可编程作息时间控制器设计单片机学位论文Word格式文档下载.docx
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年月日
课程设计名称:
可编程作息时间控制器设计
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
课程设计地点:
课程设计时间:
单片机系统课程设计任务书
学生姓名
专业班级
学号
题目
课题性质
工程设计
课题来源
选题
指导教师
主要内容
(参数)
可编程作息时间控制器系统包括:
单片机、LCD显示系统、按键输入系统、蜂鸣器组成。
利用单片机内部的定时器,采用软件编程实现时钟计时,根据设定时间完成播报,可按照设定的时间进行相应的控制,能够随意设定播报时间。
任务要求
(进度)
第1-2天:
熟悉课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案。
第3-4天:
按照确定的方案设计单元电路。
要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。
第5-6天:
软件设计,编写程序。
第7-8天:
实验室调试。
第9-10天:
撰写课程设计报告。
要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理。
主要参考
资料
[1]张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术(第2版)[M].北京:
国防工业出版社,2004
[2]伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书
[3]阎石.数字电路技术基础(第五版).北京:
高等教育出版社,2006
审查意见
系(教研室)主任签字:
年月日
1、引言1
1.1研究背景和用途3
1.2设计思想及基本功能3
1.3研究内容及采方法3
(1)主要研究内容3
(2)主要采用方法4
2、总体设计方案4
2.1方案选取4
2.2系统框图4
2.3系统工作原理5
3、硬件电路及芯片介绍5
3.1AT89C51单片机5
3.21602LCD液晶显示器8
3.3其他重要元件9
(1)独立式键盘的接口电路:
9
(2)蜂鸣器:
10
3.4硬件电路设计图11
4、系统软件设计12
4.1主程序软件设计12
4.2键盘扫描程序设计13
4.3时钟调节程序设计14
4.4闹钟时间调节程序设计15
4.5闹钟时间判断子程序设计16
5、总结17
参考文献18
附录:
19
1、引言
1.1研究背景和用途
20世纪末,电子技术得到了飞速的发展。
在其推动下,现代电子产品乎渗透到了社会的各个领域,有力的推动和提高了社会生产力的发展与信息化程度,同时也使现代电子产品性能进一步提升,产品更新换代的节奏也越来越快。
时间对于人来说总是那么珍贵,工作的忙碌性和繁杂让人容易忘记当前时间。
然而遇到重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自己或他人造成更大的麻烦。
对于学校来说作息时间尤为重要。
如今,在电子计算机基础上发展而来的可编程作息时间控制器,它可以利用电子计算机的内部时间,通过程序判断处理,完成对作息时间的精确控制,并且由于是程序控制,所以可通过改变程序而进而灵活改变作息时间,同时可以实时显示时间,并实现打铃功能。
可编程时间控制器可实现对时间控制的智能化,摆脱由人控制时间的长短不同的不便,并且可以在必要时人工切入控制,完美的满足作息时间控制。
1.2设计思想及基本功能
该系统能够实现以往的人工控制时间具有的功能,即到达所规定的时间后打铃的功能,再次功能的前提下,还具有以往方式不具备的时间显示功能。
在选取设计方案和采取元器件方面,该系统本着简单实用经济的思想,尽量简化电路,以最经济的方式达到设计要求。
可编程作息时间控制器具备以下功能:
(1)可以通过键盘进行时间设定
(2)具有屏幕显示的功能
(3)到达所设定的时间,能够进行上下课打铃。
1.3研究内容及采方法
(1)主要研究内容
用C语言编写作息时间控制程序,按照给定的时间模拟控制,上下课打铃、灯光控制(屏幕显示),并且具备日期和时钟显示。
给定的时间可修改,可模拟手动控制,用扬声器模拟打铃。
(2)主要采用方法
程需要用到延时程序,所以把延时程序单独做成一个子程序,然后在需要的时候调用它,使得时间显示程序更加精炼,此时日期和时钟显示功能已经完成;
而后设计灯光控制(屏幕显示),采用比较跳转的方式即可,当到达设定的时间区域时通过比较来判断是亮灯还是灭灯;
随后是上下课打铃的模拟,需要调用DOS显示功能,将设定好的时间在屏幕上显示出来,然后调用PC机内部时钟,判断时钟与给定时间是否相同,进而判断是否响铃,若响铃则调用设定好的响铃程序,并实现屏幕模拟显示;
给定时间修改是调用键盘I/O中断功能号,获取键值的方法来进入,先确定应该修改哪个响铃,再将新的响铃时间数据存入要修改时钟的缓冲区,并将其覆盖来实现;
模拟手动控制、用扬声器模拟打铃,同样采用调用键盘I/O中断功能号,获取键值的方法,判断是否与设定的手动按键相同,若相同则进入手动控制,进入后调用响铃程序,而后自动退出响铃,开始其他响应功能。
2、总体设计方案
2.1方案选取
通常通过单片机对时钟模块进行设计有两种方案:
一是通过单片机内部的定时器计数器,采用软件编程实现时钟技术,一般为软时钟,这个方法硬件线路简单,系统功能一般与软件设计有关,通常用在对时间精度要求不高的场所;
二是采用时钟芯,它的功能强大,功能部件集中在芯片内部,自动产生时钟等相关功能。
硬件成本相对较高,软件编程简单。
通常用在对时钟要求较高的场所。
综合两者特点,此次设计精度不高,而且根据设计思想的经济性,采用第一种方案。
2.2系统框图
系统框图
2.3系统工作原理
使用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的可编程作息时间控制器,若LCD选择有背光显示的模块,在夜晚或黑暗的场合中也可使用。
程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,同时显示系统时间。
作息时间控制器是由4路可调闹钟组成,从而实现打铃等功能。
当四路闹钟中的任一路到时,均会点亮灯、打铃。
其中操作键K1~K4的功能分别为:
设置限制的时间/时的调整、显示闹钟设置的时间/分的调整、设置闹钟的时间/设置完成、闹钟更换。
3、硬件电路及芯片介绍
3.1AT89C51单片机
本设计的核心硬件就是8051芯片,这里选择了AT89C51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图3.1AT89C51引脚图
引脚及其功能:
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下所示:
P3口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)
P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;
当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
P1.0口接K1按键,P1.1口接K2按键,P1.2口接K3按键,P1.3口接K4按键,P2.0口接RS口,P2.1口接RW口,P2.2口接E口,P2.3口接发光二极管D2阳极,P2.4口接发光二极管D1阳极,P2.5口接电阻R3,P3口的8个口依次和LCD的数据口D0~D7.
3.21602LCD液晶显示器
LM016L液晶模块采用HD44780控制器。
HD44780具有简单而功能较强的指令集,可以实现字符移动、闪烁等功能。
LM016L与单片机MCU(MicrocontrollerUnit)通讯可采用8位或者4位并行传输两种方式。
HD44780控制器由两个8位寄存器、指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)、忙标志(BF)、显示数据RAM(DDRAM)、字符发生器ROM(CGROM)、字符发生器RAM(CGRAM)、地址计数器(AC)。
IR
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