可编程作息时间控制器设计Word下载.docx
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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AT89C51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。
2.2控制钟硬件设计
按系统框图分五个部分设计如下图2.2：
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。
2.3系统整体电路图
系统的整体的电路图如下图所示：
图2.3作息时间控制系统整体电路图
3.作息时间控制钟软件设计
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，如相等，作息时间已到，发出指令控制电铃开、关操作。
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
T1、T2
序
不相等
比较键值是否相等
不等
图3.1
3.2系统数据读写子程序
比较键值
主程序流程图流程图
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：
读开始
错误
刷新24C02
数据读取结束
读取结束
未读完
图3.2
是否读完
结束
数据读写子程序流程图
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
：
A=0A=0
未完全显示
数码管
图3.3
显示子程序流程图
3.4报警扫描子程序
通过扫描时钟与定时时间是否相同来控制电铃，其程序流程图如下：
未到时间
比较
图3.4
结束报警扫描子程序流程图
3.5
键盘扫描子程序
系统利用独立式键盘，作为系统的输入设备，可以实现对时钟的调整，以
及对响铃报警时间的设置，具有设计简单，方便，使用的特点。
其流程图如下：
键值相等
与键值1比较
与键值2比较
与键值3比较
与键值4比较
与键值5比较
与键值6比较
与键值7比较
与键值8比较
图3.5
键盘扫描子程序流程图
3.6设置时钟子程序：
利用键盘设置，通过模式左移右移来实现对时间的修改设置以及保存。
图3.6
3.7T1定时器中断子程序
设置时钟子程序流程图
主程序利用T1定时器的中断来修改时间值，同时修改秒闪状态、数码管的闪烁，同时修改响铃的状态，当响铃经过20S后断电。
其流程图如下：
A=1
判断数码管标志
未达到
判断是否达到满分满秒
图3.7T1定时器中断子程序流程图
4.软件仿真及系统调试
各电路功能模块的逐级测试，包括对：
键盘操作功能调试，声音输出功能调试，指示灯功能调试等。
本系统的软件系统很大，全部用汇编语言来编写，选当确认程序没问题时，通过proteus软件，把程序写入单片机来调试。
主要任务是检验实现的功能及其效果并校正数值。
根据实测数据，逐步校正数据，使测量结果更准确。
最终完成本次设计。
1.仿真开始显示时间12：
00：
00
2按下时钟设置/添加键进行时钟调节，按下左移/右移对应时——分——秒各位位，增加/减小进行时间调节。
3.按下闹钟设置/删除键进入闹钟设置，本设计可以记录40个闹铃时间，实现作息时间控制。
4.当达到闹铃时间时，扬声器发出声音，且提示灯亮。
5按键说明：
Ring_SetP1^0//时间设置
Time_SetP1^1//闹铃设置
Left_MoveP1^2//向左移动
AddP1^3//数据增加
SubP1^4//数据减小
Right_MoveP1^5//向右移动
ESCP1^6//取消
EnterP1^7//确定
5附录
5.1参考文献
[1].《增强型51单片机与仿真技术》肖金球、冯翼编著清华大学出版社2011.10
[2].《单片机应用技术》谭浩强主编清华大学出版社2011.2
[3].《单片机C语言程序设计实例100例》彭伟编著电子工业出版社2011.2
[4].《快速学通—51单片机C语言程序设计》李静、程安宇、陈卓编著人民邮电出版社2010.8
5.2主要元件列表
单片机AT89C52芯片
1片
存储器24C02芯片
七段数码管7SEG-MPX2-CC
3个
NPN三极管2N2222A
1个
驱动器7407
7个
直流-交流转换模块
按键BUTTON
8个
发光二极管LED-RED
4个
继电器RELAY
电阻R
5个
二极管1N4004
上拉电阻RESPACK-7
5.3源程序
#include"
AT89X52.H"
intrins.h"
#defineucharunsignedchar
#defineAddressWrite24C020xa0//24C02写
地址
#defineAddressRead24C020xa1//24C02读
ucharClockData[]={0,0,12};
//时钟数据ucharRingDataH[40];
//40个闹铃（时）
ucharRingDataL[40];
//40个闹铃（分）
ucharRingCount=0;
//闹铃总数
ucharcounter=0;
ucharI2cStartByte=0xaa;
//I2c开始标志字ucharI2cEndByte=0x55;
//I2c结束标志字ucharS_Ray_Flag=0;
//秒闪标志1
sbitS_Ray=P3^1;
//秒闪
sbits_ray=P3^0;
//秒闪标志2
sbitAlarm=P3^4;
//闹铃信号
sbitSDA=P3^2;
//I2CBUS数据
sbitSCL=P3^3;
//I2CBUS时钟
//------------T1中断，产生时钟------------voidTimer1（void）interrupt3using1
{
TH1=0x3c;
TL1=0xb0;
if（counter%10==0）
s_ray=~s_ray;
if（S_Ray_Flag）S_Ray=0;
elseS_Ray=~S_Ray;
}
if（counter==20）
counter=1;
if（ClockData[0]==59）
ClockData[0]=0;
if（ClockData[1]==59）
ClockData[1]=0;
if（ClockData[2]==23）
ClockData[2]=0;
elseClockData[2]++;
//时
elseClockData[1]++;
//分
elseClockData[0]++;
//秒
elsecounter++;
//---------BCD码转换成字形码的程序----------
ucharBCD_to_Grapheme（ucharData）
switch（Data）
case0:
return0x3f;
case1:
return0x06;
case2:
return0x5b;
case3:
return0x4f;
case4:
return0xe6;
case5:
return0xed;
case6:
return0xfd;
case7:
return0x07;
case8:
return0xff;
case9:
return0xef;
//-----------得到位地址的程序---------
ucharGetClockBit（ucharShowBit）
switch（ShowBit）
return0xdf;
return0xf7;
return0xfb;
return0xfe;
//-------延时count个ms的程序--------
voidDelay（ucharcount）
uchari;
while（count--）
for（i=0;
i<
123;
i++）
;
//----------动态扫描的程序-----------
voidDisplay（uchar*ShowAddress,uchar
FlagBit）
ucharShowBit;
ucharShow;
for（ShowBit=0;
ShowBit<
6;
ShowBit++）
if（FlagBit!
=5）
case
0:
Show=BCD_to_Grapheme（（*ShowAddress）%1
0）;
break;
1:
Show=BCD_to_Grapheme（（*ShowAddress）
/10）;
2:
Show=BCD_to_Grapheme（（*（ShowAddress
+1））%10）;
3:
+1））/10）;
4:
+2））%10）;
5:
+2））/10）;
P2=0xff;
switch（FlagBit）
P0=Show;
//设秒闪动
if（s_ray&
&
（ShowBit==0||ShowBit==1））P0=0x40;
elseP0=Show;
//设分闪动
（ShowBit==2||ShowBit==3））P0=0x40;
//设时闪动
（ShowBit==4||ShowBit==5））P0=0x40;
//调闹铃时的闪动
if（s_ray）P0=0x40;
//调闹铃时的显示
P0=*（ShowAddress+ShowBit）;
P2=GetClockBit（ShowBit）;
Delay
（1）;
//-------得到键盘值的程序-------
ucharGetKey（）
switch（P1）
case0xff:
return0;
case0xfe:
return1;
case0xfd:
return2;
case0xfb:
return3;
case0xf7:
return4;
case0xef:
return5;
case0xdf:
return6;
case0xbf:
return7;
case0x7f:
return8;
//--------定义I2C接口子程序---------
/*
I2C特殊字节定义
*/
voidI2cWait（）//等待
_nop_（）;
voidI2cStart（）//开始
SDA=1;
SCL=1;
I2cWait（）;
SDA=0;
SCL=0;
voidI2cStop（）//停止
voidI2cSendByte（ucharByteData）//发送{
8;
if（ByteData&
0x80）
else
ByteData<
<
=1;
ucharI2cReceiveByte（）//接收
ucharByteData=0;
if（SDA）ByteData++;
returnByteData;
//-------声明AT24C02的读写子程序------voidI2cWrite24C02（uchar
I2c24C02Addr,ucharI2c24C02Data）//写
I2cStart（）;
I2cSendByte（AddressWrite24C02）;
I2cSendByte（I2c24C02Addr）;
I2cSendByte（I2c24C02Data）;
I2cStop（）;
ucharI2cRead24C02（ucharI2c24C02Addr）//
读
ucharData;
I2cSendByte（AddressRead24C02）;
Data=I2cReceiveByte（）;
returnData;
//----------初始化24C02---------
voidInitializtion（void）
uchari,j;
ucharStartByte=I2cRead24C02（0）;
j=1;
if（StartByte==I2cStartByte）
40;
if（I2cRead24C02（j）==I2cEndByte）break;
RingDataH[i]=I2cRead24C02（j++）;
RingDataL[i]=I2cRead24C02（j++）;
RingCount++;
I2cWrite24C02（0,I2cStartByte）;
I2cWrite24C02（1,I2cEndByte）;
//---------排序的程序----------
voidTaxis（void）
uchari,j,t;
RingCount;
for（j=0;
j<
RingCount-i-1;
j++）
if（RingDataH[j]>
RingDataH[j+1]）
t=RingDataH[j];
RingDataH[j]=RingDataH[j+1];
RingDataH[j+1]=t;
t=RingDataL[j];
RingDataL[j]=RingDataL[j+1];
RingDataL[j+1]=t;
elseif（RingDataH[j]==RingDataH[j+1]）
if（RingDataL[j]>
RingDataL[j+1]）
//---------闹铃设置--------
voidControl_Ring_Set_Key（void）
uchar
Null[]={0x00,0x38,0x38,0x3e,0x37,0x00};
//"
Null"
的字形码
ucharShowRing[3];
ucharNowKey;
uchari,j=1;
ucharBeforKey=0xff;
ucharKeyCount=0;
ucharFlagBit=3;
ucharShowRingCount=0;
ucharcount1=0x40;
//无操作时的时间控制
ucharcount2=0xff;
//无操作时的时间控制
S_Ray_Flag=1;
ShowRing[0]=RingDataL[ShowRingCou
nt];
ShowRing[1]=RingDataH[ShowRingCou
ShowRing[2]=ShowRingCount;
while
（1）
if（RingCount==0）
Display（Null,5）;
Display（ShowRing,FlagBit）;
if（KeyCount==2）
KeyCount=0;
NowKey=GetKey（）;
if（NowKey!
=BeforKey）
count1=0x40;
count2=0xff;
switch（NowKey）
//增加一个闹
铃
if（RingCount!
=40&
FlagBit==4）
RingDataH[RingCount]=RingDataL[Rin
gCount]=0;
ShowRingCount=RingCount++;
RingDataH[0]=RingDataL[0]=0;
//删除一个闹
=0&
if（RingCount==1）
for（i=ShowRingCount;
RingDataH[i]=RingDataH[i+1];
RingDataL[i]=RingDataL[i+1];
RingDataH[i]=RingDataL[i]=0;
RingCount--;
if（RingCount==ShowRingCount）
ShowR
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