基于stc89c52的定时器

基于stc89c52的定时器内容摘要：

单片机断电，时间计时就停止，再次上电时又从初始设定重新计时，这样就需要在每次上电都调整时间，比较麻烦。 方案二：在传统的基于单片机的数字时钟设计的基础上经过一些改进，引入 12887 时间芯片，将电路的控制部分和计时部分分开，电路的控制部分为单片机，计时部分为 12887 时间芯片。 12887 芯片是独立计时，并且具有掉电保护功能，内部自带锂电池，能够 在断电的情况下继续计时，主电路恢复供电之后能够不必调整时间，为时钟的日常操作省去了很大的麻烦，而且这种设计更节能，在需要观察时间的时候比如白天就可以给主电路通电。 而在夜晚不需要观察时钟的时候就可以给主电路断电，这样可以节约大量能量。 时钟芯片使用美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗、带 RAM 和内置电池的实时时钟 DS12887。 采用 DS12887 作为主要计时芯片，可以做到计时准确。 更重要的是， DS12887 可以在外部电源断电的情况下继续计时，在没有外部供电的情况下， DS12887 可以连续计时 10年以上。 时间芯片 12887 采用了内部集成晶振的电路，并且具有内部温漂补偿电路设计。 能够准确计时，提供精确的时间，这样就简化了电路的器件选择，另外也使程序的设计更加简洁。 比较上述两种方案可以看出，第二种方案计时更加准确而且电路硬件设计先对来说并不复杂，软件设计更加简洁。 为了减少实物的制作难度和节约成本，我决定选择第一种方案。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 8 时钟显示 的方案选择 方案一：时钟的显示可以用 4 位 LED 数码管显示， 4 位 LED 数码管显示电路 耗能多，而且显示位数有限，每增加一位都要在程序设计和硬件设计方面增加很多的工作量，不利于 电路的扩展，而且无法显示年、月、日、星期这些汉字，使得显示不够直观，灵活。 但是这种设计方案在显示位数比较少时性价比比较高，价格便宜。 方案二：采用 LCD液晶显示器显示。 而 LCD 液晶显示则耗能少，能够显示年、月、日、星期等汉字，在显示方面更加灵活，而且改变显示时只要改变软件设计就可以，不用改变硬件电路的设计，易于电路的功能扩展。 电路的软件设计也很简单。 另外，这种设计硬件更加简洁。 采用 LCD 液晶显示方案的缺点是在显示位数比较少时，价格略显昂贵。 比较上述两种方案可以看出方案二耗能少，显示灵活，易于电路扩展而且不 管是软件设计还是硬件设计都比较简单。 为了减少实物的制作难度和节约成本，我决定选择第一种方案。 综上所述，本设计采用 单片机内部时钟计时方式 ， 用 4 位 LED 显示时间。 系统硬件的整体设计 主控芯片使用 51 系列 STC89C52 单片机， 系统由主控制器 STC89C5 LED显示模块、键扫描电路和系统下载模块电路组成。 利用单片机定时输出 Y YY3，定时时间分别 T T T3，并用发光二极管表示其时间长短，用 LED 显示定时的剩余时间。 时间长短通过按键调节，串口用来对单片机在线编程。 如图21 所示： 各模 块功能如下： ：以 STC89C52 单片机为核心。 ：本设计共采用按键 7 个，分别与单片机的三个 I/O 管 脚相连 ,分别对应复位、可以任意时间的调整和退出，任意设定一个时 间，到闹铃开关键的功能。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 9 ：显示器部分是 4 位 LED 数码管显示电路 组成。 ：对单片机在线编程 图 21 系统结构图 主控制模块的方案选择与设计 系统的设计可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。 若用数字电路完成，所设计的电路相当复杂，大概 需要十几片数字集成块，其功能也主要依赖数字电路的各功能模块的组合来实现。 若用单片机来设计完成，由于其功能的实现主要通过软件编程来实现的，那么就降低了硬件电路的复杂性，所以在该设计中采用单片机作为主控模块。 另外这个课题设计的软件程序比较简单，不需要很强大的单片机，只要用简单的单片机就可以满足要求，因此我选用了性价比比较高的低端 STC89C52 单片机。 基于单片机系统的定时器电路包含了如下的功能模块： 南京工程学院本科毕业设计（论文） 10 基本的单片机系统 单片机的定时中断 单片机的外围电路 外部按键输入装置 数码管 LED 显示装置 利用单片机的 定时器定时的优点是时间准确、稳定、可靠，并可以利用单片机的功能很好地进行时间的显示、指示、输出。 原理简单，使用元器件少，相对来说在实物调试时出现的问题就少。 该方案还有一个好处就是成本低。 第三章 硬件电路设计 STC单片机 MCS51单片机是美国 INTE 公司于 1980 年推出的产品，与 MCS48 单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令 ,指令数达 111 条， MCS51 单片机可以算是相当成功的产品。 STC89C52 使用经典的 MCS51 内核，但做了很多的改进使得 芯片具有传统51单片机不具备的功能。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 器件采用高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MCS51 指令系统及 8052 产品引脚兼容，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元， STC89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。 STC89C52 单片机为 40 引脚双列直插芯片 ,有四个 I/O 口 P0、 P PP3,每一条 I/O 线都能独立地作输出或输入。 STC89C52 PDIP 管脚封装，如图31 所示。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 11 图 31 STC89C52 PDIP 管脚封装 STC89c52 包含以下部分，其结构图如图 32 所示 （ 1）一个 8 位微处理器 CPU （ 2）片内数据存储器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR （ 3）片内程序存储器 ROM （ 4）三个定时 /计数器，可用作定时器，也可用以对外部脉冲进行计数 （ 5）四个 8 位可编程的并行 I/O 端口，每个端口既可作输入，也可作 输 出 （ 6）一个串行端口，用于数据的串行通信 （ 7）中断控制系统 （ 8）内部时钟电路 南京工程学院本科毕业设计（论文） 12 图 32 STC89c52 内部结构图 STC89C52 提供以下标准功能： 8k 字节 Flash 闪速存储器 ,512 字节内部 RAM， 32 个 I/O 口线， 3 个 16 位定时 /计数器，一个 6 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， STC89C52 可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时 /计数器，串行 通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 STC单片机模块介绍 复位电路 复位操作有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三钟方式，本次实验用的是按键电平复位，利用电容的充放电公式来选择所需的电容、电阻，能保证复位信号高电平持续时间大于 2 个机器周期。 复位电路图如下： 南京工程学院本科毕业设计（论文） 13 图 33 复位电路 在电路图中，电容的的大小是 10uF，电阻的大小是 10k。 所以根据公式，可以算出电容充电到电源电 压的 倍（单片机的电源是 5V，所以充电到 ），需要的时间是 10K*10UF=。 在单片机启动 后，电容 C 两端的电压持续充电为 5V，这是时候10K 电阻两端的电压接近于 0V， RST 处于低电平所以系统正常工作。 当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。 随着时间的推移，电容的电压在 内，从 5V 释放到变为了 ，甚至更小。 根据串联电路电压为各处之和，这个时候 10K 电阻两端的电压为 ，甚至更大，所以 RST 引脚又接收到高电平。 单片机系统自动复位。 该设计中复位电路选用 10uF 的电容和 10k 欧姆的电阻 组成， 在满足单片机可靠复位的前提下该复位电路的优点在于降低复位引脚的对地阻抗，可以显著增强单片机复位电路的抗干扰能力。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 14 晶振电路 单片机的晶振电路是一种典型的电路，分为内部时钟和外部时钟两种方式。 内部时钟，是用芯片内部振荡 ， 形成的时钟，精度不高，温飘也较大，不需要外部振荡器件。 出于成本及工艺复杂的考虑，选择内部时钟方式。 内部时钟方式如图 34 所示： 图 34 内部时 钟晶振电路 内部时钟电路和晶振频率一般选择在 4MHz~12MHz 之间（该设计选用12MHz），外接两个谐振电容。 该电容的典型值为 30pF,该 设计也 选用 30pF。 电源 电路 本 课题选择 USB 供电模式 ，即 基于电脑 USB 口供电 ，电脑的 USB 接口可以提供 达到 5V/500mA 的供电水平 ， 虽然 USB 接口对于给大型设备供电存在不足，但就本课题而言已经可以充分满足需求， 所以 在设计的时候仅仅是使用插针预留了电源、地线接口，电源获取方式 为电脑供电。 由于采用了此这种设计方式省去了普遍使用的 LM7805 稳压电源电路，所 以将低了一部分成本。 同时，本课题 还设计有电源指示电路 ，发光二极管串联一个电阻起到了限流的作用，防止二极管烧坏。 此处的二极管还起到了防止电流反灌的作用，保护 USB 接口正南京工程学院本科毕业设计（论文） 15 常工作。 具体电路如图 35 所示： 图 35 USB 供电 下载 电路 单片机是一种数字集成芯片，数字电路中只有两种电平：高电平和低电平。 我们暂且假定单片机的输入输出高电平为 5V，低电平为 0V。 而计算机串口为RS232C 电平，它是一种负逻辑电平，原因是其高电平为 12V，低电平为 +12V。 因此，计算机要与单片机相连，必须使用电平转换 芯片。 在这里我们使用的是MAX232 芯片 ，采用 3 线连接方式，即 RXD、 TXD 和 GND。 该电路是一个电平转换电路。 如图 36： 南京工程学院本科毕业设计（论文） 16 图 36 电平转换电路 LED 与单片机接口电路 4 位 LED 数码管有静态显示和动态显示两种结构。 为了减少元器件及连线，可选用动态显示的 4 位一体的 LED 数码管。 用单片机的某个 I/O 口送数码管的显示段码（字符数据），用另一 I/O 口的其中 4 位经过三极管驱动后分别作为 4 个数码管的显示控制信号，当三极管导通时候对应的数码管显示。 如图 37。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 17 常用的 LED 显示器 有 7 段（或 8 段， 8 段比 7 段多了一个小数点“ dp”段）。 这种显示器有共阳极和共阴极两种。 该设计中选用的是共阳极， LED 与单片机的接线如下图 38 所示。 图 38 LED 与单片机的接线 共阳极 LED 显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常该共阳极接地。 当某个发光二极管的阴极为低电平时，发光二极管点亮，相应的段被显示。 使用 LED 显示器时，为了显示数字或符号，要为 LED 显示器提供代码，因为这些代码是通过段的亮与灭来显示不同字形的，因此称之为代码。 7 段发光二极管，再加上一个小数点位，共计 8 段，因此提供给 LED 显示器的段码正好一个字节。 南京工程学院本科毕业设计（论文） 18 各段字节中各位的对应关系如表 39 所示： 显示数 dp G f e d c b a 段码 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 2 1 0 1 0 0 1 1 0 A3H 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 由于单片机 I/O的电气特性决定了单片机的端口的驱动能力有限，一般地，单片机的端口只是驱动 TTL 电平，不提供或者提供很小的驱动电流，所以在带负载时，单片机应当在 I/O 口加上驱动芯片 或使用三极管驱。