基于單片機的多用途定時器的設計

河北農業大學機電工程學院 王沂蒙 王敏 朱澳英 杜書寧

聰明的人類往往利用最簡單的規律做最困難的事，所以早期的計時器沙漏或水漏便出現在我們的視野當中，隨著計時器不斷地改進與發展，鐘表便在這個夾縫中應運而生并不斷地發展成熟，自此以后，人們便逐漸忠于這個更精確的定時器，并利用它的精確性來準確定位時間。較為新穎的定時裝置于20 世紀80 年代才姍姍來到這個世界，這項偉大專利的申請者英國外科醫生索加于1876 年才完成了這項較為完整的定時裝置，起初它的使用范圍非常狹窄，只能利用簡單的機械鐘帶動煤氣街燈的開關從而達到控制相關閥門的目的。它的出現為時間安裝了一個精準的定位儀，以其精確標準的特性創造了時代進步階段的一個新的里程碑。

1 設計需求

對于定時器的分類，我們比較常見到的有兩種。在過去，被使用最多的是以模擬技術做支撐且無復雜功能的傳統產品，但是，現在這種產品卻已經不是很常見了。相比較而言，現在使用最多的是新型的現代化數字技術產品，因其具有比較強大的功能，所以被廣泛使用。然而，現實中該產品往往具有很大的體積，對于能夠有使用價值和齊全功能，以及比較便攜的產品來說還是相對較少的。近年來，價格不斷被提升的單片機產品，促使了新型產品的廣泛使用，在系統集成中，其可以大大簡化控制系統，將繁雜的系統進行簡化。此外在小的應用方面，家電設備控制以及我們常見的小型兒童玩具也多有使用。除了強大的功能，其質量輕盈、便攜靈活、小體積等眾多優點可以很好地滿足器件的需求，此外，再配上相適應的芯片接口，往往可以實現多種多樣的微電子產品開發。基于該論述，我們研制設計了一類以單片機為基礎的多用型定時器。利用多用途定時器，可以把現在的時間和設定的時間在LED 顯示屏中進行顯示，這樣定時器正常工作與否可以被人們清楚地觀測到。

2 硬件設計

2.1 AT89C51 芯片

通常來說，單片機又被稱為FLASH 存儲器，其帶有CMOS 8 位微處理器，是具有低電壓的4K 字節系統集成。一般來說，AT89C51 的標準功能有以下幾類：片內存貯器為SFR 的80H-FFH 和RAM 為00H -7FH 的256 字節片內數據存儲器、全雙工串行通信口具有一個、5 向量兩級中斷結構具有一個、16 位定時/計數器具有兩個、I/O口線32 個，以及時鐘電路和片內振蕩器。除此之外，靜態邏輯操作降到0Hz 可以通過AT89C51 實現，在節電模式上可以選擇的一共有兩種軟件。RAM會在空閑時運行，而CPU 會停止，另外，中斷系統以及串行通信口和定時/計數器也會持續運行。RAM中的內容會通過掉電方式保存，但振蕩器會暫停系統運行，并復位其他所有部件的工作運行到下一硬件。

2.2 時鐘電路

硬件設計是一個較為復雜的系統，但是其中相對來說更為復雜的就是時鐘電路，其主要包括了兩個部分，即實時時鐘與RAM，其工作模式就是通過串行接口與單片機來進行交流，然后能夠給電路隨時提供時間信息。時鐘通常采用的操作格式是12/24 小時格式，這種操作格式主要是由AM/PM來進行具體的指示。該系統為了實現通信的目標主要運用了RES（復位）、SCLK（串行時鐘）、I/O（數據線）、三個口線與單片機，它們之間進行串行從而進行通信。該系統如果想正常的工作，一個必須解決的難題就是時鐘電路如何保持正常的工作狀態，而為了讓時鐘電路一直保持正常的工作狀態，那么首先要解決的就是電路的搭建問題，只有電路正確搭建，時鐘系統才可以保持正常的工作狀態。

2.3 報警器的設計

該多用途定時器要想發揮報警的作用，首先就是通過按鍵來控制從而實現計時，之后就是通過單片機來驅動報警器，讓報警器正常工作，與此同時還應該驅動繼電器動作。

3 工作模式

定時器的工作模式就是通過時鐘脈沖來累積計時的，時鐘脈沖并不是單一的一種，而是被分為1ms、10ms、100ms 幾種。定時器工作的本質就是對時鐘脈沖進行計數。由于工作的需要，定時器還設置有一個設定值寄存器、一個當前值寄存器。前者主要是用來存儲編程時賦值的計時時間設定值。后者的作用就是將當前值準確無誤地記錄下來。但是這兩種寄存器都采用的是16 位二進制的方式進行存儲。如果要計算定時器的最大計時范圍值應該用其最大值與定時器的計時單位值相乘，最終得出的結果即為最大值。定時器在正常工作時，后一種存儲器也開始工作即開始計數，如果該計數的數值與提前設定的數值一致，那么此時起常開觸點就會接通，而常閉觸點斷開，最終就能實現控制時間的目的。定時器還可以起到延時控制的作用，其可以被當作繼電器電路中的時間繼電器。

4 結語

筆者在本文中論述的定時器具有應用范圍比較廣、體積較小、容易攜帶等優點，是我們理想中的一種定時器，因此我們可以分析出該定時器在將來的應用范圍會比較廣，會給有關企業帶來較高的經濟效益。