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基于单片机的多用途定时器的设计与实现
szyth | 2008-08-15 10:11:24    阅读:1643   发布文章

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  “定时器”总的来说有两种类型。其一是基于模拟技术的传统产品,这种定时器功能简单,尽管曾被广泛应用过,但已进入淘汰之列。另一种就是基于数字技术的新一代产品,这种产品功能强,是前者的换代之物。然而,此类产品大多是较大型的设备,真正实用、携带方便、功能齐全的“大路”商品则就不多见了。随着单片机性能价格比的不断提高,新一代产品的应用越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能,小则可以用于家电控制,甚至能够用来做儿童电子玩具。它功能强大,体积小,重量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。鉴此,我们设计开发了一种基于单片机的多用途定时器。这种定时器除了AT89 C51芯片以外,只采用Intel8253、Intel 8279为主要芯片,是典型的“三片系统”。它造价低,功能全,整体功能价格比高,配以小键盘和LED显示器,可适应各种场合的定时预警之用。

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  AT系列单片机是美国ATMEL公司在IntelMCS-51单片机技术基础上开发出的一种新产品,片内带有4k E2ROM,编程/擦除全部采用电实现(有5V和12V两种模式),既能进行在线编程擦写,亦可采用电话线进行远程编程擦写。可重复性强,使用寿命长,可重复擦写 1000次以上,并且擦写速度快,4k编程大约需3s,擦除仅需10ms。程序保存时间长,可达100年,与IntelMCS-51系列单片机完全兼容,且有超强的加密功能,能完全替代IntelMCS-8751/Intel MCS-8752和Intel MCS-87C51/Intel MCS-87C52,低电压,低电流,低功耗,除了有DIP、PLCC、QFP等多种封装形式,还有商用级、工业级、汽车用级、军用级等多种规格。因此,目前它在微计算机产品开发中的应用越来越“火”。我们的系统不需要复杂的计算,程序代码量不大,4k ROM已足够,无须外扩ROM和RAM。

  由于AT89 C51的内部计数器是16位的,即便采用2MHz的时钟,计满一次为32767.5μs,因此通过Intel 8253外扩了计数器,并且用AT89 C51的ALE输出作为8253的时钟脉冲,这样就大大地扩展了量程范围。

  通过Intel8279外扩了键盘/显示器,由于Intel8279内部自带按键消抖电路和键值自动扫描电路,故无须再进行编程,这样既提高了可靠性,同时也减少了整个程序的代码量。

  键盘为4×4物理键阵(部分键是复用的),除了0~9数字键外,还有计时键、修改键、确认键、设置键/复位↑、↓等功能键,键位排布情况见图1。因为选用了塑膜按键(定做的),所以既防尘又美观。

    显示器选用5位高红LED管,分别表示时、分、秒。之所以没有选用液晶,主要是从广泛的实用环境来考虑的,比如球赛,大多是在户外进行的,LCD就显得亮度不够了。另外用了4个发光二极管作为时与分、分与秒之间的分界符,如图2所示。
  达到预定时间,声光同时报警,采用高亮度LED和所需语音(时间到,请停止 )。CPU对8279的监视采用了查询方式,故8279的中断请求信号IRQ悬空未用。
  系统有直流(4节1号干电池)和交流(220V市电)两种供电方式。整流电源是与系统配装在一起
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  8253的工作时钟是ALE,输出为1MHz。它有三个计数器,为了能够最大限度地扩大计时量程,三个计数器采用了“套用”方式,即计数器0的输出作为计数器1的输入脉冲,计数器1的输出作为计数器2的输入脉冲,最后计数器2的输出才输入到的。整个系统的结构如图3所示。 
  AT89 C51的T0进行计数,一个“硬件计时周期”就能定时71min1.41s,这已能满足一般的赛事定时需要。从更广的范围考虑,编制了不同“软定时”延迟程序,可用嵌套的形式启动“硬件计时周期”,以达到更长的定时需要,但是显示器的位数已定,最长能够定时10h,这已足够长了。
  系统软件分为三大模块,即初始化模块,键盘扫描/显示模块,时间延迟(脉冲计数)模块。关键技术为延迟时间的计算和对8279编程,工作期间要动态地显示倒计时时间,结构框图如图4所示。
4 结束语
  本文所介绍的多用途定时器设计巧妙,体积小,造价低,功能强,计时范围大,用途广泛,操作携带方便,是一种较理想的定时工具,经多次试用改进后已基本定型。该系统市场前景广阔,具有较明显的经济效益。

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