基于单片机的多用途定时器的设计与实现
摘要】 设计了一种以AT89 C51为核心、结
构紧凑和功能齐全的多用途定时器。它可通过小键
盘输入任意定时时间,最大可定时10h,能满足各种
层次答辩、各种赛事以及某些特殊定时需要。文章对
其结构作了介绍。
关键词:AT89 C51,定时器,Intel 8279,Intel
8253
1 引 言
“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Intel
8253、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。
2 硬件结构
AT系列单片机是美国ATMEL公司在Intel
MCS-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Intel MCS-51系列单片机完
全兼容,且有超强的加密功能,能完全替代Intel
MCS - 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Intel 8279外扩了键盘/显示器,由于Intel
8279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
3 软件结构
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。
参 考 文 献
1 张友德等.单片微型机原理、应用与实践.上海:复旦大学
出版社,1992
2 李华. MCS-51系列单片机实用接口技术.北京:北京
航空航天大学出版社,1993
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西:陕西电子编辑部,1991
4 陈键铎.8098单片机原理及应用技术.北京:电子工业出
版社,1995
