1、数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计免电源的电话使用计时器 数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计 题 目： 免电源的电话使用计时器 专 业： 计算机科学与技术（专升本） 成 绩： 目 录 第1节 引 言31.1 免电源的电话使用计数器系统概述31.2 本设计任务和主要内容4第2节 系统主要硬件电路设计52.1 单片机控制系统原理52.2 单片机主机系统电路52.3 直接从电话线路取得工作电源72.4 LED显示系统电路7第3节 系统软件设计10 3.1 TCC中断子程序113.2 具有七段显示能力主程序113.3 具有二位数的显示能力程序123. 4 其它组成各功能14第4
2、节 结束语15参考文献16免电源的电话使用计时器第1节 引 言 电话是通过电信号双向传输话音的设备。鸦片战争后，西方列强在中国掠夺土地和财富的同时，也为中国带来了近代的邮政和电信。1900年，中国第一部市内电话在南京问世；1949年以前，中国电信系统发展缓慢，到1949年，中国电话的普及率仅为0.05%，电话用户只有26万。1949年以后，中央人民政府迅速恢复和发展通信。2006年,我国电话用户人数大约越过8亿。因为该系统应用范围的广度可想而知。 单片机控制部分采用EM78P156单片机为核心，由LED七字显示数码管2个，电容3个，电阻1个，桥式整流子1个，电感1个，石英晶体1个，稳压二极管1
3、个，按键1个组成，软件选用汇编语言编程。相信只需要20多元及1个休息日即可组装完成。1.1 免电源的电话使用计时器系统概述 在通讯沟通频繁的今日，相信家家户户都有一台以上的电话机，您家必定发生过打完电话后未挂好而造成电话无法打进的困扰吧。或者您的家人或同事或朋友打电话一打就打了许久又不自知吧。免电源的电话使用计时器供您避免上述现象之产生。当您的电话使用后没有放置好,或者是打电话聊长天的时候给您显示通话使用时间给予心理压力。基本上可算是有提醒指示及显示二大功能。免用外部电源，整个电子产品是利用电话线电压来工作的，故可免除许多烦人的事(指怕停电，浪费电，体积大，成本高，配线难)，在使用上没有任何不
4、适的感觉，也不须担心电信局测试。 对通话品质无影响，所谓的无影响其实有着二个含意，一为无杂讯干扰，一为通话音量不增减。大家都知道多位数的LED七段显示得用扫描方式，如此一来会有脉冲电流杂讯产生，这点对听觉灵敏的耳朵而言是不可忽视的。另外整个电路的AC阻抗得非常的低，以免除声音的衰减。针对这二个要求，这里介绍一个简单又实用的电源取得电路供您参考。 LED七段显示，非常适合夜晚来使用，同时由于亮度很够，即使在白天也是清清楚楚，这点就是LCD显示望尘莫及的。 LED显示不但能做使用时间的显示之外，也能表示电话线正被使用中，故可当未挂好话筒之提醒指示之用。 LED显示采用最省元件的互补式，即一个LED
5、七段显示器为共阴，另一为共阳，如此即可直接用单片机四个I/O直接推动而得到最高亮度了。 利用OTP型单片机EM78P156来做核心控制，整个程序小小的，若您想更改或增加功能都是非常容易的。1.2 本设计任务和主要内容本论文主要研究单片机控制的滴灌节水灌溉系统，分别对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及系统设备的软、硬件各个部分进行了研究。主要内容如下： 免电源的电话使用计时器系统的整体研究与设计。 只要LED七段显示器点亮则表示电话线正被使用，此时不是您正在打电话就是话筒未被放置好。 只要话筒一被拿起，电话回路被建立后单片机开始做计时及显示动作，以分为单位，最大可显示99分，之后又从0开
6、始。若您要有精准的计时时可在电话通之后按CLR键，此时单片机清除计数从新开始计数显示。 第2节 系统主要硬件电路设计2.1 单片机控制系统原理 线路图：图2-1 单片机控制系统原理框图 22 单片机主机系统电路EM78P154 主要功能特点：采用 8 位数据总线和 13 位指令总线独立分离的 Harvard 结构设计。 采用 RISC 指令集，共有 57 条单字节指令，其中 99%为单周期指令（对程序计数器 PC 指针进行写操作除外）。 1K4KX13 的程序存贮器（有 OTP 和掩膜二个版本）。 48 个通用数据寄存器可直接寻址使用。 14 个特殊功能寄存器。 具有一个结构选择寄存器用于设置
7、振荡器的工作方式等。 具有五级堆栈令程序嵌套更自由。 两个双向三态 I/O 口，12 个 I/O 线，可分别设置为上拉、下拉或集电极开路等。 具有三个硬件中断和一个软件中断。 两种工作模式：正常工作模式和休眠模式 。具有 R-OPTION 功能，即用电阻的上拉、下拉来选择内部程序的执行。 一个带 8 位预置器的 8 位定时/计数器，一个看门狗定时器（WDT）。 采用先进的加密方法保证用户代码不被读出。 工作电压：2.55.5V 工作频率 DC36MHZ、工作温度 070。本例选用台湾EMC公司的EM78P156OTP或8位单片机，不但指令少，程序撰写容易外，所需外部元件也是精简得很，我们不妨看
8、看只需一个32768Hz的石英晶体及一个助振电容就行了，另外的1K电阻是关机泄放电流用的，可避免重置失效，而CLR按键是用来清除显示时间的。若您不再乎那拨号时间的误差则可以不用此元件的。单片机主机系统图如下图2-2.1所示：图2-2.1 其实物图如下图2-2.2所示:图2-2.22.3 直接从电话线路取得工作电源为一简单的检波器型滤波器及基纳稳压器所构成，经过这5个元件的打点而得到从电话端看到的是一个AC低阻抗，同时隔离了单片机扫描LED七段显示器所衍生的杂音。另外5V的稳压二极管更提供了很稳定的电源供电路使用。有二个地方需注意的是5V稳压二极管得选购5W以上的比较不会过热，同时电感得选购直流
9、内阻低的，愈低愈不会发热。图2-324 LED显示系统电路微机化测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器(简称LED或数码管)和液晶显示器(简称LCD)。这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用4个LED显示。数码管有共阴共阳之分，本系统采用8段共阴型LED，其原理图如图2-4.1所示，每位数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平(GND)，各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。 LED数码管的外形结构如图2-4.1，外部有10个引脚，其中3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚
10、称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字(0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED有共阴极和共阳极两种。如图2-4.1所示。其LED显示段码如表2-4.2所示。二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）ag，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为
11、了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。 符号和引脚 共阴极 共阳极图2-4.1 LED数码管结构原理图字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H表2-4.2 LED显示段码 本实例LED七段显示器采用一共阴极，一共阳极的，故颜色及亮度最好选相近的。图可参照图2-4.2。当PORT5输出为HIGH时，共阳极的LED七段显示器被选到，此时PORT
12、6输出为LOW时LED被点亮，反之LED不会亮。当PORT5输出为LOW时，共阳极的LED七段显示器被选到，此时PORT6输出为HIGH时LED被点亮，反之LED不会亮。之所以要四个I/O都并联在一起是要保证有50mA的输出显示电流，不是四个并联使用的话则显示亮度会打折扣。图2-4.2第3节 系统的软件设计程序就像日常说话一样，只要能够表达清楚意思，那么，愈短愈受人欢迎(当然得在保证有正常功能的情况下而言)。整个程序可以分成5个段落来做说明，寄存器使用说明：DL - 子程序用寄存器、 MIN - 存放分钟资料寄存器 、SEC - 存放秒钟资料寄存器 、DD - 存放显示位数资料寄存器 、DDH
13、 - 存放显示资料寄存器 、AB - 存放ACC的副本 、RFB - 存放STATUS的副本1. TCC中断子程序： 每秒发生一次的TCC中断子程序，行为进入及离开中断子程序的ACC及STATUS保留动作。其中000C为每进入一次中断子程序就将SEC这寄存器予以进位。判断SEC寄存器是否大于59，是则将MIN寄存器予以进位并清除SEC寄存器。行为每秒发生一次的TCC中断子程序，行为进入及离开中断子程序的ACC及STATUS保留动作。其中000C为每进入一次中断子程序就将SEC这寄存器予以进位。判断SEC寄存器是否大于59，是则将MIN寄存器予以进位并清除SEC寄存器。判断MIN寄存器是否大于9
14、9，是则将MIN寄存器予以清除，其中001A为清除TCC中断旗标。 2. LED字型转换程序： 字型转换表，可将09的数字转成相对的LED七字显示器的资料。 3. 显示时间长度延迟程序： 延迟程序，为启动显示及关掉显示之指令。 4. 微控制器启始设定程序： 对微控制器内部相关硬件做了必要性的设定动作。值得特别一提的是对TCC中断记数器予以设定成每秒中断一次。计算式如下： 系统时基/(2周期模式1秒256进位)而得预除数为64。 5. LED七字显示器扫描主程序： 为本软件程序之主程序部份，又可分三部份。取得MIN的拾位数之值。显示MIN的个位数资料到共阳极的LED七字显示器上。显示MIN的拾位
15、数资料到共阴极的LED七字显示器上。31 TCC中断子程序： 用TIMER计数器来产生中断来计时。ORG0JMPINIT;PROGRAMSTART ORG8 TCCI: COMP6 TCCE: BCF,0;CLEARTCC_INT RETI INIT: MOVA, 0 MOVP6,A;PORT6=0 IOWE;DISABLEWDT IOWP5;PORT5OUTPUT IOWP6;PORT6OUTPUT MOVA, 1 IOWF;ENABLETCC_INT MOVA, 5;1/64 CONTW ENI SCAN: JMPSCAN32 具有七段显示能力主程序：ORG0 JMPINIT;PROGRA
16、MSTART ORG8 TCCI: INCSEC TCCE: BCF,0;CLEARTCC_INT RETI T7: ADDPC,A;GFEDCBA RETL0B01000000;001000000 RETL0B01111001;101111001 RETL0B00100100;200100100 RETL0B00110000;300110000 RETL0B00011001;400011001 RETL0B00010010;500010010 RETL0B00000010;600000010 RETL0B01011000;701011000 RETL0B00000000;800000000
17、RETL0B00010000;900010000 INIT: MOVA,0 MOVSEC,A IOWE;DISABLEWDT IOWP5;PORT5OUTPUT IOWP6;PORT6OUTPUT MOVA,1 IOWF;ENABLETCC_INT MOVA,5;1/64 CONTW ENI SCAN: MOVA,SEC CALLT7 IOWP6 MOVP6,A MOVA,255;DISPLAYDIGIT0 MOVP5,A JMPSCAN3.3 具有二位数的显示能力程序ORG0 JMPINIT;PROGRAMSTART ORG8 TCCI: INCSEC TCCE: BCF,0;CLEARTC
18、C_INT RETI T7: ADDPC,A;GFEDCBA RETL0B01000000;001000000 RETL0B01111001;101111001 RETL0B00100100;200100100RETL0B00110000;300110000 RETL0B00011001;400011001 RETL0B00010010;500010010 RETL0B00000010;600000010 RETL0B01011000;701011000 RETL0B00000000;800000000 RETL0B00010000;900010000INIT: MOVA, 0 MOVSEC,
19、A IOWE;DISABLEWDT IOWP5;PORT5OUTPUT IOWP6;PORT6OUTPUT MOVA, 1 IOWF;ENABLETCC_INT MOVA, 5;1/64 CONTW ENI SCAN: MOVA,SEC CALLT7 IOWP6 MOVP6,A MOVA,255;DISPLAYDIGIT0 MOVP5,A MOVA,SEC CALLT7 IOWP6 XORA,0XFF MOVP6,A MOVA,00;DISPLAYDIGIT1 MOVP5,A JMPSCAN3.4 其它组成各功能具有限数能力以上的程序对SEC(秒)都不予限数，当然会造成CALLTABLERET
20、EW错误发生，故底下增加MIN(分)并对SEC、MIN做59及99的限数动作。分钟一分一分的增加又不死机 。一分钟才变化一次会让人觉得成品好像没在正常工作，总是怀疑成品是死的,动手改成一秒亮一秒灭的成品。用示波器来看看制作成果的良好程度时，可以看到显示周期比才近50%左右，让人总觉得可惜，让显示周期比接近100%。 结 束 语 首先，通过这次应用系统设计，在很大程度上提高了自己的独立思考能力和单片机的专业知识，也深刻了解写一篇应用系统的步骤和格式，有过这样的一次训练，相信在接下来的日子我们都会了，而且会做得更好。 该系统的主要特点有三: 1)一看就懂:指电路简单明了。 2)一买就有:指电路容易取得。 3)一做就成:指制作成功率高。这个系统非常简单,所以存在许多不足之处. 比如没有声音提示.要好好改进一下。参考文献1武庆生，仇梅.单片机原理与应用（M）.电子科技大学出版，1998,12 2 朱定华.单片机原理与接口技术（M）.电子工业出版社，2001,43 刘瑞新.单片机原理及应用教程（M）.机械工业出版社，2003,74 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用(M).天津大学出版社，2001.3 5 李广第单片机基础(M)第1版北京航空航天大学出版社，1999 6 徐惠民、安德宁单片微型计算机原理接口与应用(M)第1版北京邮电大学出版社，199616
