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实例解析单片机定时器系统硬件单元电路设计

2015-10-08 09:25 来源:电源网 编辑:柚子

单片机定时器在51单片机的工作运行过程中,能够精确的对工作时间进行把控,是一种不可或缺的重要组件。本文将会通过一个真实案例,展现单片机定时器的系统硬件单元电路设计的全部过程和步骤,以便于工程师更好的使用51单片机或研发新产品。

时钟电路设计

对于51单片机来说,时钟电路是非常重要的组成部分,在平时的工作中单片机的每个功能都要以时钟电路为基础进行工作。通常来看,单片机定时器内部大多自带一个时钟电路,外部接入定时控制元件即可构成一个稳定的自激振荡器。其中机器周期共有12个振荡脉冲周期,因此,机器周期是时钟周期的12倍。在本案例中,时钟电路中使用的晶体是12MHz,则时钟周期为(1/12)us,机器周期为1us。其实验图的设计如下图所示。

单片机定时器时钟电路图
单片机定时器时钟电路图

复位电路设计

在单片机定时器的硬件电路设计中,常见的复位操作设计模式有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三钟方式。在本案例中,我们所使用的是按键电平复位。这种复位电路能够利用电容的充放电公式来选择所需的电容、电阻,能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。该种复位电路的设计电路图如下所示。

单片机定时器按键电平复位图
按键电平复位图

按键电路设计

在51单片机的实际运用过程中,有时需要使用数码管显示数字钟或定时时间,这种设计就需要通过键盘来完成设定。在本案例中,我们所使用的键盘是矩阵式,为了减少所以的I/O口,可以利用3118译码器来实现12个键盘的连接。对于这种矩阵式的键盘连接,扫描时依次将行线置为低电平,即在置某根行线为低电平时,其它都线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后,再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低,则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。在进行设置时工程师需要特别注意的是,在按键时一定要调延时子程序来消除抖动。该矩阵式键盘如下所示。

按键电路图
按键电路图


LED显示电路设计

在本案例中,我们要用发光二极管显示单片机定时器的设定状态。由下图知发光二极管阴极以经接地,当其阳极为高电平时,二极管就发光显示所处状态。本案例中的LED显示电路设计图如下图所示:

单片机定时器LED显示电路图
单片机定时器LED显示电路图

数码管显示电路设计

在本案例中,51单片机所用的数码管为共阴极数码管,当给其引脚加入高电平时,数码管中对应的那一段就亮。其内部结构及共阴极数码管现实设置图如下图所示:

共阴极数码管内部结构
共阴极数码管内部结构

单片机定时器共阴极数码管显示
共阴极数码管显示

继电器电路设计

继电器是一种相对而言比较特殊的电子配件,这种配件具有输入回路和输出回路,因为这种特性,所以继电器通常会被应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种自动开关。在单片机定时器的硬件电路系统中,继电器在该系统中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

单片机定时器继电器电路图
继电器电路图

以上就是本文针对单片机定时器在51单片机实际应用中的设计全过程解析,希望能够对各位工程师的新产品研发工作有所帮助。

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