畢業(yè)設(shè)計---智能插座控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　本課題的題目是“智能插座控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計” 。</p><p>　　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，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

2、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。</p><p>　　單片微型計算機(jī)作為微型計算機(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 常生活中最廣泛使用的計算機(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

3、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。</p><p><b>　　2 課題研究背景</b></p><

4、;p>　　2.1 智能插座的現(xiàn)狀</p><p>　　智能插座控制系統(tǒng)的設(shè)計：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

5、流繼電器等部件實現(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)的實現(xiàn)全部是基于單片機(jī)的設(shè)計。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用意義。</p><p>　　智能插座已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及一些公共場所，

6、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。 </p><p>　　2.2智能插座發(fā)展趨勢</p><p>　　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，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)

7、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：</p><p>　　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

8、電需要自行設(shè)置充電時間。</p><p>　　2、具有語音功能?？筛鶕?jù)需要選擇語音播放。</p><p>　　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)就可以實現(xiàn)功能，節(jié)約了大量線材和人工費用，也不用技術(shù)專家指導(dǎo)，普通用戶可自行安裝，一步到位。</p><p>　　當(dāng)我們只有充分了解了單片機(jī)的發(fā)展趨勢，并

9、掌握插座的知識，才能在這一行業(yè)更好更有力的發(fā)展。 </p><p>　　2.3 本設(shè)計的市場前景</p><p>　　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現(xiàn)排插的定時開關(guān)功能（比如，什

10、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。</p><p>　　3 系統(tǒng)方案設(shè)計及分析</p><p>　　3.1　微機(jī)控制系統(tǒng)介紹</p><p>　　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

11、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)運行執(zhí)行預(yù)定的測量或控制任務(wù)。</p><p>　　當(dāng)今社會，由于電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，它促進(jìn)了微型計算機(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

12、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)實現(xiàn)控制系統(tǒng)正是其中相當(dāng)重要的一項。</p><p>　　3.2　微機(jī)控制系統(tǒng)的組成</p><p>　　微機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。</p><p>　　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)配合下運行，實現(xiàn)系統(tǒng)功能控制，完成控制任務(wù)。硬件包括:主機(jī)

13、、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。</p><p>　　3.3　系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p>　　根據(jù)設(shè)計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。

14、因此對于智能插座的設(shè)計可以理解為設(shè)計一個由單片機(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)計采用AT89C2051單片機(jī)的定時器計數(shù)器定時計數(shù)和計數(shù)原理，使其能精確定時。利用中斷系統(tǒng)使其能實現(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

15、實現(xiàn)計時，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，最后在這兩點下要求美觀。在設(shè)計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。</p><p>　　圖1.4 功能說明圖</p><p>　　基于單片機(jī)的智能插座的硬件設(shè)計部分</p><p><b>　　4.1單片機(jī)的選擇</b><

16、/p><p>　　單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。</p><p>　　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)。</p><p>

17、　　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：</p><p>　　1、多功能 </p><p>　　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)可以實現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器--

18、-看家狗）、高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。</p><p>　　有的單片機(jī)針對某一個應(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。</p><p><b>　　2、高效率和高性

19、能</b></p><p>　　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。</p><p>　　由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用

20、高級語言（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。</p><p><b>　　3、低電壓和低功耗</b></p><p>　　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

21、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。</p><p><b>　　4、低價格</b></p><p>　　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。</p><p>　　下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點。<

22、;/p><p><b>　?。?）家用電器領(lǐng)域</b></p><p>　　用單片機(jī)控制系統(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。</p><p>　　（2）辦公自動化領(lǐng)域</p><p>　　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，如計算機(jī)

23、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。</p><p><b>　?。?）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　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)。與通用計算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由

24、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。</p><p><b>　?。?）工業(yè)自動化</b></p><p>　　在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計算機(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)。</p><p>　　（5）智能儀表與集成智能傳感器</p><p>　　目前在各種電氣測

25、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)距離傳輸并與計算機(jī)接口。</p><p>　?。?）現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域</p><p>　　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

26、及運行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實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。</p><p>　　目前，我國生產(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)。</p><p>　　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。 </p><p>　　AT8

27、9C2051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。</p><p>　　允許工作的時鐘為0—24MHz。</p><p>　　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。</p><p>　　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

28、。</p><p>　　4.2單片機(jī)的基本性能及結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.2.1 AT89C2051主要性能 </p><p>　　AT89C2051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：</p><p>　　·和MCS-51產(chǎn)品的兼容</p>

29、<p>　　·2K字節(jié)可重編程閃速存儲器</p><p>　　·耐久性：1,000寫／擦除周期</p><p>　　·2.7V～6V的操作范圍</p><p>　　·全靜態(tài)操作：0Hz～24MHz</p><p>　　·兩級加密程序存儲器</p><p>　

30、　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·15根可編程I/O引線</p><p>　　·兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·六個中斷源</b></p><p>　　·可編程串行UART通道</p><p>　　

31、·直接LED驅(qū)動輸出</p><p><b>　　·片內(nèi)模擬比較器</b></p><p>　　· 低功耗空載和掉電方式</p><p>　　.2 AT89C2051芯片的20個引腳及功能</p><p>　　圖4.2.2 AT89C2051的引腳圖</p><p&g

32、t;　　1. Vcc：電源電壓。</p><p><b>　　2. GND：地。</b></p><p>　　3. P1口：P1口是一8位雙向I/O口?？谝_P1.2～P1.7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)

33、動LED顯示。當(dāng)P1口引腳寫入“1”時,其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2～P1.7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期間接收代碼數(shù)據(jù)。</p><p>　　4. P3口：P3口的P3.0～P3.5、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

34、。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的控制信號。</p><p>　　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)振蕩器正在運行時,持續(xù)給出RST引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可

35、完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需12個振蕩器或時鐘周期。  </p><p>　　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。</p><p>　　7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 </p><p>　　P3口的功能 表4.2.2</p><p>　　4.2.3

36、AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu) </p><p>　　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)MCS—51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

37、法。</p><p>　　圖4.2.3 AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　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口有其獨特之處。 AT89C2051的引腳說明 AT89C2051是一個有20個

38、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。</p><p>　　4.2.4 AT89C2051的軟硬件約束</p><p>　　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。</p&

39、gt;<p>　　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（000H—7FFH）,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（00H—7FH），堆棧操作時亦應(yīng)加以注意。</p><p>　　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</p><p>　　無法再外部使用。模擬比較器可以方便的比較兩個模

40、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現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　4.2.5 AT89C2051的存儲器編程</p><p>　　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。</p><p>　　Flas

41、h存儲器加密位</p><p>　　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。</p><p>　　表4.2.5（a） AT89C2051單片機(jī)加密功能表</p><p>　　加密位內(nèi)容的擦除只能通過片擦除操作來完成。</p><p>　　b．Flash存儲器的編程和

42、程序校驗</p><p>　?。?）AT89C2051單片機(jī)的片內(nèi)Flash存儲器編程模式如表4.2.5（b）所示。</p><p>　　表4.2.5（b） AT89C2051單片機(jī)編程模式表</p><p>　　注：①內(nèi)部EPROM的計數(shù)器在RESET的上升沿復(fù)位到000H，并由XTAL1，引腳正脈沖執(zhí)行計數(shù)；</p><p>　?、谄脸?/p>

43、需要10ms的PROG脈沖；</p><p>　?、劬幊唐陂gP3.1被拉低來指示RDY/BSY.</p><p>　　c. AT89C2051單片機(jī)的片內(nèi)Flash存儲器編程步驟如下：</p><p>　?、偕想姶涡蚴窃赩CC、GND引腳加工作電壓，RESET、XTAL1引腳接到GND,懸浮其它引腳，等待大于10ms以上時間；</p><p>

44、;　　②在RESET、P3.2引腳加高電平；</p><p>　?、墼赑3.3、P3.4、P3.5、P3.7引腳加模式電平；</p><p>　　④經(jīng)P1.0—P1.7對000H單元加入數(shù)據(jù)字節(jié)；</p><p>　?、萆逺ESET到12V激活編程；</p><p>　?、奘筆3.2跳變一次，編程一個字節(jié)或加密位；</p>&

45、lt;p>　?、咝ｒ炓驯痪幊虜?shù)據(jù)，使RESET從12V降到邏輯電平“H”并設(shè)置P3.3—P3.7為正確的電平，可以在P1口輸出數(shù)據(jù)；</p><p>　?、噙M(jìn)行下一地址單元的字節(jié)編程，在XTAL1加一脈沖，使地址計數(shù)器加1，在P1口加入編程數(shù)據(jù)。</p><p>　　重復(fù)步驟①—⑧，完成整個2KB的編程。</p><p>　　下電次序為：設(shè)置XTAL1、RES

46、ET為“L”,浮空其它I/O引腳，關(guān)閉VCC電源。</p><p>　　(3)編程及校驗電路如圖4.2.5（c）4.2.5（d）所示。</p><p><b>　　說明幾點：</b></p><p>　?。?）編程期間P3.1被拉低來指示RDY/BSY；</p><p>　?。?）單片擦除需要10ms的PROG；<

47、/p><p>　?。?）內(nèi)部EEPROM地址計數(shù)器在RESET的上升沿復(fù)位到000H，并由XTAL1引腳正脈沖執(zhí)行計數(shù)。</p><p>　　4.3　智能插座的硬件系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　4.3.1　智能插座的硬件系統(tǒng)具體電路設(shè)計 </p><p>　　本課題要運用AT89C2051為核心芯片，同時選用DS1302為時鐘芯片，74LS273

48、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，并協(xié)作軟件設(shè)計實現(xiàn)課題所要求的功能。</p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計</p><p>　　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RST引腳輸入到芯

49、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12μS。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

50、-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)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能。C2051單片機(jī)復(fù)位信號高電平有效</p><p>　　圖4.3.2 單片機(jī)復(fù)位電路</p><p>　　4.3.3 系統(tǒng)的晶振電路設(shè)計</p><p>　　圖4.3.3 晶振電路</p><p>　　AT89C2051中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反響

51、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30μF。

52、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。</p><p>　　4.3.4 系統(tǒng)的繼電器電路設(shè)計</p><p>　　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

53、點相接，使兩接點形成通路。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&q

54、uot;.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,因為繼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</p><p>　　圖4.3.4

55、 繼電器電路</p><p>　　要理解這個電路,其實也比較容易。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。</p><p>　　首先把三極管想成一個水龍頭。上面的Vcc就是水

56、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)

57、"水龍頭",繼電器"水輪機(jī)"因為沒有水流下來,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,

58、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。</p><p>　　這里繼電器由相應(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

59、閉的接點，便于在其他電路中使用。</p><p>　　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，繼電器的電磁鐵的線圈不會通電，其觸點不會接觸在一起；P3.7端為高電平時，二極管被導(dǎo)通，繼電器的

60、電線圈會通電，其觸點會接觸在一起，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。</p><p>　　根據(jù)電路的需要和實際情況選擇 DS2Y系列，型 號為：DS2Y-S-DC5V的繼電器，其具體的參數(shù)如下：</p>

61、<p>　　外形尺寸（mm）： 20.0×9.9×9.3mm（L×W×H）</p><p><b>　　重 量 ： 2g</b></p><p>　　觸點參數(shù)：觸點形式： 2C（DPDT）</p><p>　　觸點負(fù)載： 2A30VDC</p><p>　　阻 抗： ≤5

62、0mΩ</p><p><b>　　額定電流： 2A</b></p><p>　　電氣壽命：≥10萬回</p><p><b>　　機(jī)械壽命：≥1億回</b></p><p><b>　　線圈參數(shù)：</b></p><p>　　阻值(士10%)：45Ω&

63、lt;/p><p>　　線圈功耗：200mW</p><p>　　額定電壓：DC 5V</p><p>　　吸合電壓：DC 3.5V</p><p>　　釋放電壓：DC 0.5V</p><p>　　工作溫度：-40℃～+85℃</p><p>　　絕緣電阻：≥1000MΩ</p>&

64、lt;p>　　線圈與觸點間耐壓：1000VAC/1分鐘</p><p>　　觸點與觸點間耐壓：1000VAC/1分鐘</p><p>　　4.3.5 系統(tǒng)的鍵盤電路設(shè)計</p><p><b>　　（1）方案選擇：</b></p><p>　　方案一：矩陣鍵盤，其按鍵觸點接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路交叉處，每當(dāng)

65、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。</p><p>　　方案二：獨立鍵盤，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共地或公共正端，每個鍵相互獨立互不影響。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)計十幾情況按鍵使用較少，所以采取方案

66、二獨立按鍵。</p><p>　　圖4.3.5 鍵盤電路</p><p>　?。?） 獨立式按鍵工作原理</p><p>　　用I／O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵單獨占有一根I／O口線，每根I／O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I／O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。</p><

67、p>　　4.3.6 時鐘電路設(shè)計</p><p>　?。?） 時鐘芯片DS1302簡介</p><p>　　實時時鐘電路DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點是采用串行數(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。</p><p>　?。?） 時鐘芯片DS1302結(jié)構(gòu)及

68、工作原理</p><p>　　1）DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。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31×8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

69、，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

70、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</p><p>　　圖4.3.6(b) DS1302內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　2）各引腳的功能為：</p><p>　　Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2>V

71、cc1+0.2V時，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2< Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。</p><p>　　SCLK：串行時鐘，輸入； </p><p>　　I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；</p><p>　　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

72、供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?lt;/p><p>　　3）DS1302有下列幾組寄存器：</p><p>　　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81h～8Dh，寫時80h～8Ch），存放的數(shù)據(jù)格式為BCD碼形式，如表4.3.6（1）所示。</p><p>　　表 4.3.6（1）</p><p>　　DS

73、1302有關(guān)日歷、時間的寄存器：</p><p>　　小時寄存器（85h、84h）的位7用于定義DS1302是運行于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。</p><p>　　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

74、低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位置為0時，時鐘開始運行。</p><p>　　控制寄存器（8Fh、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。</p><p>　　② DS1302有關(guān)RAM的地址</p><p>　　DS1302中附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的地址如表4.3.

75、6（2）所示。</p><p>　　表 4.3.6（2）</p><p>　　③ DS1302的工作模式寄存器</p><p>　　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。</p><p>　　表 4.3.6(3)</p><p>　?、艽送?，DS1302還有充電

76、寄存器等。</p><p><b>　　4） 讀寫時序說明</b></p><p>　　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)。</p><p>　　要想與DS1302通信，首先要先了解DS1302的控制字。DS1302的控制字如</p><p>　　表4.3.6（4）。

77、</p><p>　　7 6 5 4 3 2 1 0</p><p>　　表4.3.6（4）。 </p><p>　?。?）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。</p><p>　　

78、（2）位6：如果為0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；</p><p>　?。?）位5至位1（A4～A0）：指示操作單元的地址；</p><p>　?。?）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。</p><p>　　控制字總是從最低位開始輸出。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

79、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)。</p><p>　　圖4.3.6(5) 數(shù)據(jù)讀寫時序圖 </p><p>　?。?） 時鐘芯片DS1302控制電路 </p><p>　　圖4.3.6（c） DS1302時

80、鐘芯片連接電路</p><p>　　在調(diào)試程序時可以不加電容器，只加一個32.768kHz 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3－4線串行接口，可與任何單片機(jī)、IC接口。功耗低，顯示狀態(tài)

81、時電流為2μA (典型值)，省電模式時小于1μA，工作電壓為2.4V～3.3V，顯示清晰。</p><p>　　4.3.7 顯示電路設(shè)計</p><p>　　（1） LED動態(tài)顯示選擇</p><p>　　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，對于具有驅(qū)動電路和單

82、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。</p><p>　　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)計采用8段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。</p><p>　　數(shù)碼管顯示可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種

83、。由于本設(shè)計采用五位數(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。</p><p>　?。?） LED動態(tài)顯示</p><p>　　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A～G，DP的同名端連在一起，而每一個數(shù)碼管的公共端COM是各自獨立的接受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，

84、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亮。</p><p>　　圖4.3.7（a） LED顯示模塊</p><p>　　在輪流點亮掃描的過程中，每位顯示管的點亮?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)，盡管實際上各位

85、顯示器并非同時點亮，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)計顯示部分采用共陽極LED顯示，數(shù)碼管的引腳圖以及接線圖見圖4.3.7（a）所示。</p><p><b>　?。?） LED驅(qū)動</b></p><p>　　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

86、升沿鎖存。1D～8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～8Q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"a"—"g"段連在一起。</p>&l

87、t;p>　　圖4.3.7（a） LED顯示驅(qū)動</p><p><b>　?。? ）顯示電路</b></p><p>　　圖4.3.7（b） 顯示電路</p><p>　　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

88、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。</p><p>　　4.3.8 語音電路設(shè)計</p><p>　　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。</p><p>　　圖4.3.8（a） 蜂鳴器實物圖</p><p>　　

89、蜂鳴器和普通揚聲器相比，最重要的一個特點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，因此使用起來比揚聲器簡單。由此可知，蜂鳴器的控制和LED的控制對單片機(jī)而言是沒有區(qū)別的。</p><p>　　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，因為蜂鳴器是一個感性負(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

90、護(hù)二極管。硬件電路如圖4.3.8（b）所示。</p><p>　　圖4.3.8（b） 蜂鳴器電路圖</p><p><b>　　5. 軟件部分設(shè)計</b></p><p>　　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。主要實現(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，運用繼電器、鍵盤按鈕等完成基于單片機(jī)AT89C2051

91、的智能插座系統(tǒng)的設(shè)計, 實現(xiàn)的功能包括通過單片機(jī)控制電路實現(xiàn)定時功能并在顯示電路中顯示定時時間。其軟件流程圖如5-1所示。</p><p>　　圖6-1 軟件流程圖</p><p>　　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位計數(shù)器模式，當(dāng)T0向上計數(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.

92、0592MHz，由此可計算出日誤差約為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)，反之則為秒計數(shù)器加1，秒計數(shù)器如果大于59，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。</p><p>　　上電復(fù)位過程：

93、首先P0～P2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位計數(shù)器模式，并賦初值TH0＝0DCH，TL0＝00H，關(guān)閉外部中斷和串行口中斷，時間計數(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（P

94、P2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。具體比較時（COMP1段）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，如TH、TM、TS全部對應(yīng)相等，則置該標(biāo)志為1。本程序在顯示及按鍵處理 （設(shè)置過程） 中巧妙使用R1寄存器作為公用地址寄存工具，對實時時間和預(yù)置

95、時間的顯示和修改調(diào)用同一程序完成，使源代碼長度大大縮短，提高了程序的可讀性和運行效率。</p><p>　　6. 單片機(jī)硬軟件調(diào)試</p><p>　　6.1　硬件、軟件調(diào)試  </p><p><b>　?。?）硬件調(diào)試</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計的原理電路做好實驗樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作

96、的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。</p><p>　　1.脫機(jī)檢查：用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等。</p><p>　　2.調(diào)試：暫時排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的40芯仿真插頭進(jìn) 行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計要求。這部分工作是一種經(jīng)驗

97、性很強(qiáng)的工作，一般來說，設(shè)計制作的樣機(jī)不可能一次性完好，總是需要調(diào)試的。</p><p><b>　?。?）軟件調(diào)試 </b></p><p>　　軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法：</p><p>　　1．交叉匯編：用IBM PC/XT機(jī)對MCS—51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時，可借助IBM PC/XT機(jī)的行編輯和屏幕編輯

98、功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到PC機(jī)，生成MCS—51 HEX目標(biāo)代碼和LIST文件。</p><p>　　2．用匯編語言：現(xiàn)在有些單片STD工業(yè)控制機(jī)或者開發(fā)系統(tǒng)，可直接使用匯編語言，借助CRT進(jìn)行匯編語言調(diào)試。</p><p>　　3．手工匯編：這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。這種方法的實質(zhì)就是對照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機(jī)器碼

99、，然后輸入到RAM重新進(jìn)行調(diào)試。在進(jìn)行手工匯編時，要特別注意轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、查表指令。必須準(zhǔn)確無誤地計算出操作碼、轉(zhuǎn)移地址和相對偏移量，以免出錯。</p><p>　　6.2　硬件、軟件仿真調(diào)試 </p><p>　　經(jīng)過硬件、軟件單獨調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實驗室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移至現(xiàn)場

100、進(jìn)行運行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計為一智能插座控制系統(tǒng)，由AT89C2051單片機(jī)，時鐘芯片DS1302，復(fù)位電路，數(shù)碼管顯示電路、語音電路、鍵盤控制以及晶振電路組成?？梢詫崿F(xiàn)對插座的定時控制及語音功能，使人們在使用中更加方便智能化，不用擔(dān)心電器設(shè)備在充電過程中會因沒

101、有及時切掉電源而損壞充電設(shè)備?？刂?位八段LED顯示器和4個按鍵實現(xiàn)定時控制功能及顯示功能。但因為自身水平有限，系統(tǒng)尚不完善，還有很多改進(jìn)空間。 比如在設(shè)計的過程中我們發(fā)現(xiàn)其實在日常的生活中語音功能是不常用的，因此我們設(shè)計的語音功能如果經(jīng)過改變，將此功能設(shè)計為定時時間到的語音提示將會更具有實際應(yīng)用性。但是這已是設(shè)計的末端，時間的限制，希望以后的工作中能進(jìn)一步完善。</p><p>　　本文針對智能插座方面的問題，

102、做了以下工作：</p><p><b>　　1、對硬件的設(shè)計</b></p><p>　　1） 確定需要使用的芯片：時鐘芯片DS1302芯片、單片機(jī)AT89C2051等主要芯片，并且進(jìn)行了詳細(xì)的了解。</p><p>　　2） 成功的設(shè)計出智能插座控制系統(tǒng)的原理圖：在熟悉了各種芯片之后設(shè)計連接電路。</p><p>　　

103、2、協(xié)助軟件設(shè)計者，結(jié)合硬件系統(tǒng)對軟件程序進(jìn)行設(shè)計。與軟件設(shè)計著聯(lián)合調(diào)試，從而完成整個智能插座控制系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，要感謝學(xué)校這四年來的悉心栽培，并提供我們試驗室，給我們好的環(huán)境。其次感謝我的指導(dǎo)老師***老師。本次設(shè)計是在**老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的，他為我們提供了很多相關(guān)的資料，并在設(shè)計遇

104、到困難時，及時給與了指導(dǎo)與幫助。在論文撰寫過程中，他提供了許多寶貴的思路和建議，結(jié)合工作體會和經(jīng)歷，提出了很多有價值的觀點，為完成本次設(shè)計和論文給予了極大的幫助。</p><p>　　最后，要感謝我的搭檔***同學(xué)，我們一起查資料，進(jìn)行研究討論，并擬定設(shè)計的大體方案。</p><p>　　通過這次設(shè)計，使我受益非淺。畢業(yè)設(shè)計是本科四年學(xué)習(xí)的大綜合；是一場綜合的考試；是一次社會實踐。通過這次

105、設(shè)計，培養(yǎng)了自學(xué)能力，為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。同時這次設(shè)計是一個小型的社會團(tuán)體，在這個小社會中如何相處等都是一個鍛煉。</p><p>　　再次感謝所有支持和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)們！</p><p><b>　　此致！</b></p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p&g

106、t;　　1. 梅麗鳳.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》[M].北京 .清華大學(xué)出版社.2008年</p><p>　　2. 李朝青.《單片機(jī)&DSP外圍數(shù)字IC技術(shù)手冊》[M].北京.北京航空航天大學(xué)出版社.2003年</p><p>　　3. 楊將新、李華軍、劉東駿. 《單片機(jī)程序及應(yīng)用》[M]. 北京.電子工業(yè)出版社.2006年</p><p>　　4. 李華.

107、 《MCS-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)》[M].北京.北京航空航天大學(xué)出版社.1999年</p><p>　　5. 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)》[M].北京.高等教育出版社.1999年</p><p>　　6. 武慶生、仇梅. 《單片機(jī)原理與應(yīng)用》[M]. 成都.電子科技大學(xué)出版社. 2005年</p><p>　　7. 陳偉人. 《單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用》

108、[M].北京.清華大學(xué)出版社.1989年</p><p>　　8. 陳偉人. 《MCS-51單片機(jī)實用程序集錦》[Z].北京.清華大學(xué)出版社.1993年</p><p>　　9. 李朝青. 《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》[M].北京.北京航空航天大學(xué)出版社.1994年</p><p>　　10 雷旭,何萬強(qiáng). 新型溫度檢測系統(tǒng).現(xiàn)代電子技術(shù),2003</p>

109、<p>　　11 文川. 基于8751的語音報警服務(wù)系統(tǒng).電子世界，2003</p><p>　　12 楊漢華，凌福玲. 一種新型的溫控系統(tǒng),2002</p><p>　　13 蘇小會,徐淑萍, 譚寶成. 智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn). 微計算機(jī)信息, 2004</p><p>　　王新強(qiáng),梁明亮. 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計. 中原工學(xué)院學(xué)報, 2006

110、</p><p>　　http://www.21icsearch.com/searchpdf/atmel/AT89C2051.pdf</p><p>　　DS1302、74LS273資料 http://www.21icsearch.com</p><p>　　17 楊先等.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:工業(yè)出版社,2003.3</p><p>&l