基于单片机控制的多功能计时器系统的设计与实现毕业(设计)论文.doc

基于单片机控制的多功能计时器系统的设计与实现系统的总体设计1.1功能要求本系统要求能能完成电子时钟显示，调整，节能运行，电子秒表记数等多种功能，由按键电路或遥控电路完成功能的设置，秒表／时钟计时器要求用六位LED数码管显示时、分、秒，以24h（小时）计时方式。使用按键开关或遥控开关可实现时分调整、秒表／时钟功能转换、省电(关闭显示)等功能。1.2方案论证为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些。考虑时钟显示只有六位，且系统没有其它复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的显示。单片机采用易购的AT89C51系列，这样单片机可具有足够的空余硬件资源实现其它的扩充功能，如考虑到要使用电池供电的话，则可采用LV系列单片机。硬件系统的总体构成框架如图1所示。图1单片机控制的多功能计时器系统的设计总体框图1.3系统总体设计本单片机控制的多功能计时器系统，采用单片机作为控制核心，具有控制灵活，简单可靠，造价便宜等诸多优点。单片机虽然是一个五脏俱全的计算机，但由于本身无开发能力，必须借肋开发工具来开发应用软件以及对硬件系统进行诊断。因此，我们要研制一个较完整的单片机产品时，必须完成以下几步工作：硬件电路设计、组装、调试应用软件的编制、调试应用软件的链接调试、固化、脱机运行（即脱离开发装置）。本单片机控制系统的开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段，但各阶段不是绝对分开的，有时是交叉进行的。本系统在设计上特点有如下所示系统硬件结构结合应用软件方案一并考虑。因为硬件结构与软件设计方案会产生相互影响，我们考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件来实现，以简化硬件结构。但必须注意如用软件来实现的硬件功能，其响应时间要比直接用硬件来实现花的时间长，而且占用CPU时间。因此，选择软件方案时，要考虑到这此因素。整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。可靠性及抗干扰设计是硬件系统设计不可缺少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，解决的办法是增加驱动能力，增设线驱动器或者减少芯片功耗，降低总线负载。本电路的硬件设计包括：加1电路、减1电路、复位电路、振荡电路与驱动电路、显示电路等。在完成各个单元电路的设计与调试后，我们与软件系统进行了联调，且达到了一个较为理想的结果。单片机控制的多功能计时器系统总体开发与设计的流程图如图2所示。图2单片机控制的多功能计时器系统总体开发与设计的流程图第二章系统硬件电路设计2.1硬件系统设计应考虑的问题本单片机控制的多功能计时器系统在硬件系统设计上主要考虑下列几点：(1)尽可能选择典型电路(2)系统的扩充与外围装置，应充分满足应用系统的要求，并留一些扩充槽，以便进行二次开发。(3)硬件结构应结合应用软件一并考虑。软件有执行的功能尽可能由软件来执行，以简化硬件结构。但必须注意，由软件执行硬件的功能，其响应时间比直接使用硬件要长，且占用CPU时间。(4)整个系统器件尽可能做到性能匹配。(5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计极其重要的部分，包括器件选择、电路板布线、通道隔离等。(6)单片机微处理器外接电路较多时，必须考虑其驱动能力，驱动能力不足时，系统工作不可靠。解决办法是增加驱动能力，或减少IC功耗，降低总线负载。2.2电路各部分硬件电路介绍1）单片机控制的多功能计时器系统的设计总体框图如图3所示。图3单片机控制的多功能计时器系统的设计总体框图2）控制核心采用目前较为流行的、且价格低廉的89C51为控制核心，主要包括：单片机电路、加1电路、减1电路、复位电路、振荡电路、数字驱动与显示电路，下面我们一一进行阐明。硬件电路原理图如图4所示。图4硬件电路原理图2.2.1单片机AT89C51及其特点本系统以单片机AT89C51为控制核心，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。1．主要特性：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内