大大提高机器的自动化、智能化程度。
3.单片机在实时控制中的应用
单片机广泛地用于各种实时控制系统中。例如,在工业测控、航空航天、尖端武器、机器人等各种实时控制系统中,都可以用单片机作为控制器。单片机的实时数据处理能力和控制功能,可使系统保持在最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品质量。
4. 单片机在分布式多机系统中的应用
在比较复杂的系统中,常采用分布式多机系统。多机系统一般由若干台功能各异的单片机组成,各自完成特定的任务,它们通过串行通信相互联系、协调工作。单片机在这种系统中往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场信息进行实时的测量和控制。单片机的高可靠性和强抗干扰能力,使它可以置于恶劣环境的前端工作。
5.单片机在人类生活中的应用
自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、电子玩具、收录机。
等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩。
综合所述,从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。
本设计主要以单片机为主,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
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2 设计方案
2.1 设计思路
设计的题目是电子日历的控制。根据设计要求日历显示正常的年、月、日、时、分、秒。要想实现上述功能,就必须将硬件系统和软件系统有机的结合在一起,方可实现我们设计任务中的各项要求。
硬件系统主要有单片机AT89C51、DS12C887、74LS154 等。
AT89C51 主要功能是存储程序、根据程序的内容对各个端口进行判断并做出相应的处理。DS12C887主要的功能是控制年、月、日、时、分、秒的显示效果。
根据设计要求,电子日历要显示年、月、日、时、分、秒就需要16个显示数码管,由于数码管的数量较多,必须采用动态显示扫描的方法。例如07-12-01,首先日分为个位和十位,个位显示到09时,应向日的十位自动进位,即个位清0,十位置1,显示为10,继续累计;当显示为31时,日的十位就应自动向月的个位进位,显示为01,当月显示到09时,月的个位自动向月的十位进位,个位清0,十位置1,即为10,当月至12时,月向年的个位进位,即显示08,同时月、日开始从01月01日继续显示,依次周而复始的循环运行。
根据按键电路可实现年、月、日、时、分、秒的调整,当K1键按下时,可以调整时间,K2、K3键分别对时间进行加或减,K4键可以切换正常模式与省电模式。
利用单片机将RC复位电路、动态显示电路、电源电路、去抖电路等正确的连接在一起,并通过单片机的编程来实现本次设计任务中的要求。
2.2 系统总体框图
设计电路采用ATMEL的AT89C51芯片来做CPU,用AT89C51的内部EPROM作为程序存储器。显示部分位码的扩展采用74LS154,七段数码管的驱动采用ULN2003A控制部分采用普通独立按键。
在确定系统的大体形式之后,画出系统的总框图如图2.1所示。
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LED0abcdVCCefR110KK1R210KR3R41234K2567K38131215C1VCC14311918917C316P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRAT89C5130μFR582KLED8abcd1B2B3B4B5B6B7BGNDULN2003AVCCVCC1C2C3C4C5C6C7CVCCefgdpRXDTXDALE/PPSEN1011302974LS154A0P00P01P02P03P04P05P06P073938373635343332Y02122232425262728A1A2A3Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15LED4abcgdpLED1abcdefgdpLED2abcdefgdpLED3abcdefgdp10K10K000K4P20P21P22P23P24P25P26P27LED5abcdefgdpLED6abcdefgdpLED7abcdefgdpdefgdpC2Y112MHz30μF00030μFVCCLED9abcdefgdpLED10abcdefgdpLED11abcdefgdp000LED12AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7SQWR/WDSIRQDS12C887VCCRSTCSASNCNCNCNCNCMOTGNDNCabcLED13abcdefgdpLED14abcdefgdpLED15abcdefgdpdefgdp0000000系统总体框图包括:单片机、控制电路、复位电路、显示电路、电源部分。 单片机AT89C51芯片的主要功能是:存储程序,对存储程序进行相应的处理从I/O口输出。
复位电路:在单片机上有一个复位引脚RST,在单片机外部用电容和电阻控制RST。
控制电路:是用一个按键控制日历的省电和正常显示。 显示电路:主要用于显示日历的结果。 电源电路:采用+5V的直流电源供电。
AT89C5174LS154ULN2003ADS12C887
图2.1 系统总框图
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3 硬件设计
硬件电路主要包括:时钟芯片、单片机、显示电路、译码器以及电源等几部分。 时钟芯片选择:选用DS12C887实时芯片。
单片机的选择:选用AT89C8051单片机,配备11.0592MHz晶振。P1.0—P1.4作数码管的位选口,P0.0—P0.6作数码管的段选口。
显示电路的选择:采用软件译码器动态显示,共阴极LED数码管。 复位电路的选择:RC复位电路。
译码器的选择:采用4线—16线译码器74LS154。 电源电路的选择:采用直流+5V电源供电。
3.1 单片机的选择
单片机实质上是一个芯片,在实际应用中,必须外加各种扩展接口电路、外部设备等相关硬件和软件,才能构成一个单片机系统。尽管各类单片机很多,但无论是从世界范围或是从全国范围来看,使用最为广泛的应属MCS-51单片机。
单片微型计算机市指集成在一个芯片上的微型计算机,也就是把组成微型计算机的各种功能部件,包括CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯片上,构成一个完整的微型计算机,从而实现微型计算机的基本功能。
89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器/计数器和多种功能的I/O现等一台计算机所需的基本功能部件。主要包括1个8位CPU、1个片内振荡器及时钟电路、128B RAM、4KB ROM、2个16位定时器计数器、32条可编程的I/O线和一个可编程的全双工串行接口、5个中断源、2个中断优先级套中断结构。其内部结构示意图如图3.1:
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图3.1 单片机内部结构示意图
1、中央处理器 CPU是单片机的内部核心部件,是一个8位二进制数的中央处理单元,主要由运算器,控制器和寄存器阵列构成。
2、控制器 控制器是单片机内部各部件按一定时序协调工作的控制核心,是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、振荡和定时控制逻辑电路等构成。
3、寄存器阵列 寄存器阵列式单片机内部的临时存储单元或固定用途单元,包括通用寄存器组和专用寄存器组。
4、存储器 程序存储器是可读不可写的,用于存放编号的程序和表格常数。 5、数据存储器是即可读也可写的,用于存放运算的中间结果,进行数据暂存及数据缓冲等。
6、定时器计数器 89C51内部有2个16位可编程定时器计数器,简称为定时器0(T0)和定时器1(T1),T0和T1在定时器控制寄存器TCON和定时器方式选择寄存器TMOD的控制下,可工作在定时器模式或计数器模式下,每种模式又有不同的工作方式。89C51有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
7、并行输入输出(I/O)口 89C51共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。
89C51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的。 89C51有40条引脚, 与其他51系列单片机引脚是兼容的。 这40条引脚可分为I/O接口线、电源线、控制线、外接晶体线4部分。 89C51单片机为双列直插式封装结构, 如
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