自动打铃控制器.docx
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自动打铃控制器
课程设计
课程单片机原理及应用课程设计
题目自动打铃控制器
院系电子科学学院
专业班级
学生姓名
学生学号
指导教师
2011年3月18日
1引言2
2设计要求3
2.1总体设计思想
3.硬件电路设计思想.
3.1PCB图
4.程序流程图
5.
3
3
5
5
程序清单6
6元器件明细表26
7.调试过程27
8.参考文献27
1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
2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16X16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。
2.1总体设计思想
用TG12864B®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KDOW键进入HELP功能；打铃时用音乐声代替。
3.硬件电路设计思想
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KDOW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KDOW/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，见附录1。
3.1PCB图
见附录2。
4.程序流程图
（开始）
初始化PCF8563
允许定是、报警中断
写入当前时间显示当前温度显示1页最近打铃时间确定下一个要打铃的时间将其设为PCF8563的报警时间
将其以黑—
是否结束?
文件I2C.C的清单如下:
#inelude
#ineludevintrins.h>
#defineucharunsignedchar
#definedelay1us（）_nop_（）
#definedelay5us（）_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）;_nop_（）
sbitSDA=PM7;//P1.1模拟I2C总线的SDA
sbitSCL=P1A6;//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
起始条件建立时间大于4.7us,故延时5us
//SCL为高时，SDA由高变低，发送起始信号延时5us
//SCL变低，准备发送或接收数据
voidStop（）//产生停止信号
{
SDA=0;//将SDA青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）
{
SDA=1;//SDASCL=1;//SCLdelay5us（）;
//产生非应答信号
先置1，发非应答信号
由低变高，产生一个时钟//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;
//一字节为8位，循环8次
//根据发送位将数据线SDA置为1或清0
置SCL为高，通知被控从机开始接收数据位延时5us
变低电平，准备发送下一位数据将下一位要发送的数据移到最高位,先高后低
延时5us一字节发送完后释放数据线，准备接收应答位
由低变高，产生一个时钟，读取SDA的状态延时5us
//如果SDA=1则发送失败，将ack_mk清0
否则发送成功，将ack_mk置1
SCL=0;//SCL变低
}
ucharRcvByte（）{
ucharc;
//接收一个字节
ucharn;
for（n=0;n<8;n++）
{SDA=1;//
//一字节为8位，循环8次
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）
c=c&0x7f;
//根据数据线SDA勺状态，将c的最高位清0或置1
else
c=c|0x80;
c=_crol_（c,1）;//SCL=0;//
将c循环左移一位，先接收高位,后接收低位
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;
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;
发送数据*/发送就答位*/
发送非应位*/
结束总线*/
for（i=0;i{
*s=RcvByte（）;/*
Ack（）;/*s++;
}
*s=RcvByte（）;
NAck（）;/*
Stop（）;/*
return
（1）;
文件LCD12864IO.C的清单如下:
#inelude
#ineludevintrins.h>
#include
#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint
sbitLCD_RST=P3A7;//液晶屏复位脚定义
sbitDI=P3A4;//DI引脚定义
sbitRW=P3A5;〃RW引脚定义
sbitCS=P3A3;//片选信号定义
sbitEN=P3A6;//使能信号定义
sbitRDY=P0A7;//对应状态信息中的BF位
sfr_LCD=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+置起始行（x<64）
#defineLCD_ADDRSTRYxb8
//页起始地址，可用LCD_ADDRSTRX设置当前页（x<8）
#defineLCD_ADDRSTRXx40
//列起始地址，可用LCD_ADDRSTRY设置当前列（x<64）#defineCS10//左半屏选择
#defineCS21//右半屏选择
//命令字emd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丄CD_STARTROW）设置左半屏显示起始行为0
循环充填8页
设置左半屏页地址
设置左半屏列地址
设置右半屏页地址设置右半屏列地址
LCD_WrCmd（CS2,LCD_STARTR0W）设置右半屏显示起始行为0
for（y=0;y<8;y++）//
{LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRY+y）;//LCD_WrCmd（CS1,LCD_ADDRSTRX）;//LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRY+y）;//LCD_WrCmd（CS2,LCD_ADDRSTRX）;//
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
//显示一列空格
//显示一列空格
//显示一列空格
//显示一列空格
{if（color==0）
LCD_WrDat（port,*pch）;
else
LCD_WrDat（port,~*pch）;
pch++;
}
if（color==0）
LCD_WrDat（port,0x00）;else
LCD_WrDat（port,0xff）;
for（i=0;i<5;i++）;
if（color==0）
LCD_WrDat（port,0x00）;
else
LCD_WrDat（port,0xff）;
}
//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dispdatavoidLCD_DispHZ（ucharcy,ucharcx,uchardispdata）
{ucharcode*pdat;
uchari,s,page;
bitport;
cy=cy&0x03;//参数过滤
cx=cx&0x07;
//如果在左半屏显示
if（（cx&0x04）==0）{port=0;
s=cx<<4;
pdat=&HZTAB[dispdata*32];
{port=1;
s=（cx<<4）-64;
//求出该汉字在屏幕上的起始列
}
else
//求出该汉字在屏幕上的起始列
//在右半屏上显示
}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_strvoidLCD_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1if（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）//{uchari;
dat=d;
for（i=8;i>0;i--）
{DQ=0;delay15
（1）;
DQ=dat0;dat=dat>>1;delay15
（1）;
DQ=1;
}
}
向DS18B2C写入一个字节
//循环写8位（先低位，后高位）//产生15us的负脉冲
//将当前数据位送数据线
//将下一位要写入的数据移到最低位
//延时15us
//数据线拉高，为写入下一位做准备
ucharrdbyte（void）//
{uchari;
dat=0;
for（i=8;i>0;i--）
{dat=dat>>1;
DQ=0;//
_nop_（）;
DQ=1;delay15
（1）;//dat7=DQ;delay15（4）;//}return（dat）;
从DS18B20读取一个字节
//读出数据初值为0
//循环读8位（先低位，后高位）
//读出数据先右移一位
产生1us的负脉冲
//数据总线拉高
延时15us
//读取数据
延时，为读下一位做准备
voidlate（）//延时700ms
{uchari;
for（i=0;i<200;i++）delay15（200）;
}
voidgettemp（void）
{inttemp;ucharzf;ucharh,l;reset（）;wrbyte（0xcc）;wrbyte（0x44）;
//复位所有DS18B20//跳过ROM
//启动所有DS18B20专换
zf=0;
if（temp<0）
{zf=1;
temp=-temp;
求出温度的小数
//求出百位
//求出十位
//求出个位
late（）;reset（）;wrbyte（0xcc）;wrbyte（0xbe）;l=rdbyte（）;h=rdbyte（）;temp=h*256+l;
//延时750ms
//复位
//发跳过ROM命令
//发读暂存器命令
//读取温度低字节、高字节
//如果温度在0度以下//置负数标志//求补
}
dbuf[4]=dp[temp&0x0f]+0x30;//temp=temp>>4;
dbuf[0]=temp/100+0x30;
temp=temp%100;dbuf[1]=temp
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