自动打铃控制器资料.docx
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自动打铃控制器资料
第1章引言
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。
相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲:
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。
我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影!
它主要是作为控制部分的核心部件。
可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成。
还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。
顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。
因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。
它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。
现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上智能控制、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
今天我利用单片机控制学校的打铃系统,下面是我的设计思路
第2章设计要求
用单片机、数字温度传感器、实时时钟芯片、点阵液晶模块设计一个简易的自动打铃系统,系统工作时,在LCD显示器的第一行用16×16点阵的汉字显示“自动打铃系统”,第二行显示当前时间,第三行显示当前温度值,在随后的四行显示一页最近的打铃时间,即将要打铃的时间用黑底白字显示,如果该页的最后一个时间打过铃后,自动翻页,将下一页的4个打铃时间显示出来;用户可以通过按键修改当前时间或打铃时间;用户可以通过按指定键获知各键的功能。
总体设计思想
用TG12864B液晶模拟块设计一个简易的自动打铃系统,系统正常工作是,在LCD显示器的第一行用16*16的点阵的汉字显示“自动打铃系统”,第二行显示当前时间,第三行显示当前温度,在随后的四行显示一页的最近的打铃时间,即将要打铃的时间用黑底白字显示,如果该页的最后一个时间打过铃后,自动翻页,将下一个的4个打铃时间显示出来;用户可以通过按键修改当前时间或打铃时间。
利用KDOWN键进入HELP功能;打铃时用音乐声代替。
第3章硬件电路设计
分析:
自动打铃系统的本质就是电子钟,如果当前的时间与打铃时间相同,就控制蜂鸣器发出打铃声。
虽然利用单片机本身的定时器也能够实现走时功能,但精度不够高,程序也比较复杂,而实时时钟芯片PCF8563能够轻松的解决以上问题。
由于打铃时间可能多达数十个,如果用户设置完打铃时间后将其保存在片内RAM中,一旦断电或重新启动,打铃时间又必须重新设置,为此可利用串行E²PROM器件24C02来保存打铃时间。
另外用4个按键来设置当前时间和打铃时间。
系统正常工作时,按KDOWN键进入帮助菜单;按KSET键进入当前时间的设置,长按KSET键则进入打铃时间的设置;进入设置方式后,按KSET键移动光标,用黑底白字指示当前正在修改的时、分、秒,KINC,KDEC键分别对当前的修改对象加、减1,如果是修改的打铃时间,用KDOWN键对下一个打铃时间进行设置,长按KSET键退出当前时间或打铃时间的设置方式,回到正常状态。
电子钟是一个以“分”,“秒”显示于人的视觉器官的计时装置。
它的计时周期为24小时,显示满刻度为23时59分59秒,另外应有校时功能和一些显示星期、报时、停电查看时间等附加功能。
因此,一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”,“分”,“秒”,“星期”计数器、校时电路、报时电路和振荡器组成。
干电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒、星期”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路组成。
秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。
将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计。
每累计24小时,发出一个“星期脉冲”信号,该信号将被送到“星期计数器”,“星期计数器” 采用7进制计时器,可实现对一周7天的累计。
译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、“星期”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过七位LED七段显示器显示出来。
整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时。
校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”、“星期”显示数字进行校对调整的。
晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。
在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。
高级的精度更高。
有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)
晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Hz的方波信号,此外还有一校正电容可以对温度进行补偿,以提高频率准确度和稳定度,使稳定度优于10-4,可保证数字钟的走时准确及稳定,下面我画出硬件电路图
硬件电路图
3.1PCB图
PCB电路图
3.2程序流程图
3.3程序清单
文件I2C.C的清单如下:
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#definedelay1us()_nop_()
#definedelay5us()_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_()
sbitSDA=P1^7;//P1.1模拟I2C总线的SDA
sbitSCL=P1^6;//P1.0模拟I2C总线的SCL
bitack_mk;//应答标志位,有应答为1,无应答为0
voidStart()/始信号/产生起
{
SDA=1;//将SDA、SCL置为1
SCL=1;
delay5us();//起始条件建立时间大于4.7us,故延时5us
SDA=0;//SCL为高时,SDA由高变低,发送起始信号
delay5us();//延时5us
SCL=0;//SCL变低,准备发送或接收数据
}
voidStop()//产生停止信号
{
SDA=0;//将SDA清0,SCL置1
SCL=1;
delay5us();//结束条件建立时间大于4.7us,所以延时5us
SDA=1;//当SCL为高电平时,SDA由低变高,产生结束信号
delay5us();//延时5us
SCL=0;
}
voidAck(void)//产生应答信号
{
SDA=0;//SDA先清0,发应答信号
SCL=1;//SCL由低变高,产生一个时钟
delay5us();//延时5us
SCL=0;//时钟线SCL恢复到低电平,以便继续接收
}
voidNAck(void)//产生非应答信号
{
SDA=1;//SDA先置1,发非应答信号
SCL=1;//SCL由低变高,产生一个时钟
delay5us();//延时5us
SCL=0;//时钟线SCL清恢复到低电平,以便继续接收
}
voidSendByte(ucharc)//向I2C总线发送一个字节
{
ucharn;
for(n=0;n<8;n++)//一字节为8位,循环8次
{
if(c&0x80)SDA=1;//根据发送位将数据线SDA置为1或清0
elseSDA=0;
SCL=1;//置SCL为高,通知被控从机开始接收数据位
delay5us();//延时5us
SCL=0;//SCL变低电平,准备发送下一位数据
c=c<<1;//将下一位要发送的数据移到最高位,先高后低
}
delay5us();//延时5us
SDA=1;//一字节发送完后释放数据线,准备接收应答位
delay5us();
SCL=1;//SCL由低变高,产生一个时钟,读取SDA的状态
delay5us();//延时5us
if(SDA==1)
ack_mk=0;//如果SDA=1,则发送失败,将ack_mk清0
else
ack_mk=1;//否则发送成功,将ack_mk置1
SCL=0;//SCL变低
}
ucharRcvByte()//接收一个字节
{
ucharc;
ucharn;
for(n=0;n<8;n++)//一字节为8位,循环8次
{SDA=1;//置数据线SDA为输入方式,进入接收方式
SCL=1;//SCL由低变高,产生一个时钟
if(SDA==0)//根据数据线SDA的状态,将c的最高位清0或置1
c=c&0x7f;
else
c=c|0x80;
c=_crol_(c,1);//将c循环左移一位,先接收高位,后接收低位
SCL=0;//时钟线SCL清0
}
return(c);
}
/*从指定器的的子地址开始写入多个字节*/
bitISendStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno)
{
uchari;
Start();//启动总线
SendByte(sla);/*发送器件地址*/
if(ack_mk==0)return(0);
SendByte(suba);/*发送器件子地址*/
if(ack_mk==0)return(0);
for(i=0;i{
SendByte(*s);/*发送数据*/
if(ack_mk==0)return(0);
s++;
}
Stop();/*结束总线*/
return
(1);
}
/*从指定器的的子地址开始读取多个字节*/
bitIRcvStr(ucharsla,ucharsuba,uchar*s,ucharno)
{
uchari;
Start();/*启动总线*/
SendByte(sla);/*发送器件地址*/
if(ack_mk==0)return(0);
SendByte(suba);/*发送器件子地址*/
if(ack_mk==0)return(0);
Start();
SendByte(sla+1);
if(ack_mk==0)return(0);
for(i=0;i{
*s=RcvByte();/*发送数据*/
Ack();/*发送就答位*/
s++;
}
*s=RcvByte();
NAck();/*发送非应位*/
Stop();/*结束总线*/
return
(1);
}
文件LCD12864IO.C的清单如下:
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitLCD_RST=P3^7;//液晶屏复位脚定义
sbitDI=P3^4;//DI引脚定义
sbitRW=P3^5;//RW引脚定义
sbitCS=P3^3;//片选信号定义
sbitEN=P3^6;//使能信号定义
sbitRDY=P0^7;//对应状态信息中的BF位
sfrLCD=0x80;//P0口作为数据口
#defineLCD_DISPON0x3f//打开LCD显示
#defineLCD_STARTROW0xc0
//设置起始行,可用LCD_STARTROW+x设置起始行(x<64)
#defineLCD_ADDRSTRY0xb8
//页起始地址,可用LCD_ADDRSTRX+x设置当前页(x<8)
#defineLCD_ADDRSTRX0x40
//列起始地址,可用LCD_ADDRSTRY+x设置当前列(x<64)
#defineCS10//左半屏选择
#defineCS21//右半屏选择
//命令字cmd送左半屏(port=0)/右半屏(port=1)命令口
voidLCD_WrCmd(bitport,ucharcmd)
{EN=0;
CS=port;
DI=0;//选择命令寄存器
RW=0;
EN=1;
LCD=cmd;//命令码送总线
EN=0;
}
//数据wrdata送左半屏(port=0)/右半屏(port=1)数据口
voidLCD_WrDat(bitport,ucharwrdata)
{EN=0;
CS=port;
DI=1;//选择命令寄存器
RW=0;
EN=1;
LCD=wrdata;//命令码送总线
EN=0;
}
//以filldata充填液晶屏
voidLCD_DispFill(ucharfilldata)
{ucharx,y;
LCD_WrCmd(CS1,LCD_STARTROW);//设置左半屏显示起始行为0
LCD_WrCmd(CS2,LCD_STARTROW);//设置右半屏显示起始行为0
for(y=0;y<8;y++)//循环充填8页
{LCD_WrCmd(CS1,LCD_ADDRSTRY+y);//设置左半屏页地址
LCD_WrCmd(CS1,LCD_ADDRSTRX);//设置左半屏列地址
LCD_WrCmd(CS2,LCD_ADDRSTRY+y);//设置右半屏页地址
LCD_WrCmd(CS2,LCD_ADDRSTRX);//设置右半屏列地址
for(x=0;x<64;x++)//充填每页的64个单元(列)
{LCD_WrDat(CS1,filldata);
LCD_WrDat(CS2,filldata);
}
}
}
//液晶模块初始化
voidLCD_DispIni(void)
{uinti;
LCD_RST=0;//复位驱动芯片
for(i=0;i<500;i++);
LCD_RST=1;
LCD_WrCmd(CS1,LCD_DISPON);//打开显示
LCD_WrCmd(CS1,LCD_STARTROW);//设置显示起始行为0
LCD_WrCmd(CS2,LCD_DISPON);
LCD_WrCmd(CS2,LCD_STARTROW);
LCD_DispFill(00);//清屏
LCD_WrCmd(CS1,LCD_ADDRSTRY+0);//设置页(字符行)地址
LCD_WrCmd(CS1,LCD_ADDRSTRX+0);//设置列地址
LCD_WrCmd(CS2,LCD_ADDRSTRY+0);
LCD_WrCmd(CS2,LCD_ADDRSTRX+0);
}
//在液晶屏的cy(0-7)行、cx(0-15)列显示字符dispdata
voidLCD_DispChar(bitcolor,ucharcy,ucharcx,chardispdata)
{ucharcode*pch;
uchari;
bitport;
cy=cy&0x07;//参数过滤
cx=cx&0x0f;
pch=&ASCII_TAB[(dispdata-0X20)*5];//指向字符起始列的点阵码
if((cx&0x08)==0)//列号cx<8,在左半屏显示
{port=CS1;
i=cx<<3;
}
else
{port=CS2;
i=(cx&0x07)<<3;
}
LCD_WrCmd(port,LCD_ADDRSTRX+i);//设置当前列地址
LCD_WrCmd(port,LCD_ADDRSTRY+cy);//设置当前页地址
for(i=0;i<5;i++);//延时
if(color==0)
LCD_WrDat(port,0x00);//显示一列空格
else
LCD_WrDat(port,0xff);//显示一列空格
for(i=0;i<5;i++)//送出字符的5列点阵码
{if(color==0)
LCD_WrDat(port,*pch);
else
LCD_WrDat(port,~*pch);
pch++;
}
if(color==0)
LCD_WrDat(port,0x00);//显示一列空格
else
LCD_WrDat(port,0xff);//显示一列空格
for(i=0;i<5;i++);
if(color==0)
LCD_WrDat(port,0x00);//显示一列空格
else
LCD_WrDat(port,0xff);//显示一列空格
}
//在液晶屏的cy(0-7)行、cx(0-15)列显示字符disp_str
voidLCD_DispStr(bitcolor,ucharcy,ucharcx,char*disp_str)
{while(*disp_str!
='\0')
{cy=cy&0x07;//参数过滤
cx=cx&0x0f;
LCD_DispChar(color,cy,cx,*disp_str);//显示字符
disp_str++;//指向下一字符数据
cx++;
if(cx>15)cy++;//指向下一显示行
}
}
//在液晶屏的cy(0-3)行、cx(0-7)列显示汉字字符dispdata
voidLCD_DispHZ(ucharcy,ucharcx,uchardispdata)
{ucharcode*pdat;
uchari,s,page;
bitport;
cy=cy&0x03;//参数过滤
cx=cx&0x07;
pdat=&HZTAB[dispdata*32];
if((cx&0x04)==0)//如果在左半屏显示
{port=0;
s=cx<<4;//求出该汉字在屏幕上的起始列
}
else//在右半屏上显示
{port=1;
s=(cx<<4)-64;//求出该汉字在屏幕上的起始列
}
for(page=0;page<2;page++)//每个汉字2页
{LCD_WrCmd(port,LCD_ADDRSTRX+s);//设置当前列地址
LCD_WrCmd(port,LCD_ADDRSTRY+(cy<<1)+page);//设置当前页地址
for(i=0;i<5;i++);
for(i=0;i<16;i++)//每个汉字16列
{LCD_WrDat(port,*pdat);//发送数据
pdat++;
}
for(i=0;i<5;i++);
}
}
//在液晶屏的cy(0-3)行、cx(0-7)列显示汉字字符串disp_str
voidLCD_DispHZStr(ucharcy,ucharcx,uchar*disp_str)
{while(*disp_str!
=0xff)
{cy=cy&0x03;//参数过滤
cx=cx&0x07;
LCD_DispHZ(cy,cx,*disp_str);//显示汉字
disp_str++;//指向下一汉字
cx++;//列号加1
if(cx>7)
{cy++;//指向下一显示行
cx=0;
}
}
}
voidHelp(void)
{
Help2();
while
(1)
{k=GetKey();
if(k==KINC)
{
m++;
if(m%2==0)
{
Help2();
}
else
{
Help1();
}
}
elseif(k==KDOWN)
{
break;
}
}
}
bitreset(void)//初始化DS18B20
{biterr;
DQ=0;//在数据线上产生600us的低电平
delay15(40);
DQ=1;//数据线拉高
delay15(4);//延时60us
err=DQ;//读取数据线状态,err=0:
复位成功
delay15(18);//err=1:
复位失败
return(err);
}
voidwrbyte(uchard)//向DS18B20写入一个字节
{uchari;
dat=d;
for(i=8;i>0;i--)//循环写8位(先低位,后高位)
{DQ=0;//产生15us的负脉冲
delay15
(1);
DQ=dat0;//将当前数据位送数据线
dat=dat>>1;//将下一位要写入的数据移到最低位
delay15
(1);//延时15us
DQ=1;//数据线拉高,为写入下一位做准备
}
}
ucharrdbyte(void)//从DS18B20读取一个字节
{uchari;
dat=0;//读出数据初值为0
for(i=8;i>0;i--)//循环读8位(先低位,后高位)
{dat=dat>>1;//读出数据先右移一位
DQ=0;//产生1us的负脉冲
_nop_();
DQ=1;//数据总线拉高
delay15
(1);//延时15us
dat7=DQ;//读取数据
dela