2009级机电一体化专业综合训练单片机的可控延时开关学生学号：0904021244学生姓名：薄东凯指导教师：张武坤机电工程系2011年 11月 10 日目录摘要 (3)关键词 (3)第一章原理描述 (4)1.1 方案认证 (4)1.2 基本电路 (6)1.2.1 最小硬件系统 (6)1.2.2 数码管动态显示 (7)1.3 电源电路原理 (10)1.4 控制开关电路 (13)第二章软件部分 (14)2.1 程序框图 (14)2.2.1 一般软件的结构 (14)2.2.2 数码管动态显示 (14)2.2 按键功能设置 (16)2.2.1 外部中断服务程序框图 (16)2.2.2 按键功能简介 (17)第三章调试完善系统 (18)3.1 硬件调试 (18)3.2 软件调试 (19)第四章收获与体会 (20)致谢: (22)参考文献: (23)附录附录1：可控延时开关主程序 (24)附录2：电路总原理图 (29)附录3：元件清单 (30)单片机的可控延时开关石家庄职业技术学院薄东凯0904021244Shijiazhuang vocational and technical college BoDongKai 0904021244摘要：本课题所研究的可控延时开关是以89C51单片机为核心，通过单片机内部的定时来实现控制延时的功能。

它是由最小系统，显示电路，键盘电路等硬件电路和现代应用最广泛的单片机软件系统组合在一起的，使其具有一定的智能化，起到了节能和延寿的作用、并且与现有的技术相比，的具有使用方便，结构简单，可靠性高，成本低。

Pick to：The subject of the controllable delay switch is based on 89 C51 microcontroller as the core, the single chip microcomputer to control the timing of internal realize the function of the delay. It is by the smallest system, display circuit, the keyboard circuit hardware circuit and the modern one of the most widely applied single-chip microcomputer software system together, make its have certain intelligent, and played the energy saving and prolong life function, and with the existing technology, compared with the easy to use, simple structure, high reliability and low cost.关键词：可控，延时，开关Close key words: controllable, delay, switch第一章原理描述1.1 方案认证方案一：一种双向可控硅电容充放电式触发器，包括双向可控硅TS和降压整流部件1，充放电电容C3和控制开关K，充放电电容C3与控制开关K串联后接到双向可控硅的控制极G与整流部件1的输出端的一极之间，利用电容充放电使双向可控硅导通改变控制开关的延时，缺点是器件多，线路复杂，稳定性差。

方案二：以单片机最小系统为核心来设计可控延时开关。

本方案由89C51最小系统、键盘电路、显示电路、电源电路和控制开关电路组成。

它利用89C51单片机内部的定时/计数器进行计时，实现对继电器闭合与断开的计时，从而使继电器一段时间闭合一段时间断开，或者一直闭合或断开。

具体可继电器闭合与断开的时间可以通过按键来修改。

本方案介绍的可控延时开关系统的数码管显示方式为LED 动态显示。

继电器断开与闭合时通过指示灯来指示。

该方案在节省硬件成本、使自己在定时/计数器的使用中使在程序设计方面得到锻炼与提高的同时，还充分发挥了单片机体积小、功耗低、可靠性好、应用灵活等优点。

根据设计要求，经过反复思考，方案一考虑到器件多，线路复杂，稳定性差等缺点；而方案二在节省硬件成本、使自己在定时/计数器的使用中使在程序设计方面得到锻炼与提高的同时，还充分发挥了89C51单片机体积小、价格便宜、功耗低、可靠性好、应用灵活等优点。

所以最后经过方案比较，在本次设计中选择了方案二。

1.2 基本电路本可控延时开关需要单片机的最小系统，键盘电路，电源电路，和显示电路，控制开关电路连在一起的硬件电路，其电路框图如图1.1：图1.11） 显示电路：由四位一体LED 数码管和一些限流电阻、三极管组成。

实现计时时间上的指示。

89C51最小系统 显示电路 键盘电路 电源电路（略） 键盘电路 控制开关电路2）键盘电路：由四个按键和相应的电阻、二极管及滤波电容等组成。

可实现参数的调整。

3）控制开关电路:通过P1.0口控制继电器的吸合来实现对输出电路的控制。

4）电源电路：由变压器及相应的整流电路组成。

本设计没有涉及。

1.2.1最小硬件系统所谓最小硬件系统是指单片机能正常工作所必须具备的硬件条件，它包括四个部分：1. 电源芯片接上5V电源，即40脚接5V电源的正，20脚接地。

2. 时钟电路18、19脚接晶体振荡器和电容构成时钟电路，如图2.1所示。

3. 程序存储器选择EA89C51片内有EEPROM，EA接“正”,选择内部ROM。

4. 复位电路为保证单片机正常工作，必须有复位电路，电路复位后程序从头开始运行。

要使电路复位，只要在复位引脚上加两个机器周期以上的高电平。

例如，若时钟频率为12MHZ，每机器周期为1us，则只需要持续2us以上时间的高电平；若时钟频率为6MHZ，每机器周期2us，则需要持续4us以上时间的高电平。

注意情况：复位期间不产生ALE和PSEN信号，表明80C51单片机复位期间，不会有任何取指操作。

复位后PC值为0000H，表明复位后程序从0000H 开始进行。

图2.1检查 ：在系统插上单片机芯片（有无程序都可以，只要芯片是好的），通 5V电源 ，按照最小应用系统的四个方面来查。

(1) 40（Vcc ）20（GND ）脚间的电压应有5V 。

(2) 18、19脚分别与20脚间有1.7―2.5V 电压 (注意：用示波器观察是方波)。

(3) 9（RST ）脚与GND 间电压基本为0 。

(4) 31脚 （EA ）与20引脚（GND ）间电压为5V 。

1.2.2 数码管动态显示数码显示管的类型有很多，如液晶显示(LCD)、电致发光显示(ELD)、发光二极管(LED)、荧光显示(VFD)等，根据各自的特点在不同产品和领域中都有应用。

由于液晶显示为受光型显示器件，受外照光线强弱的影响，夜间或暗处要有外光源辅助。

ELD 实现大面积、无缺陷、均匀薄膜的工8.2K RST VCC +5V +5V +5V 40 31 89C51 1 9 181920 EA 10μF 6MHz 20PF艺要求高，且蓝色光ELD的亮度和发光效率还有待提高。

常见的交通计时牌是LED阵列结构，LED的显示面是锥体的一部分，其侧面容易吸附灰尘遮住光线的透出，使得数码管的视角变小，另外在强光照射下，它的对比度变差，这些都为交通事故理下隐患。

VFD靠热灯丝阴极发射电子激励荧光粉发光，震动易使热灯丝断开。

由于LED数码管的成本低等原因，本次课题选用的是LED数码管。

图2.2 图2.3 图2.4 LED数码管如图2.2所示。

它是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。

正面为一个矩形，上面有七个笔画组成的8和圆点表示的小数点，共计8个，分别用a、b、c、d、e、f、g、dp代表各个笔画的名称，故又称为8“段”数码管，每一个段内部都有一个LED发光管和他们对应。

上下两头各有5个引脚。

其中有8个引脚分别和a、b、c、d、e、f、g、dp对应，两头中间引脚内部是相连的，接的是8个LED的公共端，用COM表示。

LED数码管按电路中的联接方式可以分为共阳型（图2.3）和共阴型(图2.4)两大类：共阴型是将各段发光二极管的负极连在一起，作为公共端COM 接地，a~g、Dp各段接控制端，某笔段接高电平时发光，低电平时不发光，控制某几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符，如图所示。

共阳极型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端COM，某比段接低电平时发光，高电平时不发光，如图所示。

LED数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是0.5英寸0.8英寸；按显示颜色也有多钟，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为超强、高亮和普亮。

LED数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同，正向压降一般为1.5~2V，额定电流为10mA，最大电流为40mA。

1.内部结构按照此原理又有了两位、四位等位数更多的数码管集成块，通过控制每个数码管的位来实现亮灭，以实现不同的功能。

如图2.5示为两位数码管引脚排列示意图。

1 a f23 be d dp c g 4图2.52．LED数码管的编码方式当LED数码管与单片机相连时，一般将LED数码管的各笔段引脚a、b、c、d、e、f、g、Dp按某一顺序接到80C51单片机某一个并行I/O口D 0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，当I/O口输出某一特定数据时，就能使LED 数码管显示出某个字符。

从LED的内部结构看，要点亮它，跟我们前面讲的8个循环彩灯相似，8个小灯亮的方式不同，在数码管上显示不同的字符。

一般用8位二进制数代表每个段。

a为低位，Dp为高位，即：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D Dp G g F fE e D d C c B b A a如，要显示0，就须把对应的a、b、c、d、e、f段的LED点亮，如果用正逻辑表示，即1亮0灭，显示0要求段的数据为3FH，同样显示其他字符也有对应数据表示。

也就是显示字符的编码。

3．数码管动态扫描电路图2.6首先设计最小硬件系统，数码管采用共阳极型（4位一体），用P0口每一位串接360欧姆限流电阻到数码管，P0口作输出时要接上拉电阻。

用P2口的低4位作为位控制信号，由于口的驱动能力有限，通过三极管来推动。

按上图用P0口作为段控制，把所有数码管相同的段连到一起，用P0口去控制，P0口做输出时要接上拉电阻，用P2口的低4位作位控制信号，每个数码管的位用一个I/O口控制，由于口的驱动能力有限，通过三极管来推动。

与静态显示电路的区别：所有数码管相同的段连在一起，构成一个8位，用一个8位的口控制，节省许多口资源，位不是直接接电源或地，而是用一个I/O口控制一个开关，由开关控制其接地或电源。