基于MCS-51单片机的智能控制开关的设计

题目：基于MCS-51单片机的智能控制开关的设计

目录

摘要…………………………………………………………………………………I Abstract………………………………………………………………………………II

1 绪论 (1)

2 设计原理和方法 (2)

2.1 系统的硬件构成及功能 (2)

2.2 AT89C51单片机及其引脚说明 (2)

2.3 键盘控制电路 (3)

2.4 实时显示电路 (3)

2.5 电源电路 (5)

2.6开关控制电路 (6)

3系统的设计 (7)

3.1 总电路设计 (7)

3.2 系统的软件设计 (7)

4 系统各模块的仿真 (8)

4.1 键盘控制模块仿真 (8)

4.2掉电储存电路的仿真 (8)

5 心得体会 (10)

参考文献 (11)

附录一 (12)

附录二 (13)

摘要

单片机发展到今天已经是一项很成熟的技术，使用单片机控制能实现长达几小时的定时操作，有较好的市场发展前景和技术应用价值。针对自动测控系统的要求，设计了一种基于MCS-51单片机控制的智能控制开关, 可以满足长时间无人值守的测控系统的要求。设计电路主要由单片机89C51控制电路、掉电存储电路、按键与LCD显示电路以及电源电路组成。系统能实现实时显示和定时控制显示、定时断电保护、准时对开关进行控制等的功能，是一款比较实用的智能开关。

关键词：智能控制；开关；单片机；定时

Abstract

SCM has been developed to a very mature technology, using SCM to achieve up to a few hours of regular operation, there are good prospects for market development and technology application. The requirements for the automatic control system, designed based on MCS-51 MCU intelligent control switch, to meet long unattended measurement and control systems. Circuit design is composed of 89C51 control circuit, power-down memory circuit, buttons and LCD display circuit and power circuit. System that can display real-time display and timing control, timing power-off protection time of the switch control function, is a more practical intelligent switch.

Key words: Intelligent Control; Switch; SCM; Timing

1 绪论

在自动测控系统中，特别是长时间无人值守的测控系统中，经常需要进行长达几小时的定时操作。若采用专门的计时芯片设计，一方面控制复杂，占用硬件资源，另一方面也不经济，一般的时钟芯片价格都比较贵。由于单片机内部有定时器，因此，可以基于单片机设计一款智能控制开关。

由于使用了单片机来控制，因此使得该系统具有很强的灵活性和智能性。单片机发展到今天已经是一项很成熟的技术了，采用单片机控制的产品也比比皆是，虽然单片机的价格比较便宜，但是功能却很强大，因此选择单片机来控制是绰绰有余的！人性化的显示设计更是该系统一大特色，能实时显示当前开关的工作状况。

2 设计原理和方法

2.1 系统的硬件构成及功能

智能开关控制的原理框图如图2-1所示。它由以下几个部件组成：单片机89C51、电源电路、掉电存储电路、开关控制、键盘输入和显示以及电源电路组成。

时间显示采用LCD1602，以降低对单片机端口数的要求，同时也降低系统的功耗。时间控制电路和键盘输入以及掉电存储都通过89C51的I/O口控制。电源部分：电源部分由整流、滤波和集成稳压器组成，以保证系统稳定工作。

图2-1 智能开关控制系统原理框图

2.2 AT89C51单片机及其引脚说明

AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员，内部自带4K字节可编程FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C51构成的单片机系统是具有结构简单、造价低廉、效率高的微控制系统，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比。

AT89C51是一个有40个引脚的芯片，与8031相比，AT89C51自带4K的ROM和128B的RAM，因此编写中小型系统就无需任何硬件进行扩展。

2.3 键盘控制电路

由于采用软定时器计时，长时间运行会产生一些误差，就要通过按键修改实时时间，根据定时需要只要能够调整小时和分钟即可。采用独立按键占用了单片机I/O 口，因此在设计该系统时，为了减少单片机I/O 口的使用，采用了行列式键盘，如下图2-2所示。

图2-2 行列式键盘原理图

2.4 实时显示电路

实时控制和显示分别采用了89C51和1602LCD 液晶。首先设计实时时钟，系统利用定时器产生实时时钟，采用中断子程序实现实时时钟的功能，采用软定时的方式产生实时时钟，由定时器T0工作在50ms 定时模式，采用中断的响应方式，对50ms 中断计数，每20次为1秒，秒计数单元的值加1，每60秒分钟单元计数单元加“1”，同理，完成小时计数单元的改变，从而实现时钟功能。

为了减小整个系统的功耗，不采用数码管作为显示器件，而用1602LCD 作为来显示时间和要定时的时间，1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A ”的代码是01000001B （41H ），显示时模块把地址41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A ”。它具有经济、方便、编程容易等优点，设计中显示的数据较少。

1

1

1

1