考勤机 设计文档格式.docx

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单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：

中央处理器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引角的多功能化，以及低电压底功耗。

1.1单片机基础知识

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

MVS-51系列或其兼容的单片机仍是美国INTEL公司于1980年推出的产品，于MVS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MVS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MVS-51单片机作为代表进行理论基础学习。

MVS-51系列单片机主要包括8031、8051、和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真试验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。

1.2单片机的应用领域

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：

◆在智能仪器表的应用

单片机具有体积小功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功能、频率、湿度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

◆在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无所不在。

◆在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

◆在计算机网络和通信领域中的应用

现代单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为计算机网络和通信设备间的应用提供了很好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

◆单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。

1.3单片机的发展趋势

单片机现在可以说百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但他们各具特色，护城互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：

◆微型单片机

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LED（液晶）驱动电路都集成在单一芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大，甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，好要求体积小。

现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

◆低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。

和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。

CMOS虽然功耗低，单由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。

所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

◆主流与多品种共存

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。

所以80C51占据了半壁江山。

而Microchip公司的PIC精简指令集合（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEX公司今年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场份额。

此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。

在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是一寸互补、相辅相成、共同发展的道路。

2方案设计及论证

2.1系统总体设计概述

智能IC卡考勤机的主要功能是检查和记录员工的出勤的状况。

本设计采用单片机AT89C52及其接口电路来实现考勤机功能。

为了使设计使用方便，操作方便，简单明了的输入输出设备是必不可少的，本设计采用4×

4键盘作为输入设备。

每个员工拥有一张带有自己身份号码的IC卡，操作者如要查询一个员工一段时间内的出勤情况便可以输入要查询员工的号码。

对应输入，显示输出系统采用了串口连接的方式，6个LED数码管在平时可以显示年、月、日，在操作者查询出勤情况时可以显示员工号码和对应的出勤状况。

24C256芯片作为智能IC卡考勤机的存储器，这样可以记录每个员工一段时间的出勤状况的，方便统计。

为了避免智能IC卡在工作时出现故障，使用了MAX813L芯片来实现“看门狗”功能，对系统进行时时检查，发现故障可以及时复位。

DS1302芯片为时钟芯片，芯片除了正常电源外还外接了一个备用电池，可以防止掉电丢失数据。

IC卡采用可反复使用十万次的SLE4442型号的IC卡。

系统总体框图如下：

图2.1-1硬件总体框图

2.2方案论证

智能IC卡考勤机的显示可以采用并行连接和串口连接，并行口占用大量引脚，串口连接的好处为节省引脚。

智能IC卡考勤机的时间现实使用了DS1302时钟芯片，用此芯片的好处为89C52单片机SLE4442IC卡插座存储系统DS1302时钟芯片看门狗电路显示系统4*4键盘掉电数据不丢失，可靠，安全。

单片机系统经常用于各种各样工作现场，在工作现场中存在着各种各样的干扰源，给系统的运行带来很多问题，使系统无法正常运行，甚至产生误操作，造成严重的事故．为了使智能IC卡考勤机能正常无误的工作，本设计采用MAX813L芯片作为了“看门狗”系统。

3硬件设计

3.1AT89C52的简介

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准的MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内臵通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。

全部支持12时钟和6时钟操作。

P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2分别包含128字节和256字节RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O口（可用于多机通信、I/O扩展或全双工UART）以及片内振荡器和时钟电路。

此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围（频率可降至0）。

可实现两个由软件选择的节电模式—空闲模式和掉电模式。

空闲模式冻结CPU，但RAM、定时器、串口和中断系统仍然工作。

掉电模式保存RAM的内容，但是冻结振荡器，导致所有其它的片内功能停止工作。

由于设计是静态的，时钟可停止而不会丢失用户数据。

运行可从时钟停止处恢复。

3.1.1主要性能参数

◆与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。

◆8K字节可重擦写Flash闪速存储器。

◆1000次擦写周期。

◆全静态操作：

0HZ-24HZ。

◆三级加密程序存储器。

◆256×

8字节内部RAM。

◆32个可编程I/O口线。

◆3个16位定时器。

◆8个中断源。

◆可编程串行UART通道。

◆低功耗空闲和掉电模式。

3．1.2功能特性概述

AT89C52提供以下标准功能：

8k字节FLASH闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位[1]。

3.1.3引脚定义

VSS：

地。

VCC：

电源；

提供掉电、空闲、正常工作电压。

P0.0～0.7：

P0口是开漏双向口，可以写为1使其状态为悬浮用作高阻输入。

P0也可以在访问外部程序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线，此时通过内部强上拉输出1。

P1.0～1.7：

P1口是带内部上拉的双向I/O口，向P1口写入1时，P1口被内部上拉为高电平，可用作输出口。

当作为输入脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉而输出电流。

P1口第二功能