電飯煲的智能控制系統(tǒng)設計

1、引 言隨著節(jié)約型社會的形成，單片機技術在社會的各個領域中越來越來顯示出它的優(yōu)越性。用單片機設計的產(chǎn)品有體積小、價格低、功能全、應用靈活等替特點，所以單片機技術得到了不斷的向前發(fā)展。 用單片機技術設計一種電飯煲的定時預約工作系統(tǒng)，要求用鍵盤輸入定時工作時間和實時時間對比達到長時間精確的定時功能。單片機采用AT89C51單片機，要求定時時間和實時時間相同時通過51單片機控制光耦驅(qū)動電路來控制電飯煲的工作。電飯煲的智能控制摘要： 隨著節(jié)約型社會的形成，單片機技術在許多領域中越來越顯示出它的優(yōu)越性。由于用單片機設計的產(chǎn)品體積小、價格低、功能全、應用靈活等特點，所以單片機得到了不斷的向前發(fā)展。 用單片機

2、技術設計一種電飯煲的定時控制，要求用鍵盤輸入定時時間和實時時間對比達到長時間精確的定時功能。單片機采用AT89C51單片機，要求定是時時間和實時時間相同時通過光耦驅(qū)動電路控制電飯煲的工作。 關鍵詞：單片機 智能 程序 光耦 驅(qū)動 Rice cookers Intelligent ControlAbstract： With the formation of a conservation-oriented society, SCM technology in many areas demonstrated its superiority. As with the design of SCM pro

3、ducts small size, low price, full-function, flexible application, the SCM has been continuously forward. SCM technology to design a rice cooker control the timing, the timing requirements of typing time and long-time contrast to the precise timing function. SCM used AT89C51 SCM, when asked for time

4、and real-time with the same time Optocoupler driver circuit through the control of rice cookers work.Key words: SCM Intelligent procedures Optocoupler drivers第一章 電飯煲智能控制的概述1.1 電飯煲智能控制設計背景早在20世紀早期，電子智能控制技術就已經(jīng)發(fā)展起來了，并最先被應用于工業(yè)生產(chǎn)中，其后隨著控制理論、微電子技術和傳感技術的發(fā)展，在操作復雜度、可控對象、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等方面均得到了完善，目前電子智能控制技術在家用電器、汽車電子、智

5、能電源保護、電力自動化和電動工具等領域得到很廣泛應用，以促進產(chǎn)品智能化和信息化程度的提高。例如，在空調(diào)、電磁爐、微波爐、洗衣機、電冰箱、電視機等生活家電上，電控板的身影無處不在，而一臺高檔汽車采用的電子智能控制裝置更高達20多處。而如今隨著社會的發(fā)展和現(xiàn)在人們生活節(jié)奏的加快，越來越多的工薪層的人們更是忙碌，除了工作，剩余的時間也越來越少。誰都想越來越多的智能家電在我們身邊應用。比如：清晨6：10，全家還在熟睡中，智能系統(tǒng)已讓電飯煲把飯煮好、廚房里正在煮著咖啡. 本課題就是在這樣的背景下設計的。此系統(tǒng)支持24小時預約煮飯，可靈活方便地安排煮飯時間等，從而進一步實現(xiàn)智能家庭的夢想。1.2 電飯煲智

6、能控制設計思路該設計是在單片機的基礎上設計出來的，基于單片機的自動化控制理論原理和實時定時電路工作原理為基礎上完成。在實時時鐘工作下，當?shù)竭_定時時間時該控制電路會完成電飯煲的自動給電功能和機械動作功能，從而在按照使用者預先設定的時間來完成規(guī)定的任務，從而達到智能實時控制的目的。1.3 電飯煲智能控制工作原理該設計為電飯煲智能控制，其工作原理為以AT89C51為控制核心，帶有定時功能的實時時鐘為基礎，和光耦進行電氣隔離來完成單片機對大功率高電壓進行控制。工作原理圖如圖1：顯示電路AT89C51按鍵電路上電復位電路晶振電路電源電路220V控制電路機械控制電路光耦光耦 圖1系統(tǒng)工作原理圖第二章 電路

7、設計 2.1 電源電路2.1.1 電源電路工作原理 穩(wěn)壓電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。這些質(zhì)量指標的含義，可簡述如下：1. 穩(wěn)壓器質(zhì)量指標（1）電壓調(diào)整率SV 電壓調(diào)整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當輸入電壓VI變化時穩(wěn)壓器輸出電壓VO穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對變化的百分比表示。（2）電流調(diào)整率SI電流調(diào)整率是反映穩(wěn)壓器負載能力的一項主要自指標，又稱為電流穩(wěn)定系

8、數(shù)。它表征當輸入電壓不變時，穩(wěn)壓器對由于負載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力，在規(guī)定的負載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示穩(wěn)壓器的電流調(diào)整率（） （3）紋波抑制比SR紋波抑制比反映了穩(wěn)壓器對輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當穩(wěn)壓器輸入和輸出條件保持不變時，穩(wěn)壓器的紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰-峰值與輸出紋波電壓峰-峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時也可以用百分數(shù)表示，或直接用兩者的比值表示。（4）溫度穩(wěn)定性集成穩(wěn)壓器的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的穩(wěn)壓器工作溫度Ti最大變化范圍內(nèi)（TminTiTmax）穩(wěn)壓器輸出電壓的相對變化的百分比值（

9、）/T。2. 穩(wěn)壓器的工作指標穩(wěn)壓器的工作指標是指穩(wěn)壓器能夠正常工作的工作區(qū)域，以及保證正常工作所必須的工作條件，這些工作參數(shù)取決于構成穩(wěn)壓器的組件性能。（1）輸出電壓范圍 符合穩(wěn)壓器工作條件情況下，穩(wěn)壓器能夠正常工作的輸出電壓范圍，該指標的上限是由最大輸入電壓和最小輸入-輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由穩(wěn)壓器內(nèi)部的基準電壓值決定。（2）最大輸入-輸出電壓差 該指標表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下穩(wěn)壓器所允許的最大輸入輸出之間的電壓差值，其值主要取決于于穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標。（3）最小輸入-輸出電壓差該指標表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下，穩(wěn)壓器所需的最小輸入輸出之間的電壓差值。（4）輸出負

10、載電流范圍輸出負載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，穩(wěn)壓器應能保證符合指標規(guī)范征所給出的指標。3. 極限參數(shù)（1）最大輸入電壓該電壓是保證穩(wěn)壓器安全工作的最大輸入電壓。（2）最大輸出電流是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流三端固定集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓是固定的，常用的是CW7800/CW7900系列。W7800系列輸出正電壓，其輸出電壓有5、6、7、8、9、10、12、15、18、20和24V共11個檔次。該系列的輸出電流分5檔，7800系列是1.5A，78M00是0.5A，78 L00和是0.1 A，78T00是3A，78H00是5A。 W7900系列與W7800系列所不同的

11、是輸出電壓為負值。三端穩(wěn)壓器的工作原理與前述串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源的工作原理基本相同，由采樣、基準、放大和調(diào)整等單元組成。集成穩(wěn)壓器只有三個引出端子： 輸入、輸出和公共端。輸入端接整流濾波電路，輸出端接負載；公共端接輸入、輸出的公共連接點。為使它工作穩(wěn)定，在輸入和輸出端與公共端之間并接一個電容。使用三端穩(wěn)壓器時注意一定要加散熱器，否則是不能工作到額定電流。如圖2 為7805和7905工作電路圖：圖2三端穩(wěn)壓電路的典型應用電路VV+_+_ioCC12.IN(TAB)2OUT3LM7812VV+_+_ioCC12.1IN1OUT3LM780522.1.2 電源電路硬件構成該設計電源電路有7805和78

12、12倆個穩(wěn)壓管組成，系統(tǒng)電源如圖3所示 圖3系統(tǒng)工作電源電路由該電源電路提供+5V和+12V電壓。+5V為單片機，光耦器和74LS245等提供工作電壓。交流和直流可直接輸入，使用范圍廣泛。2.2 顯示電路2.2.1 數(shù)碼管顯示電路工作原理1. 7段LED數(shù)碼顯示器俗稱“數(shù)碼管”，其工作原理是將要顯示的十進制數(shù)碼分成7段，每段為一個發(fā)光二極管，利用不同發(fā)光段組合來顯示不同的數(shù)字。圖4（a）上圖所示為數(shù)碼管的外形結構。 圖4 7段顯示器LED的外形圖及二極管的連接方式數(shù)碼管中的7個發(fā)光二極管有共陰極和共陽極兩種接法,分別如圖4(a)、(b)所示，圖中的發(fā)光二極管ag用于顯示十進制碼的10個數(shù)字09

13、，h用于顯示小數(shù)點。從圖中可以看出，對于共陰極的顯示器，某一段接高電平時發(fā)光；對于共陽極的顯示器，某一段接低電平時發(fā)光，使用時每個二極管要串聯(lián)一個約100的限流電阻。前已述及，7段數(shù)碼管是利用不同發(fā)光段組合來顯示不同的數(shù)字。以共陰極顯示器為例，若a、b、c、d、g各段接高電平，則對應的各段發(fā)光，顯示出十進制數(shù)字3；若b、c、f、g各段接高電平，則顯示十進制數(shù)字4。ag組合成為7位代碼，要顯示的數(shù)字一般首先轉(zhuǎn)換成為7段碼，然后驅(qū)動7段數(shù)碼管顯示。LED顯示器的特點是：清晰悅目、工作電壓低（1.53V），BS202每段最大驅(qū)動電流約為10mA，體積小、壽命長（大于100KH）、響應速度快（1100

14、ns）、顏色豐富(有紅、綠、黃等色)、工作可靠。Led工作顯示數(shù)字碼型如圖5下表所示：段碼位 D7 D6 D5 D4 D6 D2 D1 D0 顯示段 pd g f e d e b a 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 1 F9H 06H A 88H 2 A4H 5BM B 83H 3 B0H 4FH C C6H 4 99H 66H D A1H 5 92H 6DH E 86H 6 82H 7DH F 84H 7 F8H 07H 空白 FFH 8 80H 7FH P 8CH 圖5 Led工作顯示數(shù)字碼型2. LED數(shù)碼顯示器的接口方法與電路 （1）LE

15、D數(shù)碼顯示的接口方法。單片機與LED數(shù)碼顯示器有以硬件為主和以軟件為主的兩種接口方法，以硬件為主的接口方法，這種接口方法的電路如圖6所示：單片機51驅(qū)動電路 圖 6 led數(shù)碼管常用驅(qū)動電路（2） LED數(shù)碼顯示器的接口電路。 實際使用的LED數(shù)碼顯示器位數(shù)較多。為降低成本，大部分以軟件為主的接口方法對于多位LED數(shù)碼管顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個循環(huán)點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時期只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼有視覺殘留效應，看起來與全部顯示持續(xù)點亮的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。3. 驅(qū)動器 LED顯示是單片機控制產(chǎn)品中常見的應用。使用LED模塊,這種模塊中帶有LED

16、顯示管和LED驅(qū)動電路,用起來較方便。 一般用戶直接采用單片機+LED驅(qū)動器+LED顯示管的方式, 現(xiàn)在我們向大家推薦一種經(jīng)常使用的LED驅(qū)動器74ls245，它作為共陰數(shù)碼管的驅(qū)動器，用單片機口端直接進行片選，而共陽數(shù)碼管的驅(qū)動器則是74ls245。它們都是集成電路組件。2.2.2 該系統(tǒng)數(shù)碼管顯示電路硬件構成如圖7所示 圖7 數(shù)碼管顯示電路該系統(tǒng)顯示電路由四個數(shù)碼管和驅(qū)動芯片74LS245構成，如圖7所示。所要顯示的數(shù)據(jù)有p0口送出，經(jīng)74LS245提高驅(qū)動能力之后直接接在數(shù)碼管的a到dp口線端，四個數(shù)碼管的片選有p2口低電平進行片選，從而完成顯示電路的工作，使系統(tǒng)更具有可視化操作。2.3

17、 功率控制電路2.3.1 單片機控制大功率電路工作原理單片機控制輸出電壓和電流都很小，不能驅(qū)動高電壓和大功率用電器，用機械性開關不便于集成和自動化智能控制。為了避免機械接觸開關的缺點，本系統(tǒng)選用以可控硅為主體的完全光電隔離的中間驅(qū)動電路。可控硅是大功率開關型半導體器件。能在高電壓、大電流條件下工作，具有無器械接觸、體積小、便于安裝等優(yōu)點，廣泛應用于電力電子設備中。光電隔離保證了系統(tǒng)的安全性和外界電壓波動對系統(tǒng)的影響。系統(tǒng)工作電路如圖8所示：單片機光耦驅(qū)動器高電壓大功率負載 圖8 功率控制電路2.3.2 單片機控制大功率電路硬件構成如圖9所示 圖9 功率控制電路該設計功率控制部分由如圖9完成。P

18、2.0和p2.1各控制一個光耦器，當單片機內(nèi)部完成預定的時間時此兩個端口會產(chǎn)生兩個低電壓使moc1和moc2兩個光耦工作，moc1控制220V電壓的導通，當光耦1工作時4、6腳成低阻狀態(tài)，內(nèi)部的過零檢測電路使光耦輸出一個高電壓來觸發(fā)雙向可控硅使其導通，在一直保持高電平的同時雙向可控硅一直工作來完成對電飯煲的電源打開。Rk3和ck為濾波電路，減少高壓對雙向可控硅影響。另一個光耦控制機械部分的工作，使電飯煲的工作開關打開。從而來控制電飯煲的實時控制。2.4 電飯煲智能控制及其附屬電路2.4.1 鍵盤電路工作原理及構成1.鍵盤分類按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡

19、膠式開關等；另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統(tǒng)中最常見的是觸點式開關按鍵。2. 按鍵結構與特點 微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。 機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。其抖動過程如下圖所示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為510ms。模擬狀態(tài)如圖 圖10模擬開關狀態(tài) 在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按

20、下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數(shù)較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數(shù)較多時，采用軟件去抖。單片機工作時有外接鍵盤輸入信號，當檢到有哪一個鍵被按下時，單片機內(nèi)部執(zhí)行相應的工作程序。該系統(tǒng)的鍵盤由5個獨立鍵盤構成，包括一個中斷鍵盤單元。來完成智能電飯煲的手動控制。鍵盤的一腳接在單片機的p1.1至p1.4腳上，另外一腳接在電源地上，當有鍵盤按下時對應的鍵盤就會有一低電平送進單片機內(nèi)部，有單片機內(nèi)部程序進行消抖處理然后確定那一個鍵盤被按下后來執(zhí)行程序完成該系統(tǒng)的指定工作。該系統(tǒng)鍵盤

21、接口電路如圖11 圖11 系統(tǒng)按鍵開關電路2.4.2 訊響電路工作原理及構成正常情況下單片機p1.7腳是低電平，蜂鳴器不工作，當單片機開始工作時會由于p1.7腳為高電平而發(fā)聲。則輸出端p1.7處于低電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；預定時間到時獲需要蜂鳴器響時，p1.7端口電壓變高為高電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，R0的阻值為限流電阻。 其工作電路為如圖12所示： 圖12 系統(tǒng)訊響電路2.4.3 工作指示電路工作原理及構成電路正常工作時，單片機內(nèi)部程序會執(zhí)行，所以我用內(nèi)部程序執(zhí)行與否來判斷電路是否工作，彌補了在電源處加指示燈亮而程序不工作的錯誤弊端。該電路指示為每當程序執(zhí)行一秒時燈就會

22、閃動一下。來指示電源電路和程序執(zhí)行工作。電路圖為圖13所示： 每當p1.0的高低電平變化一次，指示燈就會閃動一下。 圖13 工作指示電路第三章電飯煲智能控制電路主要器件性能3.1 AT89C51內(nèi)部結構及管腳說明3.1.1 AT89C51內(nèi)部結構如圖14所示。 圖14 AT89C51內(nèi)部結構 AT89C51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳排列請參見圖15所示AT89C51 圖 15 at89c51管腳圖 P0.0 P0.7： P0口8位雙向口線。P1.0 P1.7 ：P1口8位雙向口線。P2.0 P2.7 ：P2口8位雙向口線。P3.0 P3.7 ：P3口8位雙向口線。 ALE：地

23、址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此,可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 PSEN：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部ROM時，PSEN有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。 EA：訪問程序存儲控制信號。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。 XTAL1和

24、XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 VSS：地線。 VCC：+5 V電源。 以上是AT89C51單片機芯片40條引腳的定義及簡單功能說明，讀者可以對照實訓電路找到相應引腳，在電路中查看每個引腳的連接使用。 P3口線的第二功能。P3的8條口線都定義有第二功能3.1.2 AT89C51單片機的芯片內(nèi)部有RAM和ROM兩類存儲器，即所謂的內(nèi)部RAM和內(nèi)部ROMAT89C51的程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。AT89C51片內(nèi)有4 KB的ROM，8751片內(nèi)有4 KB的EPROM，8031片內(nèi)無程序

25、存儲器。AT89C51的片外最多能擴展64 KB程序存儲器，片內(nèi)外的ROM是統(tǒng)一編址的。如端保持高電平，AT89C51的程序計數(shù)器PC在0000H0FFFH地址范圍內(nèi) (即前4 KB地址) 是執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序，當PC在1000HFFFFH地址范圍時，自動執(zhí)行片外程序存儲器中的程序；當保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器，片外存儲器可以從0000H開始編址。AT89C51的程序存儲器中有些單元具有特殊功能，使用時應予以注意。 其中一組特殊單元是0000H0002H。系統(tǒng)復位后，(PC)=0000H，單片機從0000H單元開始取指令執(zhí)行程序。如果程序不從0000H單元開始，應在這三個單元中存

26、放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便直接轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定的程序。 還有一組特殊單元是0003H002AH，共40個單元。這40個單元被均勻地分為5段，作為5個中斷源的中斷地址區(qū)。其中：0003H000AH 外部中斷0中斷地址區(qū)000BH0012H 定時/計數(shù)器0中斷地址區(qū)0013H001AH 外部中斷1中斷地址區(qū)001BH0022H 定時/計數(shù)器1中斷地址區(qū)0023H002AH 串行中斷地址區(qū)中斷響應后，按中斷種類，自動轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序，因此在中斷地址區(qū)中理應存放中斷服務程序。但通常情況下，8個單元難以存下一個完整的中斷服務程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中

27、斷響應后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務程序的實際入口地址。3.1.3 AT89C51內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128單元，AT89C51的內(nèi)部RAM共有256個單元，通常把這256個單元按其功能劃分為兩部分：低128單元（單元地址00H7FH）和高128單元（單元地址80HFFH）。如圖所示為低128單元的配置圖如圖16所示特殊功能寄存器通用RAM區(qū)位尋址區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位尋址外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH10

28、00HFFFFH外 部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）外部數(shù)據(jù)存儲器（b）程序存儲器（c）工作寄存器區(qū) 圖16 at89c51內(nèi)部存儲器分布圖寄存器區(qū) AT89C51共有4組寄存器，每組8個寄存單元（各為8），各組都以R0R7作寄存單元編號。寄存器常用于存放操作數(shù)中間結果等。由于它們的功能及使用不作預先規(guī)定，因此稱之為通用寄存器，有時也叫工作寄存器。4組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部RAM的00H1FH單元地址。在任一時刻，CPU只能使用其中的一組寄存器，并且把正在使用的那組寄存器稱之為當前寄存器組。到底是哪一組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1、RS0位的狀態(tài)組合來決定。

29、通用寄存器為CPU提供了就近存儲數(shù)據(jù)的便利，有利于提高單片機的運算速度。此外，使用通用寄存器還能提高程序編制的靈活性，因此，在單片機的應用編程中應充分利用這些寄存器，以簡化程序設計，提高程序運行速度。 位尋址區(qū) 內(nèi)部RAM的20H2FH單元，既可作為一般RAM單元使用，進行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。位尋址區(qū)共有16個RAM單元，計128位，地址為00H7FH AT89C51具有布爾處理機功能，這個位尋址區(qū)可以構成布爾處理機的存儲空間。這種位尋址能力是AT89C51的一個重要特點。 用戶RAM區(qū) 在內(nèi)部RAM低128單元中，通用寄存器占去32個單元，位尋

30、址區(qū)占去16個單元，剩下80個單元，這就是供用戶使用的一般RAM區(qū)，其單元地址為30H7FH。對用戶RAM區(qū)的使用沒有任何規(guī)定或限制，但在一般應用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128單元內(nèi)部RAM的高128單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為80HFFH。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故稱之為專用寄存器（Special Function Register），也可稱為特殊功能寄存器。內(nèi)存分布地址如圖16所示3.1.4 AT89C51共有21個專用寄存器，現(xiàn)把其中部分寄存器簡單介紹如下：程序計數(shù)器（PCProgram Counter） 在實訓中，我們已經(jīng)知道PC是一個16位的計數(shù)器

31、，它的作用是控制程序的執(zhí)行順序。其內(nèi)容為將要執(zhí)行指令的地址，尋址范圍達64 KB。PC有自動加1功能，從而實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。PC沒有地址，是不可尋址的，因此用戶無法對它進行讀寫，但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。因地址不在SFR（專用寄存器）之內(nèi)，一般不計作專用寄存器。累加器（ACCAccumulator） 累加器為8位寄存器，是最常用的專用寄存器，功能較多，地位重要。它既可用于存放操作數(shù)，也可用來存放運算的中間結果。AT89C51單片機中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個操作數(shù)也取自累加器。B寄存器 B寄存器是一個8位寄存器，主要用

32、于乘除運算。乘法運算時，B存乘數(shù)。乘法操作后，乘積的高8位存于B中，除法運算時，B存除數(shù)。除法操作后，余數(shù)存于B中。此外，B寄存器也可作為一般數(shù)據(jù)寄存器使用。 程序狀態(tài)字（PSWProgram Status Word） 程序狀態(tài)字是一個8位寄存器，用于存放程序運行中的各種狀態(tài)信息。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)程序執(zhí)行結果，由硬件自動設置的，而有些位的狀態(tài)則使用軟件方法設定。PSW的位狀態(tài)可以用專門指令進行測試，也可以用指令讀出。一些條件轉(zhuǎn)移指令將根據(jù)PSW有些位的狀態(tài)，進行程序轉(zhuǎn)移。PSW的各位定義如圖17所示：PSW位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H字節(jié)地址 CY ACF0RS

33、1RS0OVF1P 圖17 psw的各位定義 除PSW.1位保留未用外，其余各位的定義及使用如下：CY（PSW.7）進位標志位。CY是PSW中最常用的標志位。其功能有二：一是存放算術運算的進位標志，在進行加或減運算時，如果操作結果的最高位有進位或借位時，CY由硬件置“1”，否則清“0”；二是在位操作中，作累加位使用。位傳送、位與位或等位操作，操作位之一固定是進位標志位。AC（PSW.6）輔助進位標志位。在進行加減運算中，當?shù)?位向高4位進位或借位時，AC由硬件置“1”，否則AC位被清“0”。在BCD碼調(diào)整中也要用到AC位狀態(tài)。F0（PSW.5）用戶標志位 這是一個供用戶定義的標志位，需要利用軟

34、件方法置位或復位，用以控制程序的轉(zhuǎn)向。RS1和RS0（PSW.4，PSW.3）寄存器組選擇位 它們被用于選擇CPU當前使用的通用寄存器組。通用寄存器共有4組，其對應關系如下：00：0組 01：1組 10：2組 11：3組這兩個選擇位的狀態(tài)是由軟件設置的，被選中的寄存器組即為當前通用寄存器組。但當單片機上電或復位后，RS1 RS0=00。OV（PSW.2）溢出標志位 在帶符號數(shù)加減運算中，OV=1表示加減運算超出了累加器A所能表示的符號數(shù)有效范圍（-128 +127），即產(chǎn)生了溢出，因此運算結果是錯誤的，否則，OV=0表示運算正確，即無溢出產(chǎn)生。P（PSW.0）奇偶標志位 表明累加器A中內(nèi)容的奇

35、偶性。如果A中有奇數(shù)個“1”，則P置“1”，否則置“0”。凡是改變累加器A中內(nèi)容的指令均會影響P標志位。此標志位對串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義。在串行通信中常采用奇偶校驗的辦法來校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?shù)據(jù)指針（DPTR） 數(shù)據(jù)指針為16位寄存器。編程時，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按兩個8位寄存器分開使用，即：DPH DPTR高位字節(jié)，DPL DPTR低位字節(jié)。DPTR通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作地址指針使用。由于外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64 KB，故把DPTR設計為16位。堆棧指針（SPStack Pointer） 堆棧是一個特殊的存儲區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按“先進后

36、出”的原則存取數(shù)據(jù)的。堆棧共有兩種操作：進棧和出棧。由于AT89C51單片機的堆棧設在內(nèi)部RAM中，因此SP是一個8位寄存器。系統(tǒng)復位后，SP的內(nèi)容為07H，從而復位后堆棧實際上是從08H單元開始的。但08H1FH單元分別屬于工作寄存器13區(qū)，如程序要用到這些區(qū)，最好把SP值改為1FH或更大的值。對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明： (1) 21個可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。 (2) 程序計數(shù)器PC不占據(jù)RAM單元，它在物理上是獨立的，因此是不可尋址的寄存器。 (3) 對專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時

37、既可使用寄存器符號，也可使用寄存器。3.1.5 單片機芯片內(nèi)還有一項主要內(nèi)容就是并行I/O口。AT89C51共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、P1、P2、P3。每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴展存儲器時，低8位地址和數(shù)據(jù)由P0口分時傳送，高8位地址由P2口傳送。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。P1口的內(nèi)部結構如圖18所示圖18 p1口內(nèi)部結構圖3.1.6 時鐘電路在AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端

38、為引腳XTAL2 。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路。電路結構如圖19所示XTAL2XTAL1AT89C51C1C2CYSXTAL2XTAL1AT89C51+5VVSSTTL外部時鐘源 圖19 時鐘電路1振蕩周期：為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期。2時鐘周期：是振蕩源信號經(jīng)二分頻后形成的時鐘脈沖信號。 3機器周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。4指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。一個指令周期通常含有14個機器周期。他們的周期對比圖如圖20所示 P1P2S1P2振蕩周期時鐘周期機

39、器周期機器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2、P2P2P2P2P2P2P2P2 圖20 周期對比圖 3.2 74LS245芯片74LS245是一種三態(tài)輸出的8總線收發(fā)器，74LS245 通常用于數(shù)據(jù)的雙向傳送、緩沖和驅(qū)動。其邏輯電路圖和引腳圖如圖21所示：圖21 74ls245 內(nèi)部結構圖 從圖可見，該收發(fā)器有16個雙向傳送的數(shù)據(jù)端，即A1A8，B1B8，另有兩個控制端使能端口，方向控制端DIR，該芯片的功能見表圖22 。 74ls245 真值表使能端方向控制數(shù)據(jù)傳遞方向L L B 到 AL H A

40、到 BH 隔開使能端 圖22 74LS245真值表 3.3 MOC3020芯片 光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這

41、樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換Moc3020為光電耦合器，通過對其引腳控制可以實現(xiàn)對大電壓和大功率功率管進行觸發(fā)控制。Moc3020為dip6腳封裝。1、2為單片機控制端，當有電流時內(nèi)部發(fā)光管導通發(fā)光而受控管導通來觸發(fā)外部雙向可控硅進行工作。其內(nèi)部結構圖如圖23所示 圖 23 Moc3020內(nèi)部結構圖3.4 雙向可控硅BTA12 600B BTA12 600B 為雙向可控硅，雙向可控硅又稱為雙向晶閘管， 普通晶閘管(VS)實質(zhì)上屬于直流控制器件。要控制交流負載，必須將兩只晶閘管反極性并聯(lián)，讓每只SCR控制一個半波，為此需兩套獨立的觸發(fā)電路，使用不夠方便。 雙向晶閘管是在普通晶閘管的基礎上發(fā)展而成的

42、，它不僅能代替兩只反極性并聯(lián)的晶閘管，而且僅需一個觸發(fā)電路，是目前比較理想的交流開關器件。其英文名稱TRIAC即三端雙向交流開關之意。BTA12 600B最大控制電流為12A控制電壓為600V到800V，觸發(fā)電流為10到15mA左右，其參數(shù)如圖24所示：封裝為to-220型封裝。Bta12 600B參數(shù)表 名稱 電壓單位 控制電流12A控制電壓 600V觸發(fā)電流10到15mA 圖24 BTA12 600B參數(shù)表第四章 程序設計4.1程序設計流程圖程序開始相關變量初始化是否有中斷 中斷服務程序檢查鬧鈴時間鬧鈴執(zhí)行程序顯示程序K1是否按下K1鍵處理程序K2是否按下K2鍵處理程序K3是否按下K4是否

43、按下K4鍵處理程序4.2程序源代碼; ;文件名稱：電飯煲智能控制核心程序 ;該系統(tǒng)能完成24小時電飯煲預約工作;及其可視化操作且進行電氣隔離控制 ; ;程序初始化 ;定義存放計時單元的地址 ; ALB EQU 20H.0;定時設置標志 BUF EQU 30H;3034H存放連續(xù)4個字節(jié)顯示器數(shù)據(jù) HOUR EQU 34H;存放小時變量 MIN EQU 35H;分鐘變量 SEC EQU 36H;秒鐘變量 DEDA EQU 37H;存放5ms計數(shù)值 ; HH EQU 38H; 定時設置小時變量 MM EQU 39H ;定時設置分鐘變量 ; ; 按鍵輸入引腳定義 K1 EQU P1.4 K2 EQU

44、 P1.3 K3 EQU P1.2 K4 EQU P1.1 k5 EQU p3.2 ;蜂鳴器和指示燈引腳定義 SPK EQU P1.7 WLED EQU P1.0 ;程序開始執(zhí)行地址 ORG 0H JMP MAIN ORG 03H LJMP TO_INT0 ORG 0BH JMP TO_SRV ;主程序 ;主程序 MAIN: SETB EASETB IT0SETB EX0 CLR ALB ; 清除定時標志ACALL BZ;蜂鳴器連續(xù)響兩聲ACALL BZ ;ACALL LED_BL; led閃動 表示程序開始執(zhí)行ACALL INIT ; 初始化變量ACALL INIT_TIME ;設置定時器;

45、加載顯示器初始數(shù)據(jù) MOV A,#0C0H MOV P0,A ; LOOP:; 無窮循環(huán) ACALL CONV ACALL TIME_PRO ; 檢查定時時間 ACALL DISP ;掃描顯示 JB K1,M1 ; 未按下k1鍵 ACALL LED_BL; led閃動 ACALL SET_TIME ;設置目前時間 JMP LOOP ; 跳轉(zhuǎn)到loop處執(zhí)行 ;設置定時時間 M1:JB K2, M2 ; 未按下k2鍵繼續(xù)掃描 ;ACALL LED_BLACALL SET_ATIME; 設置定時時間; JMP LOOP;跳轉(zhuǎn)到loop處執(zhí)行 M2: JB K3, M3 JMP LOOPM3: JB

46、 K4, M4 ;未按下k4將，則繼續(xù)掃描; CPL ALB JNB ALB, M31 ;定時確定三次發(fā)出響聲 ACALL BZ ACALL BZ ACALL BZ SETB P2.0 SETB P2.1 ; JMP LOOP;跳轉(zhuǎn)到loop處執(zhí)行 ; M31: ACALL BZ ; 定時取消，發(fā)出一聲響 JMP LOOP ;跳轉(zhuǎn)到loop處執(zhí)行 ;M4: JMP LOOP ;跳轉(zhuǎn)到loop處執(zhí)行;實現(xiàn)走時功能的子程序;實用定時器T0模式1計時INIT_TIME: ; MOV TMOD,#00000001B; 設置定時器t0工作模式1 ; MOV IE, #10000010B;啟用定時器t0中

47、斷產(chǎn)生 SETB ET0 MOV TL0,#78H;加載初始值 MOV TH0,#0ECH SETB TR0; 啟動定時器t0開始計時 REt; 中斷服務程序TO_SRV:;定時器t0計時中斷程序每隔5秒中斷一次 PUSH ACC ;將a壓入堆棧MOV TL0,#78H ; 重加載初始值 MOV TH0,#0ECH INC DEDA ; 加1; 秒述出 MOV A,DEDA CJNE A,#200,TT1; 是否1秒到了 MOV DEDA,#0 ;計數(shù)器清零 CPL WLED ; led燈亮滅變化 INC SEC ; 秒計數(shù)加1 MOV A,SEC CJNE A,#60,TT1 ; 是否1分鐘到了 ; 分輸出 INC MIN ; 分加1 MOV SEC,#0 ; 秒清零 MOV A,MIN CJNE A,#60,TT1 ; 是否1h到了 ; INC HOUR ;時加1 MOV MIN,#0 ;分清零 MOV A,HOUR CJNE A,#24,TT1;是否24h到了 MOV SEC, #0 ;時分秒全部清零 mov