基于单片机控制的多功能计时器系统的设计与实现.doc

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1、第一章系统的总体设计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，

2、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

3、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。32本系统在设计上特点有如下所示1）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。2）整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。3）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

4、片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。4）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32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

5、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

6、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。32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—FalshPro

7、grammableandErasableReadOnlyMemory）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-2

8、4Hz·三级程序存储器锁定32·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个