《家用電器定時器設(shè)計.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《家用電器定時器設(shè)計.doc（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計題 目： 家用電器定時器設(shè)計 學(xué) 生： 程 靖 學(xué) 號： 2008350100 系 部： 電子工程系 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)老師： 王 琳 開題時間： 2010年5月 完成時間： 2010年12月 摘要： 隨著時代的進(jìn)步，電子行業(yè)的發(fā)展，定時器的應(yīng)用也越來越廣泛。定時器確實是一項了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時間的工作變的簡單了許多。人們甚至將定時器運用在軍事方面，制成了定時炸彈，定時雷管?，F(xiàn)在的不少家用電器也都安裝了定時器來控制開關(guān)或者工作時間。19世紀(jì)80年代，愛迪生效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和驗證電磁波存在的實驗，為電子學(xué)的誕生創(chuàng)造了條件。20世紀(jì)初，英、美等國相續(xù)發(fā)明了第一代電子

2、器件-電子管。1919年超外差式接收機(jī)問世，為收音機(jī)發(fā)張創(chuàng)造了條件。19231924年，美國V.K茲沃雷金發(fā)明了攝像管和顯像管，1931年組裝成世界上第一個全電子電視系統(tǒng)。1954年美國開始用彩色電視廣播。磁性（鋼絲）錄音機(jī)和磁帶錄音機(jī)是鮮花在1898年和1935年問世的，在荷蘭飛利浦公司1963年發(fā)明盒式磁帶錄音機(jī)迅速普及。集成電路的發(fā)明，使電子技術(shù)進(jìn)入微電子技術(shù)時代，使家用電器提高到一個新的水平，它既節(jié)省了硬件成本又實現(xiàn)了多功能。在家用電器中采用機(jī)械定時器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計的，這種定時器雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也

3、不利于進(jìn)一步全自動化。關(guān)鍵詞：定時器、定時計數(shù)器、單片機(jī)、芯片 目 錄1、 引言42、 定時器的組成及其功能43、 定時器說明44、 家用電器的有點及其運用51） 家用定時器主要是為了節(jié)省能源和增加使用壽命52） 家用電器定時器的應(yīng)用55、 單機(jī)片結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理61） 單片機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)6 1、運算器（ALU）的主要功能72、程序計數(shù)器PC73、指令寄存器IR74、指令譯碼器ID75、地址寄存器AR（16位）76、數(shù)據(jù)寄存器DR8 7、程序狀態(tài)字PSW8 8、時序部件82） 定時計數(shù)器的原理86、 電子定時器的設(shè)計91） 總體設(shè)計要求92） 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計93） 芯片的選擇94） 交流控制接

4、口電路95） 顯示電路106） 報警電路10 7、 系統(tǒng)程序的設(shè)計10主流程圖設(shè)計118、 結(jié)論129、 致謝1210、參考文獻(xiàn)12引言： 我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時的事情，例如：洗衣機(jī)洗滌義務(wù)需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時間。完成這種定時的定時器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計的，這種定時器雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進(jìn)一步全自動化。在迪昂自技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，家用電子定時器一定會逐步取而代之，這是不言而喻的。一、 定時器的組成及其功能家用定時器主要

5、由靜態(tài)顯示電路，動態(tài)顯示電路，鍵盤，最小系統(tǒng)電路和報警電路組成，但并不是所有的定時器都有顯示和報警功能，有許多功能簡單的定時器，比如洗衣機(jī)的內(nèi)部定時器就沒有顯示功能，也有一部分家用電器也沒有報警功能，都是一些自動定時到一定時間自動關(guān)閉電源。傳統(tǒng)的定時器，要通過按鍵輸入定時，而隨著發(fā)展，定時器的應(yīng)用也越來越廣泛，各種智能化性能也開始逐步實現(xiàn)。二、 定時器說明人類最早使用的定時工具是沙漏或者水漏，但在鐘表誕生發(fā)展成熟之后，人們開始嘗試使用這種全新的計時工具來改進(jìn)定時器，達(dá)到準(zhǔn)確控制時間的目的。1876年，英國外科醫(yī)生索加取得一項定時裝置的專利，用來控制煤氣街燈的開關(guān)，它是利用機(jī)械鐘帶動開關(guān)來控制煤

6、氣閥門。起初每周上一次發(fā)條的原理來完成的。三、 家用定時器的優(yōu)點及其運用（一）家用定時器主要是為了節(jié)省能源和增加使用壽命。具體節(jié)省如下：1、 減少不必要的用電時間，一年可以省電費幾百元2、 自動控制，能完成許多您以前想做而做不到的事情，省心省力3、 避免忘關(guān)電器電源，杜絕安全隱患4、 對電器通電時間科學(xué)管理，大幅度提高充電電池及各種電器的使用壽命5、 家用電器定時器也可以在充電、做飯、洗衣服等不同場合使用。操作簡便還可以一機(jī)多用（二）家用電器定時器的應(yīng)用：電子定時器在家用電器中經(jīng)常用于延時自動開關(guān)、定時。延時自動開關(guān)機(jī)可用于：熱水器、電飯煲、飲水機(jī)、電動車充電、手機(jī)定時充電等等，廣泛的運用于家

7、用電器。1、 定時熱水器-方便、省時間經(jīng)常出差或者偶爾出門、下班回來，這時候回到家就想洗個熱水澡把一身的疲憊全部洗掉。這時候就用得著定時器了，微電腦定時開關(guān)，想讓它加熱到幾點就加熱到幾點，可以按照你的要求去實現(xiàn)，既安全又不費電。2、 電飯煲定時煮飯、煲湯-方便、省時間出門逛街回到家就懶得不想動，但是又很想吃到熱噴噴的飯，這個時候定時器又會幫到你了。出門前你先淘好米，洗好菜，用微電腦定時開關(guān)設(shè)定好時間，回家就可以吃到香噴噴的飯菜了。3、 定時開關(guān)飲水機(jī)-省事、安全、健康飲用水加熱6小時以上就會產(chǎn)生亞硝酸鹽，這種化學(xué)物質(zhì)可以致癌，產(chǎn)生血管等疾病。定時開關(guān)是最好的解決方案，沒人時自動關(guān)電，既能省電還

8、能保證安全，長時間沒關(guān)電源引起火災(zāi)的事情也有不少。4、 電動車定時充電-省電電動車充電時間過長的話也是縮短電池壽命的，但是設(shè)定好它需要充電的時間，想充幾個小時就幾個小時，不會過充。5、 手機(jī)定時器充電-省電池手機(jī)等凡是要給電池充電的設(shè)備均要求充電不超過額定時間，用它可以確保您心愛的設(shè)備的安全，不至于過充電損壞電池 上述應(yīng)用中，每個例子都說明了定時器是一項了不起的發(fā)明，使相當(dāng)多需要人控制時間的工作變的簡單了許多。現(xiàn)在的不少家用電器都安裝了定時器來控制開關(guān)或者工作時間。以后家用電器定時器也會越來越普及的！四、 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及計數(shù)原理（一） 單片機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu) 單片機(jī)內(nèi)部有一個8位的CPU，同時CPU

9、內(nèi)部包含了運算器，控制器及若干寄存器。從上圖中我們可以看到，在虛線框內(nèi)的就是CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)了，8位的MCS-51單片機(jī)的CPU內(nèi)部有數(shù)術(shù)邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit）、累加器A（8位）、寄存器B（8位）、程序狀態(tài)字PSW（8位）、程序計數(shù)器PC（有時也稱為指令指針，即IP，16位）、地址寄存器AR（16位）、數(shù)據(jù)寄存器DR（8位）、指令寄存器IR（8位）、指令譯碼器ID、控制器等部件組成。1、運算器（ALU）的主要功能A）算術(shù)和邏輯運算，可對半字節(jié)（一個字節(jié)是8位，半個字節(jié)就是4位）和單字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。B）加、減、乘、除、加1、減1、比較等算術(shù)運算。C）與、或

10、、異或、求補(bǔ)、循環(huán)等邏輯運算。D）位處理功能（即布爾處理器）。由于ALU內(nèi)部沒有寄存器，參加運算的操作數(shù)，必須放在累加器A中。累加器A也用于存放運算結(jié)果。例如：執(zhí)行指令 ADD A，B執(zhí)行這條指令時，累加器A中的內(nèi)容通過輸入口In_1輸入ALU，寄存器B通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線經(jīng)輸入口In_2輸入ALU，A+B的結(jié)果通過ALU的輸出口Out、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，送回到累加器A。2、程序計數(shù)器PCPC的作用是用來存放將要執(zhí)行的指令地址，共16位，可對64K ROM直接尋址，PC低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。也就是說，程序執(zhí)行到什么地方，程序計數(shù)器PC就指到哪里，它始終是跟躥著程序的執(zhí)行。我們知道，用

11、戶程序是存放在內(nèi)部的ROM中的，我們要執(zhí)行程序就要從ROM中一個個字節(jié)的讀出來，然后到CPU中去執(zhí)行，那么ROM具體執(zhí)行到哪一條呢？這就需要我們的程序計數(shù)器PC來指示。程序計數(shù)器PC具有自動加1的功能，即從存儲器中讀出一個字節(jié)的指令碼后，PC自動加1（指向下一個存儲單元）。 3、指令寄存器IR指令寄存器的作用就是用來存放即將執(zhí)行的指令代碼。在這里我們先簡單的了解下CPU執(zhí)行指令的過程，首先由程序存儲器（ROM）中讀取指令代碼送入到指令寄存器，經(jīng)譯碼器譯碼后再由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，從而完成指令的功能。關(guān)于指令在單片機(jī)內(nèi)部的執(zhí)行過程，我們在后面將會以另一節(jié)課來進(jìn)行詳細(xì)的講解。 4、指

12、令譯碼器ID用于對送入指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，所謂譯碼就是把指令轉(zhuǎn)變成執(zhí)行此指令所需要的電信號。當(dāng)指令送入譯碼器后，由譯碼器對該指令進(jìn)行譯碼，根據(jù)譯碼器輸出的信號，CPU控制電路定時地產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需的各種控制信號，使單片機(jī)正確的執(zhí)行程序所需要的各種操作。5、地址寄存器AR（16位）AR的作用是用來存放將要尋址的外部存儲器單元的地址信息，指令碼所在存儲單元的地址編碼，由程序計數(shù)器PC產(chǎn)生，而指令中操作數(shù)所在的存儲單元地址碼，由指令的操作數(shù)給定。從上圖中我們可以看到，地址寄存器AR通過地址總線AB與外部存儲器相連。6、數(shù)據(jù)寄存器DR用于存放寫入外部存儲器或I/O端口的數(shù)據(jù)信息?？梢?，數(shù)據(jù)寄

13、存器對輸出數(shù)據(jù)具有鎖存功能。數(shù)據(jù)寄存器與外部數(shù)據(jù)總線DB直接相連。7、程序狀態(tài)字PSW用于記錄運算過程中的狀態(tài)，如是否溢出、進(jìn)位等。例如，累加器A的內(nèi)容83H，執(zhí)行：ADD A，#8AH ；累加器A與立即數(shù)8AH相加，并把結(jié)果存放在A中。指令后，將產(chǎn)生和的結(jié)果為10DH，而累加器A只有8位，只能存放低8位，即0DH，元法存放結(jié)果中的最高位B8。為些，在CPU內(nèi)設(shè)置一個進(jìn)位標(biāo)志位C，當(dāng)執(zhí)行加法運算出現(xiàn)進(jìn)位時，進(jìn)位標(biāo)志位C為1。8、時序部件由時鐘電路和脈沖分配器組成，用于產(chǎn)生微操作控制部件所需的定時脈沖信號（二）定時計數(shù)器的原理： 16位的定時器/計數(shù)器實質(zhì)上就是一個加1計數(shù)器，其控制電路受軟件控

14、制、切換。 當(dāng)定時器/計數(shù)器為定時工作方式時，計數(shù)器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產(chǎn)生，即每過一個機(jī)器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出為止。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。因一個機(jī)器周期等于12個振蕩周期，所以計數(shù)頻率fcount=1/12osc。如果晶振為12MHz，則計數(shù)周期為：T=1/（12106）Hz1/12=1s 這是最短的定時周期。若要延長定時時間，則需要改變定時器的初值，并要適當(dāng)選擇定時器的長度（如8位、13位、16位等）。 當(dāng)定時器/計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0和T1對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電

15、平。若一個機(jī)器周期采樣值為1，下一個機(jī)器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。此后的機(jī)器周期S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由1至0的跳變需要兩個機(jī)器周期，故外部事年的最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。例如，如果選用12MHz晶振，則最高計數(shù)頻率為0.5MHz。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保某給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機(jī)器周期以上。 當(dāng)CPU用軟件給定時器設(shè)置了某種工作方式之后，定時器就會按設(shè)定的工作方式獨立運行，不再占用CPU的操作時間，除非定時器計滿溢出，才可能中斷CPU當(dāng)前操作。CPU也可以重新設(shè)置定時器工作方

16、式，以改變定時器的操作。由此可見，定時器是單片機(jī)中效率高而且工作靈活的部件。 綜上所述，我們已知定時器/計數(shù)器是一種可編程部件，所以在定時器/計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一些命令（稱為控制字）寫入定時/計數(shù)器。將控制字寫入定時/計數(shù)器的過程叫定時器/計數(shù)器初始化。在初始化過程中，要將工作方式控制字寫入方式寄存器，工作狀態(tài)字（或相關(guān)位）寫入控制寄存器，賦定時/計數(shù)初值。下面我們就提出的控制字的格式及各位的主要功能與大家詳細(xì)的講解。 控制寄存器 定時器計數(shù)器T0和T1有2個控制寄存器-TMOD和TCON，它們分別用來設(shè)置各個定時器計數(shù)器的工作方式，選擇定時或計數(shù)功能，控制啟動運行，以及作為運行

17、狀態(tài)的標(biāo)志等。其中，TCON寄存器中另有4位用于中斷系統(tǒng)。 五、 電子定時器的設(shè)計（一） 總體設(shè)計要求本文所涉及的電子定時器要求能定時給電器供電或斷電，最大時間可以長達(dá)30h,操作使用方便，采用AT89C2051單片機(jī)控制，4位共陽數(shù)碼管顯示時間，繼電器做電器電源輸出控制（二） 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計（三） 芯片的選擇硬件電路要實現(xiàn)對交流大電流電源的控制、定時時間的設(shè)定顯示和到點提醒等功能。若采用40腳的單片機(jī)有利于設(shè)計，但會增大電路板的體積。本設(shè)計采用ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)，芯片位20腳，體積小，工作電壓范圍寬（2.7V6V）。性價比比較高。（四）交流控制接口電路交流接口電路可以

18、選擇繼電器控制，也可采用可控硅控制等。本設(shè)計采用的是前一種繼電器控制。（五）顯示電路顯示電路采用4個共陽極LED數(shù)碼管。為了在定時達(dá)到分（鐘）的時候能顯示出時鐘在計時，兩個數(shù)碼管之間增加一個發(fā)光二極管，以其閃爍來代表秒走動；為了使硬件電路簡單，采用單片機(jī)直接驅(qū)動LED數(shù)碼管（AT89C2051輸出口能吸收20mA電流），用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED顯示。（六）報警電路報警電路采用普通的5V成品蜂鳴器。六、 系統(tǒng)程序的設(shè)計程序采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計，并采用軟件抗干擾，使軟件的可靠性比較高，可維護(hù)性較強(qiáng)。主要模塊有：1） 主程序2） 菜單程序3） 到點工作程序4） 抗干擾程序主程序流程圖：開始關(guān)中斷，設(shè)

19、置堆棧有上電復(fù)位標(biāo)志？NY熱啟動恢復(fù)正常冷啟動全面初始化調(diào)用顯示程序F鍵被按下？NY調(diào)用顯示程序，設(shè)定時間開始計時、工作到點了嗎？N停止計時，調(diào)用到點工作程序結(jié)束結(jié)論： 本文在回顧電子定時器發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，首先闡述了電子定時器的基本原理，進(jìn)而詳細(xì)介紹了和電子定時器相關(guān)的各種專業(yè)名詞和術(shù)語。對家用電子定時器也做了詳細(xì)的描述。從而知道家用電子定時器的在現(xiàn)代社會中的廣泛運用。致謝：致謝你自己寫要寫關(guān)于感謝老師感謝同學(xué)的內(nèi)容,不需要太多的字，也可以上網(wǎng)搜，正規(guī)排版大致就是這樣，如果不滿意可以自己修改.你先看看行嗎?參考文獻(xiàn)： 1、胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2004（第二版）1. 趙德安等. 單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20042. 趙曉安等.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用.天津:天津大學(xué)出版社,2001-3第一版3. 趙亮等. 單片機(jī)C語言編程與實例.北京: 人民郵電出版社4. 何立民. MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社5. 張洪潤等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.北京:清華大學(xué)出版社6. 夏繼強(qiáng). 單片機(jī)實驗與實踐教程. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.20017. 徐惠民、安德寧 單片微型計算機(jī)原理接口與應(yīng)用第1版北京：北京13