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2013年重庆邮电大学电子设计竞赛 设计报告 参赛题目：带电子开关的单片机最小系统（题目一） 学院：光电工程学院 参赛人员：XXX XXX XXX 日期：2013.3.9 带电子开关的单片机最小系统 摘要： 带电子开关的单片机最小系统，通过一个电子开关控制电源的开断，断电状态时，按一下开关启动系统供电，系统电压不低于4.5V；系统处于供电状态时，通过LCD显示日期，时间，温度，并能对日期、时间进行调整，温度测量采用热敏电阻。系统处于供电状态时，按下按键，LCD显示关机信息，并倒计时十秒后自动关闭系统电源。 此设计中，控制芯片采用STC89C52，电子开关部分采用具有开关特性的三极管的、单向导电的二极管、电阻、电容等分立器件组成，设计可以满足供电时系统电压不低于4.5V的要求；LCD显示采用比较通用的液晶屏LCD1602；在对日期、时间的程序设计中考虑了闰年二月的天数问题，硬件设计中设置了三个按键：功能键、数字+、数字-来调整；温度测量部分采用10k的NTC热敏电阻与10k的电阻串联分压直接经ADC0809采集数据，每一秒钟采集一次数据，可以达到对1℃温度变化的采集。 关键词：电子开关 单片机 热敏电阻 温度采集 LCD1602 课题分析 本题目要求完成一个最小单片机系统，要求不使用任何现成的模板。核心板，一般这类问题控制芯片可采用STC89C52完成目标。一个电子开关控制供电，断电，又不能使用带锁按键，于是我们利用三极管的开关特性和开关条件，构建电子开关，在开关按下的时候具有保持当前电源接通的状态，单片机工作，通过LCD1602显示日期，时间的变化采用单片机的定时系统来控制。其中，温度显示经温度测量部分采用10k的NTC热敏电阻与10k的电阻串联分压直接经ADC0809采集数据，热敏电阻变化的产生采集数据的变化，根据热敏电阻阻值与温度的曲线关系，可以根据采集数据查找到热敏电阻的温度。 系统设计 硬件设计 整体设计如下： 控制电路 按键功能描述： S1: Mode键，可以对日期、时间进行校准，通过按下切换功能，共有秒、分、时、年、月、日6挡校准。 S2: 所对应数值加一。 S3: 所对应数值减一。 电子开关 电子开关部分采用单键实现单片机的开关机，控制流程如下： 1，按下按键，Q2导通，单片机通电复位进入工作。 2，K_out 设置为高，Q1导通，相当于按键长按，Q2保持导通。 3，按键再次按下，检测到K_in 为低，K_out 变低，Q1关闭，Q2关闭，系统断电。 温度采集 信号产生与处理 信号产生采用热敏电阻与10k电阻串联分压，热敏电阻上的电压变化则反映了环境温度的变化。 我们选择ADC0809对热敏电阻上的分压进行模数转换。 ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。 ADC0809工作过程 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 电路如下： 其中ADC0809的时钟信号端CLOCK接单片机的端口，利用定时器控制端口的翻转来实现时钟频率 显示模块 我们选择LCD1602作为数据信息显示，显示格式如下： 电路如下 程序设计 整体程序流程 温度数据处理子流程 测试方案与测试分析 3.1对时间日期的调整 1，采用按键调整，仿真的时候未曾出现数据猛然跳转（从2直接到4等）的现象，而在实物进行调试的时候出现了。 原因：按键具有抖动现象 解决：通过简单的延时去抖。, 2，时间精准方面的调试 通过液晶显示的时间与电脑时间进行同步对比，发现时间按每隔1s的变化，基本准确 3.2对显示温度的误差分析： 因为本例采用的是直接读取电阻两端电压的方法，而未通过信号放大，该方法注定了其温度的不精准，但是一般作为温度显示能够达到温度的整数或0.5℃的话基本就可以了，下面通过数据分析，可以知道，采用此方法，最高精度可以达到0.5℃左右。 热敏电阻两端压降为： 经A/D后读出的电压为： 因为，若取 则有： 因此，该方法可以不受电源电压和ADC0809参考电压的限制。 下表显示了从12℃到41℃的参数变化： 1218.1