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可編程任意時間定時器

  • 簡介:(畢業論文 字數:22868 頁數;51)摘 要:隨著科學技術的不斷發展,人們對時間計量的精度要求越來越高。高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振蕩器。由于電子鐘、石晶表、石英鐘都采用了石英技術,因此走時精度高、穩定性好、使用方便,不需要經常調校...
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(畢業論文 字數:22868 頁數;51)摘 要:隨著科學技術的不斷發展,人們對時間計量的精度要求越來越高。高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振蕩器。由于電子鐘、石晶表、石英鐘都采用了石英技術,因此走時精度高、穩定性好、使用方便,不需要經常調校。數字式電子鐘用集成電路計時時,譯碼代替機械式傳動。用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間,減小了計時誤差。這種表具有時、分、秒。顯示時間的功能,還可以進行時和分的校對。片選的靈活性好。系統的工作原理:振蕩器產生穩定的分頻脈沖信號,作為數字鐘的時間基準,然后經過分頻器輸出標準秒脈沖。計數器的輸出分別由譯碼器送顯示器顯示,計時出現誤差時,可以用較時電路較時、校分。


關鍵詞:分頻器,計數器,譯碼器,LED顯示器。


ABSTRACT :Along with science and technology unceasing development. The people are more and more high to the time measurement precision request, the high accuracy time tool majority has all used the quartz crystal oscillator. Because the electron clock, Shi Jing the table, the quartz clock have all used the quartz technique; Therefore is in luck the precision high, the stability good, the easy to operate, does not need to correct frequently. The digital electron clock times with the integrated circuit time, The decoding replaces the mechanical transmission. Replaces when the indicator demonstration then demonstration with the LED monitor. May reduce the error. This kind of table has when, divides, the second. Demonstrates the time the function. Demonstrates the time the merit �?Also may carry on when and minute proofreading. S elects patches or strips of land as worth saving for seed the flexibility is good. System principle of work. The oscillator produces the stable frequency division pulse signal. As digital clock time datum. Then process frequency divider output standard second pulse. The counter output separately delivers the monitor by the decoder to demonstrate, when the time appears the error. May use when electric circuit when, school minute.



Key words: Frequency divider; Counter; Decoder; LED monitor

目 錄

摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 概述………………………………………………………………………………1
1.2特點及使用范圍…………………………………………………………………2
1.2.1特點…………………………………………………………………… 2
1.2.2 使用范圍…………………………………………………………………2
1.3 本章小結 ………………………………………………………………………2
第2章 可編程任意時間定時器的研究……………………………………………3
2.1 定時器……………………………………………………………………………3
2.1.1主要芯片…………………………………………………………………3
2.1.2 引腳排列及功能…………………………………………………………4
2.1.3 振蕩特性…………………………………………………………………7
2.1.4 芯片擦除…………………………………………………………………7
2.2 存儲器組織和特殊功能寄存器…………………………………………………7
2.2.1 程序存儲器………………………………………………………………8
2.2.2 數據存儲器………………………………………………………………8
2.3時鐘電路和工作時序……………………………………………………………9
2.3.1 振蕩器電路原理………………………………………………………9
2.3.2 振蕩器電路的接法……………………………………………………10
2.3.3 定時單位………………………………………………………………10
2.3.4 指令時序………………………………………………………………10
2.4復位方式與電路………………………………………………………………11
2.4.1復位操作………………………………………………………………11
2.4.2復位電路………………………………………………………………12
2.5低功耗操作方式………………………………………………………………12
2.5.1空閑方式………………………………………………………………12

2.5.2 掉電方式………………………………………………………………12
2.6 主要電氣特性…………………………………………………………………13
2.7本章小結………………………………………………………………………13
第3章 AT89單片機片內標準外圍單元…………………………………………14
3.1 中斷系統………………………………………………………………………14
3.1.1 中斷概述………………………………………………………………14
3.1.2中斷源與中斷向量地址………………………………………………15
3.1.3 中斷標志與控制………………………………………………………16
3.1.4 中斷響應過程…………………………………………………………19
第4章 指令系統………………………………………………………………………21
4.1 單片機指令系統………………………………………………………………21
4.1.1指令、指令系統的概念…………………………………………………21
4.2 本章小結………………………………………………………………………22
第5章 顯示電路………………………………………………………………………23
5.1 LED顯示器與顯示方式 ………………………………………………………23
5.1.1 LED靜態顯示方式………………………………………………………23
5.1.2 LED動態顯示方式………………………………………………………24
5.2 HD7279A簡介……………………………………………………………………24
5.2.1控制指令………………………………………………………………25
5.2.2時序……………………………………………………………………27
5.2.3幾點說明………………………………………………………………28
5.2.4接口程序實例…………………………………………………………29
5.3本章小結………………………………………………………………………30
第6章 軟件的編寫及電路安裝測試……………………………………………31
6.1 單片機的C語言應用程序……………………………………………………31
6.2數字電路的安裝與測試技術…………………………………………………31
6.2.1集成電路遠見的邏輯功能測試………………………………………31
6.2.2集成電路器件的接插和布線方法……………………………………31
6.2.3數字電路的調試方法…………………………………………………32
6.2.4幾種基本電路的測試方法……………………………………………32
6.3本章小結………………………………………………………………………33
結論………………………………………………………………………………………34
參考文獻 ………………………………………………………………………………35
附錄………………………………………………………………………………………36

第1章 緒 論

1.1 概述
計時電路主要由計數電路組成。計數電路可以采用集成計數電路芯片構成,也可 以直接利用觸發器芯片和門電路組成[1]。
計時電路的典型例子是電子鐘邏輯電路。電子鐘邏輯電路由秒計時電路,分計時電路和小時計時電路組成。秒、分計時電路由六十進制計數電路組成,而小時計時電路可以采用十二進制計數電路.也可以采用二十四進制計數電路組成。
實時時鐘(REAL TIME CLOCK)英文縮寫也叫RTC。實時時鐘集成電路是一種高密度集成的專用時鐘集成電路,適合于一切需要微功耗及準確計時的場合,如手機,電視機,復費率電表,高精度時鐘,可編程時間控制器,數碼相機,等等。目前,世界上各大半導體集成電路制造廠商都提供RTC產品。
早期RTC產品實質是一個帶有計算機通訊口的分頻器。它通過對晶振所產生的振蕩頻率分頻和累加,得到年、月、日、時、分、秒等時間信息并通過計算機通訊口送入處理器處理。這一時期RTC的特征如下:在控制口線上為并行口;功耗較大;采用普通CMOS工藝;封裝為雙列直插式;芯片普遍沒有現代RTC所具有的萬年歷及閏年月自動切換功能,也無法處理2000年問題,F在已經被淘汰[2]。
在90年代中期出現了新一代RTC,它采用特殊CMOS工藝;功耗大為降低,典型值約0.5μA以下;供電電壓僅為1.4V以下;和計算機通訊口也變為串行方式,出現了諸如三線SIO/四線SPI,部分產品采用2線I2C總線;包封上采用SOP/SSOP封裝,體積大為縮;功能上片內智能化程度大幅提高、具有萬年歷功能,輸出控制也變得靈活多樣。其中日本RICOH推出的RTC甚至已經出現時基軟件調校功能(TTF)及振蕩器停振自動檢測功能而且芯片的價格極為低廉。目前,這些芯片已被客戶大量使用中。
最新一代RTC產品中,除了包含第二代產品所具有的全部功能,更加入了復合功能,如低電壓檢測,主備用電池切換功能,抗印制板漏電功能,且本身封裝更。ǜ叨0.85mm,面積僅為2mm*2mm),如RICOH 公司的代表產品R2051。以下就R2051為例,說明現代RTC功能特征:
1.計時供電電壓:典型值0.75V
2.低耗電:典型值0.4μA(最大值1.0μA)/VDD=3V
3.內置主備用電池自動切換電路:時刻檢測主供電電壓,當主供電電壓低于設定電壓時,自動切換為備用電源供電且備電方式靈活;
4.停振自動檢測功能:芯片內部有監測電路,一旦晶振停振(即使有再次正常起振起振運行)就在芯片內相應寄存器置位,可供系統判斷計時數據的有效性;
5.2個可編程中斷,可由軟件設定為定時中斷輸出,或方波輸出(頻率可選),電平輸出;
6.內置具有延遲功能的電壓檢測電路:
7.12/24小時制可選,滿足多種應用場合;
8.可自動識別閏年(2099年之前);
9.內置調諧電容,只需外接晶振,外圍電路簡單;
10.小封裝:FFP12(高0.85mm,面積為2mm*2mm),PCB占用面積小,綜合成本低;
11.獨具抗印板漏電能力,生產工藝要求低,產品適用性強;
12.具有獨特的TTF(Time Trimming Function);
13.I2C總線方式:通過SCL/SDA兩根線同CPU通訊,占用口線少,通用性強。
1.2 特點及使用范圍
1.2.1 特點
(1)最人定時時間為l0h,計數脈沖信號周期為l0min;
(2)具有時間編輯功能,最小時間間隔為l0min;
(3)最人負荷功率不大于500W;
(4)具有定時完畢自動關機的功能。
1.2.2 使用范圍
(1)用于電褥子以提高其安全性;
(2)用于燈具的定時關閉;
(3)用于換氣扇!鼓風機的定時關機;
(4)用于電熨斗!電熱杯的定時關機。




第2章 可編程任意時間定時器的研究

2.1 定時器
利用串行計數器CC4060的不同管腳產生不同的時鐘脈沖信號,利用譯碼計數器除法器分別控制小時、分鐘的定時,設計出一個可編程定時器,TC4017的10個譯碼輸出端的輸出狀態分別與輸入計數器的時鐘脈沖的個數相對應例如,如果計數從0開始,則輸入第1個時鐘脈沖時Q1為高電平,輸入第2個時鐘脈沖時Q2為高電平…,依次類推,自至輸入第10個時鐘脈沖時回復到Q0為y電平,同時進位輸出端CO輸出一個進位脈沖,作為下一級計數器的時鐘信號。
本設計采用AT89C51/LV51 單片機。其本身含有計算器。
2.1.1 主要芯片
標準型 AT89 單片機指的是 AT89C51/LV51,AT89C52/LV52,AT89S51/LS51 和AT89S52/LV52單片機。
標準型AT89單片機硬件部分的核心采用Intel 80C51/80C52 單片機硬件技術。兩者的引腳排列與標準單元部件相同,指令系統完全兼容。標準型 AT89 單片機有是構成其他型號 AT89 單片機的基礎。適當減少部分硬件單元,可形成低檔型單片機;增加部分硬件單元,便可形成高檔型單片機。
標準型AT89單片機因其與MCS-51的完全兼容性、優良的工作性能 、使用的靈活性以及較高的性能價格比,成為AT89系列單片機的主流機型,在嵌入式控制系統中獲得廣泛應用。
AT89C51單片機與Intel 單片機在引腳排列、工作特性、硬件組成、指令系統等方面完全兼容。其主要工作特性是:
 內含4KB的Flasb存儲器,擦寫次數1000次;
 內含128字節的RAM;
 具有32根可編程I/O線;
 具有2個16位可編程定時器;
 具有6個中斷源、5個中斷矢量、2級優先權的中斷結構;
 具有1個全雙工的可變成串行通信接口;
 具有1個數據指針DPTR;
 兩種低功耗工作模式,即空閑模式的掉電模式;
 具有可編程的3級程序鎖定位;
 AT89C51 的工作電源電壓為5(1 0.2)V且典型值為5V,AT89L51的工作電源電壓為2.7~6 V,是低電壓單片機;
 AT89C51最高的工作頻率為24MHz,AT89L51最高工作頻率為12MHz。
2.1.2 引腳排列及功能
VCC:供電電壓。
GND:接地。
P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器,它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時,P0 口作為原碼輸入口,當FIASH進行校驗時,P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高。
P1口:P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時,P1口作為第八位地址接收。
P2口:P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當P2口被寫“1”時,其管腳被內部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時,P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內部上拉優勢,當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時,P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。
P3口:P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后,它們被內部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管腳 備選功能
P3.0 RXD(串行輸入口)
P3.1 TXD(串行輸出口)
P3.2 /INT0(外部中斷0)
P3.3 /INT1(外部中斷1)
P3.4 T0(記時器0外部輸入)
P3.5 T1(記時器1外部輸入)
P3.6 /WR(外部數據存儲器寫選通)
P3.7 /RD(外部數據存儲器讀選通)
P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。
RST:復位輸入。當振蕩器復位器件時,要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。
ALE/PROG:當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當用作外部數據存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時, ALE只有在執行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止,置位無效。
/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時,這兩次有效/PSEN信號將不出現。
/EA/VPP:當/EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時,/EA將內部鎖定為RESET;當/EA端保持高電平時,此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。
XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。
XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。
RST:復位輸入。當振蕩器復位器件時,要保持RST腳兩個機器周期高電平時間。
ALE/PROG:當訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當用作外部數據存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時, ALE只有在執行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止,置位無效。
/PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時,這兩次有效/PSEN信號將不出現。
/EA/VPP:當/EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時,/EA將內部鎖定為RESET;當/EA端保持高電平時,此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。

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