家用電器定時器設(shè)計劉小偉

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書家用電器定時器的設(shè)計-基于at89c51單片機(jī)的家用定時器設(shè)計學(xué)生姓名：劉小偉專 業(yè)：電子信息工程技 班 級：08電信（2）班指導(dǎo)老師：蔣靜瑚摘 要本文詳細(xì)介紹了對基于at89c51單片機(jī)的家用定時器定時功能的設(shè)計。家用定時器在日常生活中有較為廣泛的應(yīng)用，因此對于這一課題的研究有一定得實(shí)際應(yīng)用價值。對這一硬件電路的設(shè)計上主要將其分為三個模塊：定時器、鍵盤和數(shù)碼管顯示。顯示部分采用的是五位led數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示和六位led數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。鍵盤部分采用44的陣列式鍵盤，向p1口的高四位逐個輸出低電平，如果有鍵按下則相應(yīng)輸出為低，如果沒有鍵按下，則輸出為高。按下13號鍵設(shè)

2、定時間，4號設(shè)置鍵，5號確定鍵，控制動態(tài)led來實(shí)現(xiàn)定時器的定時功能。這基本實(shí)現(xiàn)了電器定時的效果，結(jié)果非常令人滿意。其特點(diǎn)：體積小、價格低廉、性能穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)方便、功能齊全。 關(guān)鍵詞：定時器，單片機(jī)at89c51，數(shù)碼管顯示，鍵盤 abstractthis paper introduces in detail the household of based on at89c51 timer timing function design. household timer in daily life has a wide range of applications so for this topic

3、research has certain practical value. for the hardware circuit design major which is divided into three modules: timer, keyboard and digital pipe display. display section uses is five led digital display and six tube serial static dynamic scanning led digital display tube. keyboard part adopts of 4

4、* 4 array type keyboard, high four mouth to p1 region.then output low level, if there are key press is corresponding output is low, if no key press, the output is high. press 1 3 key setting time, 4 settings button, the 5th determine key, led to realize dynamic timer control of time function. this b

5、asically achieved electric timing effect, the result is satisfactory. its characteristic: the small volume, price cheap and stable performance and achieve convenient, complete function. keywords: timer, microcontroller at89c51, digital pipe display, the keyboard 目 錄第1章 緒 論11.1 家用定時器的概述11.2 主要研究工作1第2

6、章 硬件電路設(shè)計22.1 總體方案設(shè)計22.2 at89c51的簡介22.3 單元電路的設(shè)計52.3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)52.3.2 鍵盤62.3.3 顯示72.3.4 執(zhí)行電路9第3章 軟件程序設(shè)計103.1 prote 99 se畫圖工具的使用103.2 軟件程序匯編11第4章 調(diào) 試124.1 電路焊接與檢查134.2 顯示部分的調(diào)試134.3 執(zhí)行電路的調(diào)試13第5章 結(jié) 論14致 謝15參考文獻(xiàn)16附 錄17附錄1 電路原理圖17附錄2 實(shí)物圖18附錄3 元器件清單表19第1章 緒 論1.1 家用定時器的概述所謂單片機(jī)，即把組成微型計算機(jī)的各個功能部件，如中央處理器cpu、隨機(jī)存儲器

7、ram、只讀存儲器rom、輸入/輸出接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機(jī)。因此單片機(jī)早期的含義為單片微型計算機(jī)（single chip microcomputer），直接譯為單片機(jī)，并一直沿用至今。隨著單片微型計算機(jī)八十年代以來的迅速發(fā)展，單片機(jī)具有高集成度、高可靠性、控制功能強(qiáng)、體積小巧、擴(kuò)展靈活、低電壓、低功耗和優(yōu)異的性能價格比等優(yōu)點(diǎn)，因而在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，有力地推動了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。因此目前這種基于單片機(jī)的技術(shù)在國內(nèi)外的研究已經(jīng)日趨成熟，并且已經(jīng)制成了一種成品家用定時器，可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都

8、采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、臺燈、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電，五花八門，無所不在，使人類的生活更加方便舒適，豐富多彩1.2 主要研究工作家用定時器主要由靜態(tài)顯示電路，動態(tài)顯示電路，鍵盤，最小系統(tǒng)電路，和執(zhí)行電路組成。靜態(tài)電路是由單片機(jī)89c51，74ls164芯片和led數(shù)碼管組成。動態(tài)電路是由單片機(jī)89c51、74ls06芯片、74ls245芯片組成。最小系統(tǒng)是由98c51和復(fù)位電路組成。執(zhí)行電路是由光耦元件和繼電器組成。主要實(shí)現(xiàn)的功能就是控制開關(guān)和工作時間。主要的研究工作為以at89c51單片機(jī)為核心，通過1至3鍵盤設(shè)定時間，分別按順序控制秒分時，由五位led數(shù)碼管進(jìn)行靜態(tài)顯示，

9、從左往右，第一位顯示小時，第二，三位兩位顯示分，最后兩位顯示秒，由六位led數(shù)碼管進(jìn)行動態(tài)顯示，用來顯示工作狀態(tài)。當(dāng)工作前，數(shù)碼管顯示good baby,工作中數(shù)碼管顯示help,工作結(jié)束數(shù)碼管顯示 help you 。這樣就能實(shí)現(xiàn)家用定時器對電器有了完善的控制。電路原理圖由繪圖工具protel99 se繪制出，并轉(zhuǎn)換成pcb圖，制作成pcb板，選擇所需電子元器件進(jìn)行焊接，然后進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，最后將整個完整的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中，得到一個符合本課題所要實(shí)現(xiàn)的功能的pcb板。第2章 硬件電路設(shè)計2.1 總體方案設(shè)計本課題為基于at89c51單片機(jī)的家用定時器的設(shè)計，所以要充分利用單片機(jī)的各種功能完

10、成這一設(shè)計。定時器是通過按鍵確定靜態(tài)顯示時間，動態(tài)顯示工作狀態(tài)，來實(shí)現(xiàn)定時的效果的。總體方案如圖2-1。靜態(tài)串行顯示電路動態(tài)掃描顯示電路at89c5144鍵盤執(zhí)行電路復(fù)位電路圖2-1 總體設(shè)計方案2.2 at89c51的簡介本課題所研究的定時器主要是以at89c51單片機(jī)的為核心的，因此能否掌握好這一系列單片機(jī)的相關(guān)功能及應(yīng)用是這一課題的研究的關(guān)鍵所在。at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可

11、以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖2-2所示。圖2-2 at89c51單片機(jī)引腳圖主要特性：（1）與mcs-51兼容；（2）4k字節(jié)可編程閃爍存儲器；（3）壽命：1000次擦寫周期；（4）數(shù)據(jù)保留時間：10年；（5）全靜態(tài)工作：0hz-24mhz；（6）三級加密程序存儲器；（7）128

12、8位內(nèi)部ram；（8）32可編程i/o線；（9）2個16位定時器/計數(shù)器；（10）6個中斷源； （11）可編程串行通道；（12）低功耗的閑置和掉電模式；（13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。管腳說明：（1）vcc：供電電壓；（2）gnd：接地；（3）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(dāng)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(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。（4）p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口

13、緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)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(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時，p1口作為第八位地址接收。 （5）p2口：p2口為一個內(nèi)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(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)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(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時

14、，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。（6）p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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，如下所示：1）p3.0 rxd（串行輸入口）；2）p3.1 txd（串行輸出口）；3）p3.2 /int0（外部中斷0）；4）p3.3 /int1（外部中斷1）；5）p3.4 t0（記時器0外部輸入）；6）p3.5 t1（記時器1外

15、部輸入）；7）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）；8）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）；9）p3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。（7）rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。（8）ale/prog：當(dāng)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(jié)。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(dāng)用作外部數(shù)據(jù)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

16、置0。此時， ale只有在執(zhí)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(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。（9）/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(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。（10）/ea/vpp：當(dāng)/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(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)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）。（11）xt

17、al1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。（12）xtal2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.3 單元電路的設(shè)計2.3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)當(dāng)單片機(jī)使用芯片內(nèi)部時鐘時，單片機(jī)的xtal1、xtal2外接石英晶體和微調(diào)電容，這就組成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)。圖2-3 晶振電路原理圖如圖2-3所示，晶振電路采用12m

18、的石英晶體，兩個微調(diào)電容均為30pf。微調(diào)電容的一端相連后接地，另一端分別接石英晶體的兩端，然后接xtal1和xtal2。復(fù)位時單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是使cpu和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需按復(fù)位鍵以重新啟動機(jī)器。rst引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即二個機(jī)器周期）以上，本課題中使用的是頻率為12mhz的晶振，則復(fù)位信號如圖2-4所示。整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(rst)送斯密特觸發(fā)器，再

19、由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機(jī)器周期對斯密特觸發(fā)器進(jìn)行采樣，然后得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)：只要電源的上升時間不超過1ms,電容視為短路，電源被加到rst（脈寬24t）,單片機(jī)便可自動復(fù)位，如圖2-4所示。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位時通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與電源接通而實(shí)現(xiàn)的，而按鍵脈沖復(fù)位則是利用微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。我選擇的是按鍵電平復(fù)位，出現(xiàn)故障時，按復(fù)位鍵就可以恢復(fù)初始狀態(tài)。圖2-4 按鍵電平復(fù)位2.3.2 鍵盤本課題的靜態(tài)串行l(wèi)ed數(shù)碼管要顯示時間，就需要鍵盤來設(shè)定

20、，鍵盤有陣列式鍵盤、查詢式鍵盤等。對于一個8位i/o口，陣列式鍵盤可以接16個按鍵，而查詢式鍵盤只可接8個按鍵。以p1口為例，如果有鍵按下，則相應(yīng)讀入的位為低，如果沒有鍵按下，則相應(yīng)讀入的位為高。通過這樣可以判斷按下什么鍵。在有鍵按下后，要有一定得延時，防止鍵盤抖動。使用靜態(tài)串行顯示模塊顯示鍵值，rxd（p3.0）接74ls164ad兩端鍵盤由若干行若干列的按鍵開關(guān)組成的矩陣叫做陣列式鍵盤，它的行和列由i/o接口來控制。本課題所用到的是由16個鍵所組成的陣列式鍵盤。16個按鍵開關(guān)設(shè)置在行列線交點(diǎn)處，開關(guān)兩端分別連到行列線上。每根列線上端通過上接電阻接+5v電源，行線接一個行并行輸出接口，列線接

21、一個并行輸入接口。首先使所有行線位低電平，當(dāng)鍵盤上沒有鍵按下時，則所有列線位高電平，即讀到全部為“1”的數(shù)據(jù)：當(dāng)有任意按鍵閉合時，總有一根列線位低電平，即讀到得數(shù)據(jù)部全為“1”。而判斷具體是哪個鍵按下時，則一次給每一根行線送低電平，然后讀所有列線狀態(tài)，若全為“1”，則按鍵不在次低電平上；若列線狀態(tài)有一根位“0”，則按鍵就在現(xiàn)有低電平行于低電平列的交叉處。陣列式鍵盤的電路原理圖如圖2-5所示。圖2-5 陣列式鍵盤電路原理圖鍵盤上的每一個按鍵都對應(yīng)一個鍵值，根據(jù)鍵盤的行列結(jié)構(gòu)不同可以有不同的編碼方法，對于44的鍵盤，可以簡單地將掃描到被按鍵時的行列數(shù)據(jù)組合成一個8位數(shù)作為該鍵的鍵值。由于鍵的按下和

22、釋放時利用機(jī)械觸點(diǎn)的閉合和斷開來實(shí)現(xiàn)的，因而機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，器閉合及斷開瞬間均有抖動過程，按鍵的穩(wěn)定閉合期由按鍵動作決定，抖動時間長短一般為5ms10ms。為保證cpu對一次按鍵僅作一次鍵入處理，必須消除抖動的影響。消除抖動的方法是：在檢測到有鍵按下時，延時10ms后再確定此按鍵是否仍保持閉合狀態(tài)，若仍保持閉合狀態(tài)便確認(rèn)它為被按鍵，否則忽略此次按鍵。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，任何i/o口或擴(kuò)展i/o口都可以用作鍵盤接口。在本課題的設(shè)計中是用p1口與鍵盤系統(tǒng)相連的。2.3.3 顯示單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最常用的顯示器是led（發(fā)光二極管顯示器），它結(jié)構(gòu)簡單、成本低、配置靈活，與單片機(jī)的接口也特別方便，

23、因而在單片機(jī)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。led顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的點(diǎn)或線段發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出不同的字形。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的八段led顯示器，這種顯示塊又可分為共陰極和共陽極兩種，我使用的是共陰極的數(shù)碼led顯示。一般的八段led顯示塊上有8個發(fā)光二極管，故也叫八段顯示器，它們組成一個“8”字型和一個小數(shù)點(diǎn)。led顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。靜態(tài)顯示就是當(dāng)led顯示器要顯示某一字型是相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定在亮或暗的狀態(tài)。這種顯示要求各位顯示塊的公共端連接在一起，然后接+5v或地，而每一位的8端選線接一個并行輸出口，每個并行

24、輸出口中可寫入不同的現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)，所以同一時刻多位可以顯示不同的字形，由于每位均要配備一個并行輸出口，所以靜態(tài)顯示要占用過多的i/o口資源。動態(tài)顯示則是在多為led顯示時，為降低成本所采用的。將所有為的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位并行口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)由另一個并行口的某一位控制，這樣只要兩個8位i/o口就可控制顯示。但是同一時刻各位不能顯示不同字形，只能采用動態(tài)掃描顯示方式。首先顯示最左（或最右）邊的一個字符并延時1ms5ms,其余各位不顯示，即相應(yīng)的位選線關(guān)閉，保證同一時刻只有一位顯示，然后循環(huán)右（或左）移一位顯示該位字符，也延時同樣的時間，循環(huán)到最后一位再從頭開始，這樣循環(huán)反復(fù)顯示，

25、實(shí)際上每位亮1ms5ms,暗（15）nms,只要循環(huán)時間足夠短，利用人們的視覺暫留效應(yīng)，使人們看起來像是一直在發(fā)光，達(dá)到一種穩(wěn)定顯示的視覺效果。本課題在設(shè)計時采用的分別是串行靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。串行靜態(tài)顯示為了在led顯示器上顯示時間，在它的8位段選線上加上相應(yīng)的電平組合，即一個8位數(shù)據(jù)，使得顯示出要求的數(shù)字。這個數(shù)據(jù)就叫做該字符的段選碼。靜態(tài)顯示由5個led數(shù)碼管組成，采用的是串行顯示，輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線din和移位信號clk。5個串/并移位寄存器芯片74ls164首尾相連。每片的并行輸出作為led數(shù)碼管的段碼。74ls164位8位串入并出移位寄存器，1、2位串行輸入端，

26、q0q7位并行輸出端，clk位移位時鐘脈沖，上升沿移入一位：mr位清零端，低電平時并行輸出為零。74ls164的引腳圖如圖2-6所示。led靜態(tài)顯示部分的電路原理圖如圖2-7所示。圖2-6 74ls164的引腳圖圖2-7 led靜態(tài)串行的電路原理圖動態(tài)顯示，也稱掃描顯示，單片機(jī)p0輸出顯示斷碼，經(jīng)由一片三態(tài)總線收發(fā)兩用電路74ls245輸出給led數(shù)碼管，由p2口輸出位碼，經(jīng)由反相器74ls06輸出給led數(shù)碼管。led動態(tài)顯示部分的電路原理圖如圖2-8所示。圖2-8 led動態(tài)顯示部分的電路原理圖2.3.4 執(zhí)行電路執(zhí)行電路中主要元件由光耦元件和繼電器組成，形成了一個執(zhí)行電路，如圖3-11所

27、示光耦合器（optical coupler，英文縮寫為oc）亦稱光電隔離器，簡稱光耦。光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。在執(zhí)行電路中，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。我選用的繼電器是一種常開常閉繼電器，起到開關(guān)的作用，為電子線路的電氣線路提供良好的電氣隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全。繼電器便能完成這一橋梁作用。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個二極管以吸收繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反電勢，防止干擾。執(zhí)行電路的原理：高電平通過電阻分壓之后使得三極管基極得到

28、信號將信號放大，放大后通過三極管的發(fā)射極驅(qū)動發(fā)光二極管，光耦元件感應(yīng)到發(fā)光二極管的信號后，通過發(fā)射極給下一級三極管發(fā)出信號，下級三極管接到信號后放大信號并驅(qū)動繼電器，使繼電器開關(guān)閉合，接通220v，驅(qū)動臺燈，使臺燈工作。執(zhí)行電路的電路圖如圖2-9所示。圖2-9 執(zhí)行電路電路原理圖第3章 軟件程序設(shè)計3.1 prote 99 se畫圖工具的使用在本課題研究中，需要做成pcb電路板，所以就會用到prote99 se畫圖工具。它是一種電子線路cad畫圖工具，通過計算機(jī)來完成電路圖。然后自動轉(zhuǎn)換成pcb圖，完成后就可以去刻制電路板了。在畫原理圖之前要求先設(shè)置protel99 se原理圖編輯器的工作環(huán)境

29、，圖紙尺寸，然后才畫電路原理圖。畫原理圖首先就是從元件電氣圖形庫文件中找出所需的電氣圖形符號，并把它們逐一放到原理編輯區(qū)內(nèi)。而那些在庫中沒有的元器件需要自己來畫，如繼電器。如果放置的元器件的位置、方向不合理，可以移動或按空格鍵改變位置和方向。當(dāng)放置結(jié)束吼，就可以開始連線、放置電氣節(jié)點(diǎn)、電源及地線符號等操作，其中標(biāo)注的顏色字體必須相同。在畫好原理圖后，可使用protel99 se提供的電氣法測試（erc）功能來迅速找出電路畫錯的地方，如沒有連好的線，電源線和地線沒有畫好等等，這樣就可以立刻改正過來。對于每個元器件的封裝形式很多，不可能每個都有，有些必須自己來制作封裝圖。原理圖畫好以后，先把電路原

30、理圖生成網(wǎng)絡(luò)表文件。網(wǎng)絡(luò)表文件是文本文件，它記錄了原理圖中元件類型、序號、封裝形式以及各元器件之間的連接關(guān)系等信息。這樣可以驗(yàn)證原理圖中連線游沒有錯誤。通過執(zhí)行“design”菜單下的“create netlist”命令從原理圖中抽取網(wǎng)絡(luò)表文件（.net）,這是獲得網(wǎng)絡(luò)表文件最基本的方法。執(zhí)行“file”菜單下的“new”命令，在新文檔選擇窗口內(nèi)選擇“pcb document”（印制板文件）類型，單擊“ok”按鈕生成新的pcb文件。在“設(shè)計文件管理器”窗口內(nèi)，單擊生成的pcb文件，進(jìn)入pcb編輯狀態(tài)，裝入網(wǎng)絡(luò)表文件。在網(wǎng)絡(luò)宏列表窗口內(nèi)，檢查網(wǎng)絡(luò)表文件裝入后有沒有錯誤，有錯誤要及時修改。裝入網(wǎng)絡(luò)

31、表文件后，要進(jìn)行元件布局操作，首先進(jìn)行手工預(yù)布局，確定并固定了關(guān)鍵元件位置后，即可進(jìn)行“自動布局”：執(zhí)行“tools”菜單“auto place”（自動放置）命令，選擇自動布局方式和自動布局選項，單擊“ok”按鈕，即可啟動元件自動布局過程。完成元件布局，設(shè)定布線去大小以及印制板機(jī)械邊框、定位對準(zhǔn)孔后，就可以進(jìn)入布線操作。在布線過程中，主要依靠手工或自動與手工相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)pcb板的連線操作。自動布線過程包括設(shè)置自動布線參數(shù)（即布線條件）、自動布線前的預(yù)處理、自動布線、手工修改四個環(huán)節(jié)。等自動布線以后對pcb圖進(jìn)行修改。有些布線會太密，需要自己手動排線，在修改過程中會出現(xiàn)動一處其他地方也需改善的

32、情況，所以修改的時候要特別小心。盡量做到美觀合理。完成布線以后，可通過“更新”原理圖、建立網(wǎng)絡(luò)表文件比較等方式進(jìn)行驗(yàn)證。完成pcb圖以后可以去進(jìn)行加工，制作pcb板了。3.2 軟件程序匯編本課題是關(guān)于家用定時器的設(shè)計，當(dāng)靜態(tài)led顯示為初始狀態(tài)的時候，通過鍵盤設(shè)定靜態(tài)led顯示的時間，此時動態(tài)led顯示為good baby, 靜態(tài)led顯示進(jìn)行倒序計時，此時動態(tài)led顯示help，當(dāng)靜態(tài)顯示為00000的時候，家用定時器工作，動態(tài)led顯示help you, 總體設(shè)計流程圖框圖如圖3-1所示。程序設(shè)計完成以后，就要開始進(jìn)行編譯、調(diào)試。靜態(tài)led顯示初始化鍵盤動態(tài)led顯示靜態(tài)顯示 00有鍵按下

33、？ 計時結(jié)束？將鍵值送靜態(tài)顯示開始初始狀態(tài)靜態(tài)顯示減計時動態(tài)顯示 help讀鍵值動態(tài)顯示 help you執(zhí)行電路工作圖3-1 總體流程圖設(shè)計思路第4章 調(diào) 試4.1 電路焊接與檢查當(dāng)完成電路板以后，就是去購買所需的元器件對電路板進(jìn)行焊接，首先焊接指針底座，這樣可以防止元器件焊壞，還可以防止焊死后不容易把芯片拿下來。在焊的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)虛焊，接線的時候把電阻直接和電源線接上了，在沈老師和同學(xué)的幫助下，及時的發(fā)現(xiàn)了這些問題，而且糾正了這些錯誤。在焊接鍵盤的時候發(fā)現(xiàn)最小的鍵盤的四個角太大了完全插不進(jìn)焊盤里面，經(jīng)過仔細(xì)的考慮后，用鉗子把四個角彎成和四個焊盤大小相對應(yīng)的角，焊接鍵盤的時候此方案完全可

34、行。下一步就是對底座旁邊的電阻、執(zhí)行電路以及復(fù)位電路的元器件進(jìn)行焊接，等全部焊好以后，然后就可以進(jìn)行硬件調(diào)試了。4.2 顯示部分的調(diào)試首先在實(shí)驗(yàn)室里采用偉福集成調(diào)試軟件對硬件進(jìn)行調(diào)試，先用實(shí)驗(yàn)臺里面的8 9c51單片機(jī)與連接到電路板上，打開偉福集成調(diào)試軟件，輸入了led靜態(tài)顯示程序，然后運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)臺上的顯示應(yīng)該是98c51的，可是運(yùn)行后顯示的是亂碼，無法正常工作，把每個芯片檢測以后發(fā)現(xiàn)都是好的，后來拿出電路圖檢查。發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的斷碼排亂了，有兩種方案，一個是割線重新排線，還有一個方案是改變軟件的斷碼和位碼。我選擇了后者。再次運(yùn)行時顯示的就是89c51。當(dāng)輸入動態(tài)顯示時，發(fā)現(xiàn)最后3個數(shù)碼管的位置

35、倒過來了，再次檢查電路原理圖，發(fā)現(xiàn)74ls06芯片和后三個數(shù)碼管的公共端順序弄反了，這次我選擇了割線，把三條線割了，然后按照正確的順序把它連接上，這次動態(tài)顯示完全正確。4.3 執(zhí)行電路的調(diào)試 在完成led顯示和鍵盤的硬件調(diào)試以后，還有一個執(zhí)行電路沒有調(diào)試，接上12v的電源在執(zhí)行電路上，運(yùn)行主程序。可執(zhí)行電路一點(diǎn)反應(yīng)也沒有，繼電器始終處于常開狀態(tài)。再次檢查了一下執(zhí)行電路的各個元器件，發(fā)現(xiàn)光耦元件的四個引腳的3，4號引腳反過來了，導(dǎo)致電路不能正常運(yùn)行，把3，4號相連的兩個電阻之間的線全部割掉，然后用2個導(dǎo)線把3，4號角的位置調(diào)了以下，再次通電，繼電器從常開變成常閉，有電流通過，達(dá)到正常狀態(tài)。在全部

36、電路調(diào)試成功以后，接了個小臺燈，能夠在設(shè)定的時間點(diǎn)亮，證明了家用定時器是能夠正常工作的，本課題的硬件調(diào)試達(dá)標(biāo)。十分令人滿意。第5章 結(jié) 論對于本次課題-家用定時器的設(shè)計已經(jīng)完成了，達(dá)到了自己預(yù)想中的效果了。定時器的選擇上我選擇了動態(tài)led顯示和靜態(tài)led顯示，通過44的陣列式鍵盤來設(shè)定時間，初始實(shí)現(xiàn)顯示為00000，當(dāng)設(shè)定好時間后，以倒序狀態(tài)來計時，當(dāng)變成00000的時候，繼電器常開變成常閉，成導(dǎo)通狀態(tài)，動態(tài)數(shù)碼管顯示help you，定時器達(dá)到了定時效果，能夠控制電風(fēng)扇，臺燈等等家用電器，具有一定的實(shí)用功能。但是，在本設(shè)計中硬件部分還有很多不完善的地方，由于電路圖上有些細(xì)節(jié)沒有處理好，導(dǎo)致靜態(tài)led數(shù)碼管和動態(tài)掃描led數(shù)碼管不能正常工作，對于元器件的不熟悉導(dǎo)致了把執(zhí)行電路中的光耦元件的角弄反掉了。導(dǎo)致自己走了很多彎路，浪費(fèi)了很多時間。通過這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我學(xué)習(xí)到了我平時沒有接觸過的東西，特別是這個學(xué)習(xí)過程，在我以后的學(xué)習(xí)中有著很大的幫助。在這兩個月半月的時間里，我通過書本加強(qiáng)了專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，結(jié)合我大學(xué)四年里學(xué)習(xí)的知識，再經(jīng)過老師的指導(dǎo)和深入的研究