV TL0, #T100us MOV IE, #10000010B ;EA=1, IT0 = 1 SETB TR0 ;開始定時 MOV C100us, #HIGH(TICK) MOV C100us+1, #LOW(TICK) //等待進入中斷 WAIT: SJMP WAIT //中斷程序 T0INT: PUSH PSW MOV A, C100us+1 JNZ GOON DEC C100us GOON: DEC C100us+1 MOV A, C100us ORL A, C100us+1 JNZ JUMP4 ;100us 記數(shù)器不為0, 返回 MOV C100us, #HIGH(TICK) ;#HIGH(Tick) MOV C100us+1, #LOW(TICK) ;#LOW(Tick) ;100us 記數(shù)器為0, 重置記數(shù)器 //開始定時 TIMING: SETB RT MOV C,RT CPL C JC JUMP2 ;判斷清零按鍵是否按下 SETB ST MOV C,ST CPL C JC JUMP3;判斷暫停按鍵是否按下 MOV A,37H DEC A MOV 37H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 37H,#09H MOV A,36H DEC A MOV 36H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 36H,#05H MOV A,34H DEC A MOV 34H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 34H,#09H MOV A,33H DEC A MOV 33H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 33H,#05H MOV A,31H DEC A MOV 31H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 31H,#09H MOV A,30H DEC A MOV 30H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 30H,#05H LJMP HELP …… EXIT: POP PSW RETI 3.8結束顯示“HELP”并亮燈程序 HELP: MOV 30H,#10H;\ MOV 31H,#10H;\ MOV 32H,#15H;H MOV 33H,#16H;E MOV 34H,#17H;L MOV 35H,#18H;P MOV 36H,#10H;\ MOV 37H,#10H;\ //定時結束后間隔閃燈 FLASH: SETB LED MOV A, #0FEH;11111110 MOV R5, #8 OUTPUT: MOV P2, A RL A LCALL DELAY DJNZ R5, OUTPUT SJMP FLASH 實習心得 一周的實習讓我看到了自身的不足，也收獲了寶貴的經(jīng)驗教訓。從設計一個小型系統(tǒng)時要考慮的方方面面到真正動手搭接面包板時需要注意的各個細節(jié)，電子設計的每一個環(huán)節(jié)都是整體中密不可分的一部分，必須經(jīng)過全局考慮和仔細思索，這里面還有很多知識值得虛心學習。除了知識方面啟發(fā)，這次實習也讓我看到了自己的不足。我們的團隊分工合作不夠明朗，導致我們浪費了許多時間。這主要是因為隊員之間的交流不夠，造成彼此分工不明確，工作效率低下。這些都是我在后續(xù)學習中需要注重改進提高的。最后，本次實習給我的啟發(fā)是：要想真正掌握電氣專業(yè)的知識技能，僅僅依靠現(xiàn)行的課堂學習是遠遠不夠的，不能僅僅滿足于掌握理論知識，還應該在課后學習一些專業(yè)軟件，用它們來做仿真測試，加深自己對于知識的理解；同時還要多動手，多調(diào)試一些電路，熟悉各種元器件的特性，積累設計和分析電路時的經(jīng)驗。 總而言之，非常感謝這次實習給我的反思與啟發(fā)，讓我有機會提高自己的專業(yè)技能。略帶戲謔地說，實習就是這樣一個過程：誰不曾感覺過苦惱，誰不曾放棄過自己原先的設想，我們總是在檢線無果狠狠失望過一回，然后突然醒悟般地發(fā)現(xiàn)問題所在。我們終究還是做到了，做到了超越昨天的自我。 參考文獻 [1] 黃建新.單片機原理、接口技術及應用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社, 2013 附 錄 整體程序 //**************************************************// // 家用電器定時控制器 // //**************************************************// // P0.0接使能開關K0 P0.1接LED燈 P0.2接數(shù)碼管DIN // // P0.3接數(shù)碼管CLK P0.4接電機 p0.5接暫停開關K1 // // // // P1口接查詢式鍵盤： // // P1.0-清零按鍵 // // P1.1-開始定時按鍵 // // P1.2-時十位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // P1.3-時個位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // P1.4-分十位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // P1.5-分個位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // P1.6-秒十位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // P1.7-秒個位計數(shù)置數(shù)按鍵 // // // // P2口接跑馬燈 // //**************************************************// TICK EQU 5000 ;5000*2*100us = 1s T100us EQU 156 ;100us時間常數(shù)(12M) C100us EQU 05H ;100us記數(shù)單元 DBUF0 EQU 30H TEMP EQU 40H RT BIT P1.0 ;清零端 EN BIT P0.0 ;全局使能端 LED BIT P0.1 ;LED燈亮燈端 DIN BIT P0.2 ;數(shù)碼管靜態(tài)顯示端 CLK BIT P0.3 ;數(shù)碼管靜態(tài)顯示端 ST BIT P0.5 ;暫停端 ORG 0000H LJMP LOOP1 ORG 000BH LJMP T0INT ORG 0100H //全局使能 LOOP1: SETB EN MOV C,EN CPL C JC START ;判斷全局使能按鍵是否按下 LJMP LOOP1 START: MOV 30H,#10H;\ MOV 31H,#15H;H MOV 32H,#16H;E MOV 33H,#17H;L MOV 34H,#17H;L MOV 35H,#00H;O MOV 36H,#10H;\ MOV 37H,#10H;\ CLR LED ;定時開始時點亮LED燈 //顯示定時開始前的 HELLO 界面 DISP: MOV R0, #DBUF0 MOV R1, #TEMP MOV R2, #8 DP10: MOV DPTR,#SEGTAB MOV A, @R0 MOVC A, @A+DPTR MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ R2, DP10 MOV R0, #TEMP MOV R1, #8 DP12: MOV R2, #8 MOV A, @R0 DP13: RLC A MOV DIN, C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2, DP13 INC R0 DJNZ R1, DP12 //清零 LOOP2: SETB RT MOV C,RT CPL C JC CLEAR ;判斷清零按鍵是否按下 LJMP LOOP2 ;若沒有按下則繼續(xù)判斷 CLEAR: MOV 30H,#00H;0 MOV 31H,#00H;0 MOV 32H,#14H;- MOV 33H,#00H;0 MOV 34H,#00H;0 MOV 35H,#14H;- MOV 36H,#00H;0 MOV 37H,#00H;0 //顯示清零界面 DISP2: MOV R0, #DBUF0 MOV R1, #TEMP MOV R2, #8 DP20: MOV DPTR,#SEGTAB MOV A, @R0 MOVC A, @A+DPTR MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ R2, DP20 MOV R0, #TEMP MOV R1, #8 DP22: MOV R2, #8 MOV A, @R0 DP23: RLC A MOV DIN, C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2, DP23 INC R0 DJNZ R1, DP22 //判斷哪個按鍵被按下 KEYBOARD: MOV P1,#0FFH ;置P1口為輸入態(tài) MOV A,P1 ;讀入鍵值 LCALL DELAY MOV B,P1 CJNE A,B,KEYBOARD JNB ACC.0,CLEAR ;清零按鍵P1.0 JNB ACC.1,BEGIN ;開始定時按鍵P1.1 //JNB ACC.2,HH ;時十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.2 //JNB ACC.3,HL ;時個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.3 JNB ACC.4,MH ;分十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.4 JNB ACC.5,ML ;分個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.5 JNB ACC.6,SH ;秒十位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.6 JNB ACC.7,SL ;秒個位計數(shù)置數(shù)按鍵P1.7 LJMP KEYBOARD ;若沒有按鍵按下則繼續(xù)判斷 //置數(shù) //設置時十位 //HH: //MOV A,30H //INC A //MOV 30H,A //CJNE A,#06H,JUMP //MOV 30H,#00H //CALL DELAY //LJMP DISP2 //設置時個位 //HL: //MOV A,31H //INC A //MOV 31H,A //CJNE A,#0AH,JUMP //MOV 31H,#00H //CALL DELAY //LJMP DISP2 //設置分十位 MH: MOV A,33H INC A MOV 33H,A CJNE A,#06H,JUMP MOV 33H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置分個位 ML: MOV A,34H INC A MOV 34H,A CJNE A,#0AH,JUMP MOV 34H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置秒十位 SH: MOV A,36H INC A MOV 36H,A CJNE A,#06H,JUMP MOV 36H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 //設置秒個位 SL: MOV A,37H INC A MOV 37H,A CJNE A,#0AH,JUMP MOV 37H,#00H CALL DELAY LJMP DISP2 JUMP: LCALL DELAY LJMP DISP2 ;顯示當前置數(shù)值 JUMP2: LJMP CLEAR ;定時過程中清零 JUMP3: LJMP KEYBOARD ;定時過程中暫停 JUMP4: LJMP EXIT //開啟中斷 BEGIN: MOV TMOD, #02H ;方式2, 定時器 MOV TH0, #T100us MOV TL0, #T100us MOV IE, #10000010B ;EA=1, IT0 = 1 SETB TR0 ;開始定時 MOV C100us, #HIGH(TICK) MOV C100us+1, #LOW(TICK) //等待進入中斷 WAIT: SJMP WAIT //中斷程序 T0INT: PUSH PSW MOV A, C100us+1 JNZ GOON DEC C100us GOON: DEC C100us+1 MOV A, C100us ORL A, C100us+1 JNZ JUMP4 ;100us 記數(shù)器不為0, 返回 MOV C100us, #HIGH(TICK) ;#HIGH(Tick) MOV C100us+1, #LOW(TICK) ;#LOW(Tick) ;100us 記數(shù)器為0, 重置記數(shù)器 //開始定時 TIMING: SETB RT MOV C,RT CPL C JC JUMP2 ;判斷清零按鍵是否按下 SETB ST MOV C,ST CPL C JC JUMP3 ;判斷暫停按鍵是否按下 MOV A,37H DEC A MOV 37H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 37H,#09H MOV A,36H DEC A MOV 36H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 36H,#05H MOV A,34H DEC A MOV 34H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 34H,#09H MOV A,33H DEC A MOV 33H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 33H,#05H MOV A,31H DEC A MOV 31H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 31H,#09H MOV A,30H DEC A MOV 30H,A CJNE A,#0FFH,DISP3 MOV 30H,#05H LJMP HELP //延時程序 DELAY: MOV R6, #0 MOV R7, #0 DELAYLOOP: DJNZ R7, DELAYLOOP DJNZ R6, DELAYLOOP RET //顯示定時 DISP3: MOV R0, #DBUF0 MOV R1, #TEMP MOV R2, #8 DP30: MOV DPTR,#SEGTAB MOV A, @R0 MOVC A, @A+DPTR MOV @R1, A INC R0 INC R1 DJNZ R2, DP30 MOV R0, #TEMP MOV R1, #8 DP32: MOV R2, #8 MOV A, @R0 DP33: RLC A MOV DIN, C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2, DP33 INC R0 DJNZ R1, DP32 EXIT: POP PSW RETI //顯示定時結束后的 HELP 界面 HELP: MOV 30H,#10H;\ MOV 31H,#10H;\ MOV 32H,#15H;H MOV 33H,#16H;E MOV 34H,#17H;L MOV 35H,#18H;P MOV 36H,#10H;\ MOV 37H,#10H;\ DISP4: MOV R0,#DBUF0 MOV R1,#TEMP MOV R2,#8 DP40: MOV DPTR,#SEGTAB MOV A,@R0 MOVC A,@A+DPTR MOV @R1,A INC R0 INC R1 DJNZ R2,DP40 MOV R0,#TEMP MOV R1,#8 DP42: MOV R2,#8 MOV A,@R0 DP43: RLC A MOV DIN,C CLR CLK SETB CLK DJNZ R2,DP43 INC R0 DJNZ R1,DP42 //定時結束后間隔閃燈 FLASH: SETB LED MOV A, #0FEH;11111110 MOV R5, #8 OUTPUT: MOV P2, A RL A LCALL DELAY DJNZ R5, OUTPUT SJMP FLASH SEGTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH ;0,1,2,3,4,5 DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH ;6,7,8,9,A,B DB 00H,00H,00H,00H ;\,\,\,\ DB 00H,00H,00H,00H,40H ;\,\,\,\,- DB 76H,79H,38H,73H,40H ;H,E,L,P,- END