摘 要
由于精确计时在当前工业控制，日常生活等领域有广泛应用，本设计采用MCS－51系列单片机为核心器件，辅以相应的外围电路，设计制作出了基于单片机的精确计时控制硬件系统，并通过继电器外接被控制端，可以实现用较小的电流去控制较大电流的目的。在硬件系统的基础之上进行软件的设计，以进行精确延时。在硬件方面，除了单片机外，使用四个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示，使用74LS14芯片进行驱动。软件方面采用汇编语言编程，使用SLISP软件进行在线的程序烧写，涉及了单片机的定时和中断的使用。
关键词：单片机；精确计时；继电器；电路
The Design and Implementation of a Power Switch Control Procedure Based on a Precise Time Control of MCU
Abstract
Precise time control is widely applied in the industrial control, and some other areas of our daily life at present. This design utilizes the MCS-51 microcontroller as the core components, and some external peripheral circuits. The microcontroller has been designed based on the precise time control hardware system, and contacted the controlled device with a Relay. It can be achieved that relatively small current could control a larger current. The software is designed based on the hardware system to implement precise delay, and four LED digital tubes each of which has seven sections are used to display time information. The LED equipment is programmed by dynamic scanning and uses the 74LS14 IC chip as the driver. The system is developed in the assemble language; the procedure is programmed with the SLISP software and is concerned with the timing function of MCU and the use of interrupt.
Key words: MCU;precise time control;Relay ;circuit
设计方案
1、 选择DS1307芯片作为系统的时钟／日历，当前时间可从DS1307芯片中读出
2、 系统显示采用8位LED数码管。LED数码管的段码输入由P0产生、位码输入由P2产生
3、 时间调整与定时时间的输入通过接入键盘电路实现。设计4个键，分别定义为：
（1） SET键（时间调整设置键）：其功能是当该键按下时，进入时间调整功能
（2） ALM键（定时时间设置键）：其功能是当该键按下时，进入定时时间输入功能
（3） ＋1键：其功能是当该键按下时，被调整位加一
（4） RET键：其功能是当该键按下时，指向下一个要调整的位
4、 按键的接入方式：
（1） SET键：通过P3口INT0引角接入，中断工作方式
（2） ALM键：通过P3口INT1引角接入，中断工作方式
（3） ＋1键：通过P3口P3.0引角接入，查询工作方式
（4） RET键：通过P3品P3.1引角接入，查询工作方式
5、 报警声响用蜂鸣器产生，蜂鸣器接入P1口的P1.6脚
6、 外部电源的通断用小型中功率电磁继电器JZC_23F来完成这个功能，继电器触点的断开与接通，通过P1口的P1.7脚控制
硬件设计电路框图
根据设计方案，硬件电路设计框图如下图所示：硬件电路结构由8个部分组成：按键输入电路、时钟与复位电路、蜂鸣器电路、LED显示器及驱动电路、继电器电路和时钟／日历电路组成。
单片机的主要特点
单片机主要有如下特点：
1.有优异的性能价格比。
2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。
3.控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。
5.外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。
6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。
单片机的应用
由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：
1.单片机在智能仪表中的应用
2.单片机在机电一体化中的应用
3.单片机在实时控制中的应用
4.单片机在分布式多机系统中的应用
5.单片机在人类生活中的应用
单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，另一方面，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。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。
A：由单片机组成控制器的结构和特点：
单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支，是把构成一台微型计算机的主要部件如中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种功能I/O接口集成在一块芯片上的单芯片微型计算机(Single Chip Micro Computer),简称单片机.由于它的结构与指令功能都是按工业控制要求设计的,且近年来单片机着力扩展了各种控制功能如A/D、PWM等,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。
B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点:
1.受集成度限制,片内存储器容量较小,一般片内ROM小于4—8K字节,片内RAM小于256字节;但可在外部进行扩展,如MCS—51系列单片机的片外可擦可编程只读存储器(EPROM)、静态随机存储器(SRAM)可分别扩展至64K字节。咨询qq:306826066
2.可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的,其抗工业噪声的能力优于一般通用CPU;程序指令及其常数、表格固化在ROM中不易被破坏、常用信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。
3.易扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件,芯片外部有许多供扩展用的总线及并行、串行输入/输出端口,很容易构成各种规模的微机控制系统。
4.控制功能强。为了满足工业控制要求,单片机的指令系统中有极丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。一般来说,单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微处理器。
5.一般的单片机内无监控程序或系统管理软件,软件开发工作量大。但近年来已开始出现了片内固化有BASIC解释程序及FROTH操作系统的单片机,使单片机系统的开发提高了一个新水平。
此外,单片机成本低、集成度高、控制功能多,可灵活地组装成各种智能控制装置,并能有针对性设计成专用系统,解决从简单到复杂的各种需要,实现最佳的性价比。特别是单片机与传统机械产品相结合,使原有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控机床就是典型实例。近年来,单片机发展极快,其产量占微机产量的70%以上。目前，至少有50个系列400余种机型，性能和结构各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列单片微型计算机。国内普及的几乎都是INTEL公司的产品。
单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国INTEL公司 MCS-48、MCS-51、MCS-96系列及其增强型、扩展型系列产品；
（2）美国ATMEL公司AT89系列产品，如89C51、89C52、89C55等 ；
（3）荷兰PHILIPS（飞利浦）公司 8×C552系列 ；
（4）美国MOTOROLA公司的6801、6802、6803、6805、68HC11系列产品；
（5）美国Zilog公司的Z8、Super8系列产品；
上述产品既有很多共性，又各具有一定的特色，因而在国际市场上都占一席之地。根据近年来国外实地考察，INTEL公司的单片机在市场上占有量为67%，其中MCS－51系列产品又占54%。在我国虽然上述公司的产品均有引进，但由于各种原因，至今我国所应用的单片机仍然是以MCS－48、MCS－51、MCS－96系列为主流。
目 录
论文总页数：22页
1. 引言 1
1.1. 课题背景 1
1.1.1. 单片机概述 1
1.1.2. 单片机的产生和发展历史 1
1.1.3. 单片机的发展趋势 1
1.1.4. 单片机的主要特点 1
1.1.5. 单片机的应用 1
1.1.6. 单片机的主要生产厂家和机型 3
1.2. MCS－51系列单片机介绍 3
1.2.1. 基本特性 3
1.2.2. 引角功能 5
1.2.3. 汇编语言简介 7
2. 系统硬件设计 8
2.1. 设计方案 8
2.2. 硬件设计电路框图 8
2.3. 机型及器件选择 9
2.3.1 单片机的选择 9
2.3.2 时钟电路的设计 9
2.3.3 复位电路的设计 10
2.3.4 LED显示电路设计与器件选择 10
2.3.5 按键电路设计与器件选择 12
2.3.6 蜂鸣器电路的设计 13
2.3.7 继电器电路的设计 14
2.4. 硬件设计电路原理图 14
2.5. 硬件的调试 15
(毕业设计 )
3. 软件设计 15
3.1. 程序流程图 15
3.2. 程序设计具体实现 16
3.3. 编译软件的使用和编译过程 18
3.4. 烧片 18
3.5. 系统测试 19
结 论 19
参考文献 20
致 谢 21
声 明 22
参考文献
[1] 韩志军，沈晋源，王振波.单片机应用系统设计 [M]. 北京：机械工业出版社，2005。
[2] 梅丽凤,王艳秋,汪毓铎,张军.单片机原理及接口技术[M] .北京：清华大学出版,2004。
[3] 赖麒文. 8051单片机嵌入式系统应用[M]. 北京：科学出版社，2002。
[4] 万光毅，严义，邢春香.单片机实验与实践教程（一）[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2002。
[5] 付家才.单片机控制工程实践技术[M]. 北京：化学工业出版社，2005。
[6] 赵秀珍，杨小玲.科技论文写作教程[M]. 北京：北京理工大学出版社，2005。
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