基于单片机的作息时间控制钟系统设计.docx
- 文档编号:4734307
- 上传时间:2022-12-08
- 格式:DOCX
- 页数:37
- 大小:210.18KB
基于单片机的作息时间控制钟系统设计.docx
《基于单片机的作息时间控制钟系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于单片机的作息时间控制钟系统设计.docx(37页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的作息时间控制钟系统设计
课程设计任务书
分院
信息科学与工程学院
专业
自动化
学生姓名
王利伟
学号
0803010319
设计题目
基于单片机的作息时间控制钟系统的设计
——软件设计
课程设计内容及要求:
内容:
1设计电路,选择器件
2利用Protel画原理图
3编程,调试
4焊接电路,调试
要求:
1.系统时间设计,设计以24小时为周期的时间钟。
2.LED数码管显示时间。
3.设计键盘,通过键盘修改时间、设定闹铃。
进度及安排:
(10天)
1.查资料(2天)
2.设计电路画电路图(2天)
3.编程与调试(2天)
4.焊接硬件电路并调试(2天)
5.写报告(2天)
指导教师(签字):
年月日
分院院长(签字):
年月日
摘要
单片机作息时间控制系统设计的目的和意义:
随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用,以及设备向小型化、智能化发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势,显示出了很强的生命力。
进入21世纪以来,开发推出单片机的公司很多,各种高性能单片机芯片市场也异常活跃,新技术的不断采用,更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。
因其功耗低,超高型,低成本,功能完整,在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。
随着科技的进步和技术不断的提升。
一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力,繁多的元器件增加了您的成本。
而现在,只需要一块几厘米见方的单片机,写入简单的程序,就可以使您以前的电路简单很多。
相信您在使用并掌握了单片机技术后,不管在您今后开发或是工作上, 一定会带来意想不到的惊喜。
以AT89S52为核心控制器件的作息时间控制钟,由键盘、声音输出模块、电源转换模块和存储模块四部分组成。
它利用AT89S52的定时/计数器来计算时间,并用存储器记录数据,保证了系统的可靠性。
AT89S52单片机是整个设计的核心控制器件,根据从键盘接受的数据控制整个系统的工作流程。
整体性好,人性化强、可靠性高,实现了对时间控制的智能化,摆脱了传统由人来控制时间的长短的不便,是现代学校必不可少的设备。
本次校园作息时间控制系统主要用于学校,对一些以24小时为周期的开关量进行自动控制。
如上下课打铃及扩音设备的开与关。
采用AT89S52单片机来实现对上述开关量的控制,利用24C02芯片来存储数据,设有六位数码管、可以实时显示时间、系统还设有输入键盘,用以修改实时时钟,体现了系统简单、工作稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。
关键词:
作息时间控制;AT89S52;24C02
2.4系统整体电路图4
3.3.1系统主程序6
3.3.2系统数据读写子程序10
3.3.3显示子程序14
3.3.4报警扫描子程序19
3.3.5键盘扫描子程序20
3.3.6设置时钟子程序22
3.3.7T1定时器中断子程序25
5结论29
1绪论
1.1背景介绍
随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用,以及设备向小型化、智能化发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势,显示出了很强的生命力。
进入21世纪以来,开发推出单片机的公司很多,各种高性能单片机芯片市场也异常活跃,新技术的不断采用,更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。
16位单片机的问世,使得单片机的科技含量及应用跃上一个新的台阶。
因其功耗低,超高型,低成本,功能完整,在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。
本设计是一个具有报时功能的作息时间控制钟。
它利用AT89S52单片机的定时器计时,进行时间计算;在进行时间计算,分每加一时,都与规定的作息时间比较,如果相等则进行相应的控制或动作。
由键盘和显示部分组成,系统扩展八个按键用于报时及校正时间。
现代机关企业,特别是学校要求对时间加以控制,要按时打铃及播放广播,以保证学习与工作的正常运行。
本设计实现了这些功能,给学校及其他机关企业带来方便,整体性好,人性化强、可靠性高,实现了对时间控制的智能化。
1.2作息时间控制钟概述
科技的进步需要技术不断的提升。
一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力,繁多的元器件增加了您的成本。
而现在,只需要一块几厘米见方的单片机,写入简单的程序,就可以使您以前的电路简单很多。
相信您在使用并掌握了单片机技术后,不管在您今后开发或是工作上, 一定会带来意想不到的惊喜。
该系统以AT89S52为主体的设计,整体性好,人性化强、可靠性高,实现了对时间控制的智能化,摆脱了传统由人来控制时间的长短的不便,是现代学校必不可少的设备。
2硬件介绍
2.1硬件仿真环境介绍:
Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
支持当前的主流单片机,如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。
1)提供软件调试功能 2)提供丰富的外围接口器件及其仿真 RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分IIC器件。
这样很接近实际。
在训练学生时,可以选择不同的方案,这样更利于培养学生。
3)提供丰富的虚拟仪器 利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性,培养学生实际硬件的调试能力。
4)具有强大的原理图绘制功能
2.2系统整体设计
根据设计要求画出系统框图,如图1.1所示:
图2.1系统总体框图
该系统是由微处理器、存储器、数码显示部分以及键盘输入部分所组成。
该控制系统用LED数码管显示时、分、秒时间,可以显示实时时钟,显示闹铃时间,尽量减少时间积累误差,具有秒闪功能。
显示电路采用了7407芯片来完成驱的功能,利用上拉电阻共同驱动数码管显示时间。
系统采用AT89S52作为处理器,利用24C02芯片作为数据存储器,打铃时间点数据存储于非易失存储器存储24C02中,防止掉电丢失数据;能逐个检查、修改、删除已设置的打铃时间点和增加打铃时间点。
系统还设有输入键盘,用以校正实时时钟,设定闹铃时间,键盘设计简单、易于操作。
输出驱动电路部分,利用220V电源为系统提供供电,利用继电器驱动,便于控制220V的电铃。
同时利用直流——交流转换模块为整个系统提供电源,更方便实际应用。
2.3控制钟硬件设计
按系统框图分五个部分设计如下图2.1。
图2.2硬件系统框图
系统以单片机为基本核心,利用24C02芯片可以记录40个闹铃时间,并且可以长时间记录时间,不会造成时间混乱,可以满足正常的作息时间设置,简单实用,可以满足正常的生活。
根据学校作息时间,可以得到需要打铃的时间如下表所示:
表2.1作息时间控制表
时间
事件
动作
8:
00
第一节课上课
铃响;延时20S
8:
45
第一节课下课
铃响;延时20S
8:
55
第二节课上课
铃响;延时20S
9:
40
第二节课下课
铃响;延时20S
10:
00
第三节课上课
铃响;延时20S
10:
45
第三节课下课
铃响;延时20S
10:
55
第四节课上课
铃响;延时20S
11:
40
第四节课下课
铃响;延时20S
13:
00
第五节课上课
铃响;延时20S
13:
45
第五节课下课
铃响;延时20S
13:
55
第六节课上课
铃响;延时20S
14:
40
第六节课下课
铃响;延时20S
14:
50
第七节课上课
铃响;延时20S
15:
35
第七节课下课
铃响;延时20S
15:
45
第八节课上课
铃响;延时20S
16:
30
第八节课下课
铃响;延时20S
16:
40
第九节课上课
铃响;延时20S
17:
25
第九节课下课
铃响;延时20S
17:
35
第十节课上课
铃响;延时20S
18:
20
第十节课下课
铃响;延时20S
2.4系统整体电路图
系统的整体的电路图如下图所示:
图2.3作息时间控制钟系统整体电路图
3作息时间控制钟软件设计
3.1总体介绍
硬件平台结构一旦确定,大的功能框架即形成。
软件在硬件平台上构筑,完成各部分硬件的控制和协调。
系统功能是由软硬件共同实现的,由于软件的可伸缩性,最终实现的系统功能可强可弱,差别可能很大。
因此,软件是本系统的灵魂。
软件采用模块化设计方法,不仅易于编程和调试,也可减小软件故障率和提高软件的可靠性。
同时,对软件进行全面测试也是检验错误排除故障的重要手段。
本程序用汇编语言设计。
3.2软件环境介绍:
KeiluVision2是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,使用接近于传统c语言的语法来开发,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,他还能嵌入汇编,您可以在关键的位置嵌入,使程序达到接近于汇编的工作效率。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全Windows界面,使您能在很短的时间内就能学会使用keilc51来开发您的单片机应用程序。
另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑,容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
3.3流程图介绍
软件设计以定时器T1、T2定时、内存读取、时钟显示、键盘扫描、报警程序为主程序。
在设计中利用单片机时钟计时集成电路完成计时的任务,并500ms向单片机发一个中断,中断子程序有时钟显示及时间比较,如比较相等,则说明作息时间已到,发出指令控制电铃开、关操作。
3.3.1系统主程序
根据控制钟的设计要求,设计的程序的主流程图如图所示:
开始
不相等
比较键值是否相等
不等
比较键值
图3.1主程序流程图流程图
程序如下:
TF2EQU0CFH;T2中断标志控制位
TR2EQU0CAH;T2启动/停止控制位
ET2EQU0ADH;T2允许中断控制位
PT2EQU0BDH;T2优先级控制位
RCAP2LEQU0CAH;T2自动重载低位
RCAP2HEQU0CBH;T2自动重载高位
TL2EQU0CCH;T2计数器低位
TH2EQU0CDH;T2计数器高位
I2cStartEQU55H;I2C开始标志
I2cStopEQU0AAH;I2C结束标志
SDAEQU0B2H;I2C数据线
SCLEQU0B3H;I2C时钟线
SHOW_CODEEQU80H;显示段码
SHOW_BITEQU0A0H;显示位码
KeyFlagEQU00H;按键标志位
S_FlashEQU01H;秒闪标志位
LED_FLAGEQU02H;LDE显示模式标志位
BeforKeyEQU22H;上次采样键值
NowKeyEQU23H;现在次采样键值
LS_SEQU24H;临时变量1
LS_MEQU25H;临时变量2
LS_HEQU26H;临时变量3
CLOCK_DATA0EQU27H;时钟秒
CLOCK_DATA1EQU28H;时钟分
CLOCK_DATA2EQU29H;时钟时
SHOW_MOUDEEQU2AH;显示模式
SHOW_PCEQU2BH;显示数据指针
RingCountEQU2CH;报警数据个数
ShowRingEQU2DH;显示报警数据地址
RINGDATAHEQU2EH;报警数据高位起始地址
RINGDATALEQU57H;报警数据低位起始地址
ORG0000H
MOVSP,#10H
SJMPSTART
ORG0001BH
AJMPINT_T1
ORG0002BH
CPLP3.5
CLRTF2
RETI
ORG00035H
START:
MOVTH2,#3CH;设置T2定时50ms
MOVTL2,#0B0H
MOVRCAP2H,#3CH
MOVRCAP2L,#0B0H
SETBPT2
SETBET2
MOVTMOD,#60H;设置T1定时500ms(T2中断10次,T1中断5次)
MOVTH1,#0FBH
MOVTL1,#0FBH
SETBET1
ACALLREAD_DATA
SETBEA
SETBTR2
SETBTR1
MOVCLOCK_DATA0,#0
MOVCLOCK_DATA1,#0
MOVCLOCK_DATA2,#12
SETBLED_FLAG
CLRP3.4
AGAIN:
MOVSHOW_MOUDE,#0;显示模式0
MOVSHOW_PC,#CLOCK_DATA0;显示时钟(传时钟地址指针)
ACALLDISPLAY;调用动态扫描子程序
ACALLCOMP_DATA;调用报警扫描子程序
MOVBeforKey,NowKey
ACALLGETKEY;调用键盘扫描子程序
MOVNowKey,A
CJNEA,BeforKey,AGAIN
CJNEA,#0,NEXT_KEY0
SETBKeyFlag
SJMPAGAIN
NEXT_KEY0:
JNBKeyFlag,AGAIN
CLRKeyFlag
CJNEA,#1,NEXT_KEY2
ACALLSetTimer;调用设置时钟子程序
SJMPAGAIN
NEXT_KEY2:
CJNEA,#2,AGAIN
ACALLSetRing;调用设置报警子程序
SJMPAGAIN;--------------------//主程序结束//
3.3.2系统数据读写子程序
系统中利用24C02存储系统数据,该芯片为单电源供电,工作电压范围为1.8-5.5V,低功耗CMOS技术,自定时写周期,页面写周期的典型值为2ms,具有硬件写保护。
通过串行I2C总线扩展技术对数据进行读写操作,节省了接口引脚数,只利用两根传输总线就可以实现全双工同步数据传送。
其程序流程图如下:
开始
读开始错误刷新24C02
数据读取结束
读取结束
未读完
是否读完
结束
图3.2数据读写子程序流程图
程序如下:
I2C_START:
;I2C开始
SETBSDA
SETBSCL
NOP
CLRSDA
NOP
CLRSCL
RET
I2C_STOP:
;I2C结束
CLRSDA
NOP
SETBSCL
NOP
SETBSDA
RET
I2C_SEND:
;I2C发送一个字节
MOVR7,#08
CLRC
SEND_BIT:
RLCA
MOVSDA,C
NOP
SETBSCL
NOP
CLRSCL
DJNZR7,SEND_BIT
SETBSDA
NOP
SETBSCL
NOP
CLRSCL
RET
I2C_RECEIVE:
;I2C接收一个字节
MOVR7,#08
RECEIVE_BIT:
SETBSCL
NOP
MOVC,SDA
RLCA
CLRSCL
DJNZR7,RECEIVE_BIT
SETBSDA
NOP
SETBSCL
NOP
CLRSCL
RET
READ_24C02:
;读24C02
ACALLI2C_START
MOVA,#0A0H
ACALLI2C_SEND
MOVA,R0
ACALLI2C_SEND
ACALLI2C_START
MOVA,#0A1H
ACALLI2C_SEND
ACALLI2C_RECEIVE
ACALLI2C_STOP
RET
WRITE_24C02:
;写24C02
ACALLI2C_START
MOVA,#0A0H
ACALLI2C_SEND
MOVA,R0
ACALLI2C_SEND
MOVA,R1
ACALLI2C_SEND
ACALLI2C_STOP
RET
READ_DATA:
;--------------------从24C02中读取数据更新内存
MOVR2,#10
READ_START_AGAIN:
;读开始标志位
MOVR0,#0
CLREA
ACALLREAD_24C02
SETBEA
CJNEA,#I2cSTART,READ_SUB
SJMPWRITE_STOP
READ_SUB:
DJNZR2,READ_START_AGAIN;读开始位错误刷新24C02
WRITE_STOP:
XRLA,#I2cSTART
JZREAD_NEXT1
MOVR0,#0
MOVR1,#I2cStart
CLREA
ACALLWRITE_24C02;写开始字节
SETBEA
MOVR7,#5
ACALLDelay1ms
MOVR0,#1
MOVR1,#I2cStop
CLREA
ACALLWRITE_24C02;写结束字节
SETBEA
MOVR7,#5
ACALLDelay1ms
READ_NEXT1:
MOVR0,#1;读数据地址;R1为间地址寻址寄存器
MOVR3,#0;读数据总数;R2为数据缓存器
READ_DATA_AGAIN:
CLREA
ACALLREAD_24C02;读高位
SETBEA
INCR0
CJNEA,#I2cStop,READ_NEXT2;判断是否是结束标志
SJMPREAD_EXIT
READ_NEXT2:
MOVR2,A
MOVA,#RINGDATAH
ADDA,R3
MOVR1,A
MOVA,R2
MOV@R1,A
CLREA
ACALLREAD_24C02;读低位
SETBEA
INCR0
MOVR2,A
MOVA,#RINGDATAL
ADDA,R3
MOVR1,A
MOVA,R2
MOV@R1,A
INCR3
CJNER3,#40,READ_DATA_AGAIN
READ_EXIT:
MOVRingCount,R3;更新报警数据个数
RET
3.3.3显示子程序
对多位LED显示器的动态显示,通常都是采用动态扫描的方法进行显示,即逐个循环点亮各位显示器。
这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮,但是由于间隔时间较短,且人眼具有视觉残留效应,看起来与全部显示器持续点亮一样。
为了实现LED显示器的动态扫描,除了要给显示器提供的输入之外,还要对显示器加位选择控制,这就是通常所说的段控和位控。
因此多位LED显示器接口电路需要有两个输出口,其中一个用于输出8位信号;另一个用于输出段控制信号。
其显示模式有五种:
0:
正常显示数据;1:
显示调试模式(0,1位闪烁);2:
显示调试模式(2,3位闪烁);3:
显示调试模式(4,5位闪烁);4:
显示特殊字符模式。
其程序流程图如下:
开始
A=0A=0
未完全显示
数码管
结束
图3.3显示子程序流程图
程序如下:
SHOW_NUMBER:
;段码
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DB40H
SHOW_NULL:
;空码
DB00H,38H,38H,3EH,37H,00H
SHOW_BIT_CODE:
;位码
DB0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH,0FEH
;------------------
DISPLAY:
;显示子程序
MOVR1,#6
SHOW_AGAIN:
MOVA,SHOW_MOUDE
XRLA,#4
JZSHOW_CHAR
MOVA,R1
ACALLGETCODE;调用得到位数据子程序
MOVDPTR,#SHOW_NUMBER
MOVCA,@A+DPTR
SJMPSHOW_TO_CODE
SHOW_CHAR:
;显示模式为4则显示字符NULL
MOVDPTR,#SHOW_NULL
MOVA,R1
DECA
MOVCA,@A+DPTR
SHOW_TO_CODE:
MOVSHOW_BIT,#0FFH;-------显示数据屏蔽
MOVSHOW_CODE,A
MOVA,R1
MOVDPTR,#SHOW_BIT_CODE-1
MOVCA,@A+DPTR
MOVSHOW_BIT,A
MOVR7,#1
ACALLDelay1ms
DJNZR1,SHOW_AGAIN
MOVSHOW_BIT,#0FFH;--------显示数据屏蔽
RET
Delay1ms:
;-----------延时1MS
MOVR5,#2
DELAY:
MOVR6,#0
DJNZR6,$
DJNZR5,DELAY
DJNZR7,Delay1ms
RET
GETCODE:
;得到位数据子程序
MOVB,#10
DECA
RLA
MOVDPTR,#FIND_BIT
JMP@A+DPTR
FIND_BIT:
;位散转
SJMPSHOW_0
SJMPSHOW_1
SJMPSHOW_2
SJMPSHOW_3
SJMPSHOW_4
SJMPSHOW_5
SHOW_0:
;得到位0数据
MOVR0,SHOW_MOUDE
CJNER0,#1,SHOW_LED_0
JBS_Fl
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 单片机 作息 时间 控制 系统 设计