校园作息时间控制系统基于单片机Word格式文档下载.docx

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附录1　主要元器件清单………………………………………………………………….…17

附录2　程序清单………………………………………………………………………….…18

附录3　原理图与印制板图………………………………………………………………….35

附录4　系统使用说明……………………………………………………………………….36

附录5　系统实物图片……………………………………………………………………….37

1．系统设计方案与比较

１．１　设计要求

一、时钟功能：

能显示年、月、日、星期、时、分、秒

二、调整功能：

能校正年份、日期、时间等

三、打铃功能：

按指定时间表播放音乐、现场修改作息时间表

四、设置的作息时间表数据在单片机掉电后不会丢失

１．2系统设计总体方案

根据设计要求实现的功能,可以采用不同的设计系统方案如下：

方案一：

采用单片机自带定时器进行计时，外加存储器保存课表数据，普通键盘输入。

由于单片机进行软件计时，硬件成本比较低，但是误差比较大，需要校准，日后的维护

工作量比较大。

可用廉价的AT24C04等存储器保存数据，读写比较容易。

对于普通的独键盘，设置量比较大，改用矩阵键盘又会占用较大的电路板空间。

方案二：

采用实时时钟芯片计时，红外数据输入。

时钟芯片常见的有美信公司的DS1302、DS12887等．前者与后者的最大区别在于有没有自带的备份电池。

前者需要增加额外的电池以及相关的充电电路，后者DS12887本身已经集成了锂电池，而且掉电后相当长一段时间还可以正常走时，最重要的是它还剩下114字节的非易失RAM，由于有备份电池供电，相当于一个存储器，可以充分利用，而不需要增加另外的存储器，减少了外围电路。

电视红外遥控比较常见，只要解码出来，可以充分利用面板上的多个数字键，接收电路也相当简单，另外由于是非接触式按键，避免了普通机械按键的磨损弊端。

故本设计选用第二种方案．总体方框图如下：

２．系统的硬件设计与实现

２．1时钟芯片DS12887性能简介

２．1．1时钟芯片特点功能简介及引脚分布如图：

２．1．2读写时序

２．1．3时间寄存器地址

值得注意的是上表中最后的寄存器地址0EH--7FH，这里就是剩余的144字节RAM，在本设计中实际使用的是10H—13H四个字节，用于保存课表上午和下午的起始数据。

2．1．4特殊控制寄存器功能

2．2液晶显示块部分电路

2．2．1液晶SYB12864功能与技术参数简介

SYB12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×

64全点阵液晶显示器组成.可完成图形显示,内置汉字库，可以显示8×

4个（16×

16点阵）汉字.

主要技术参数和性能:

1.电源:

VDD:

+5V；

LCD外接驱动电压为3.0∽8.0V

2.显示内容:

128（列）×

64（行）点

3.全屏幕点阵

4.七种指令

5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线.

2．2．2液晶与单片机接口

外部接口信号如下表所示：

管脚号

管脚名称

LEVER

管脚功能描述

1

VSS

0V

电源地

2

VDD

5.0V

电源电压

3

V0

-

液晶显示器驱动电压

4

RS

H/L

RS=“H”,表示DB7~DB0为显示数据

RS=“L”,表示DB7~DB0为显示指令数据

5

R/W

R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7~DB0

R/W=“L”,E=“H→L”,DB7~DB0的数据被写到IR或DR

6

E

使能信号：

R/W=“L”,E信号下降沿锁存DB7~DB0

R/W=“H”,E=“H”DRAM数据读到

DB7~DB0

7

DB0

数据线

8

DB1

9

DB2

10

DB3

11

DB4

12

DB5

13

DB6

14

DB7

15

PSB

H:

8或4位并口，L串口（本设计中硬件置高电平）

16

NC

17

RET

复位信号,低电平复位（如不需要经常复位可以悬空）

18

VOUT

10V

LCD驱动电压

19

LED+

LED背光板电源

20

LED-

数据线D0~D7与单片机P0口相连，完成数据传送。

单片机P1.0与液晶RS相连,控制显示数据和显示指令数据.单片机P1.1与液晶RW相连,控制数据读写.单片机P1.2与液晶E相连，液晶REST与电源相连,控制液晶复位信号。

18脚是液晶背光驱动端，通过限流可变电阻调节对比度，由于经过试验测量可变电阻大概是16K，为了方便电路布局，用15K的固定电阻。

液晶与单片机接口图

2．2．3液晶写操作时序

写操作时序

R/W为低电平，CS为低电平写入指令，

R/W为低电平，CS为高电平写入数据

2．3红外遥控

2．3．1发送与接收

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。

应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图所示。

发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；

接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

2．3．2遥控码数据分析

遥控发射器专用芯片很多，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，以东芝公司的TC9012组成发射电路为例说明编码原理。

当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。

这种遥控码具有以下特征：

采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；

以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示。

遥控码的“0”和“1”

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。

一般电视遥控器的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。

后16位为8位的操作码和8位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。

根据红外编码的格式，发送数据前需要先发送4.5ms的起始码和4.5ms的结果码作为引导码。

遥控串行数据编码波形如下图所示：

2．3．3接收电路

接收电路较为简单，采用一体化接收头HS0038，滤波电容在这里可以减少电源带来的干扰。

如图：

2．4电源

2．4．1电源部分电路图

为达到提供稳定5V供电电压，变压器采用了玩具车电池充电适配器，由于此电源只包含了全波整流电路，在此加上滤波电路和稳压电路，如图。

3．系统的软件设计

3．1主程序流程图

主程序流程图：

读取时间

3．2按键识别

为了输入简单，用数字键直接输入要设置的数字，而且没有另外设置专门的光标移位键，即输入一个数字后自动换到一个位置，如果有现成的不需要修改的数字，可以直接按任意非数字键跳过。

由于进行年月日等数据的保存时是以两个键为一个单位（比如23），由此将产生一个问题，怎样保存无效的键值，即如果第一个键是无效键或者第二个键是无效键，这个数据怎么保存。

具体解决办法如下：

从遥控按键解码结果可知，键值和数字键的数字对应关系为：

如果键值小于9（0x09），按键数字就是键值加上1，而键值9对应按键“0”。

所以两个按键的要分九种情况，第一个按键有三种情况，无效键，1~9键，0键，第二个键也有三种情况，考虑到第二个键有可能是无效键，所以按第一个键（十位）时候要保存个位数字，具体赋值如下：

（以年为例，year0，year1，year2分别是原值、第一次按键后赋值、第二次按键后赋值）

第一个按键后赋值如下表：

key>

9

（无效键）

year1=year0

key<

（1~9键）

year1=10*（key+1）+year0%10

key=9

（0键）

year1=year0%10

第二个按键后赋值如下表：

第一个键

第二个键

赋值

无效键

0键

year2=year1/10*10

1~9键

year2=year1/10*10为方便编程没有用year2=0

year2=year1/10*10+key+1

year2=year1/10*10+key+1

year2=key+1

year2=year1

事实上第二个键是无效键的情况在刚开始已经考虑，所以键值不变，可以不做处理。

3．3课表计算

以上午为例，当设定好第一节课上课时间，以后的时间在此基础上往上加。

第一节课

下课

第二节课

上课

第二节课下课

第三节课上课

第三节课下课

第四节课上课

第四节课下课

小时增量

分钟增量

45

55

40

实际编写程序计算时，为了对齐，插入了无效的0值，当然如果schedule1[]