单片机作息时间控制器设计方案.docx

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单片机作息时间控制器设计方案

单片机作息时间控制器设计方案

第1章总体方案设计

1.1设计要求

本课题要求以单片机为核心，设计一个具有定时和计数功能的智能化作息时间控制器，用于学校教学楼的时间控制，实现时间基准定时，并配合“启动”、“复位”等按键的操作，并按作息时间显示的内容要求有有以下功能：

（1）按作息时间接通/断开电铃；

（2）课间接通/断开播放音乐设备；

（3）时间的设置与值显示（显示的内容要求有时、分、秒各两位）

1.2优点及意义

本课题要求设计一个具有定时和计数功能的智能化作息时间控制器，用于学校教学楼的时间控制，实现时间基准定时。

数码管显示电路采用LED动态控制方式，显示时分秒。

按键电路控制定时计时。

闹铃指示电路控制铃声。

1.3系统硬件电路设计

本方案采用一种是用以STC89C52为核心,外加8位数码管，蜂鸣器，继电器和按键完成系统的设计要求。

系统硬件设计框图。

根据设计要求，确定系统的设计方案，图1-1为系统总体设计计框图。

硬件电路由6个部分组成，即单片机时钟电路、复位电路、键盘输入电路、LED数码管显示电路、蜂鸣器电路、继电器电路。

图1-1系统设计框图

1.4初步设计思路

（1）定义一组数表，存字形码

（2）定义4个数据缓冲区，对应4个数码管，将要显示的字符的偏移量存入。

通过查表指令从P1口输出。

（3）LED数码管通过驱动电路，显示相应的状态。

位选由P2口高四位产生，

（4）通过P3口接通继电器和蜂鸣器。

（5）系统设置3个按键，分别是选择键、时间加键、时间减键。

第2章硬件电路设计

2.1时钟电路设计

单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如图2-1所示。

图2-1时钟电路

电路中器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路参数。

电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，同时帮助晶振起振，通常取值范围在22±0.1PF，一般晶振为12MHZ，电容取22PF。

石英晶体选择12MHZ。

2.2复位电路设计

表2-2复位电路设计

单片机系统的复位电路在可以采用的是按钮式上电复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采22μF的电容值。

2.3键盘电路设计

为了减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，独立是键盘。

由于只要使用3个按键，按键分别接p2.7p2.6p2.5。

J6跳线帽短接,是按键按下是接通到地。

图2-3按键电路设计

2.4显示电路设计

根据显示器显示接口的驱动方式采用动态显示。

显示器的选择位接P2口高四位P2.0-P2.3。

用动态扫描的方法进行显示，即逐个循环点亮各位显示器,实现4位共阳极LED的动态显示。

每次显示完4位，就判断时间是否超出，若超出则修改。

图2-4显示电路设计

2.5继电器电路

图2-5继电器电路

通过与设定时间比较，相等时P3.5接通继电器，继电器常闭断开，常开闭合，蜂鸣器接通，开始响铃。

同时接通D2是LED灯点亮作为指示灯。

2.6I/O接口的分配

表2-1I/O借口分配表

PO

数码管显示

P3.7

蜂鸣器

P2.7

K1

P2.0

数码管位选

P2.6

K2

P2.1

数码管位选

P2.5

K3

P2.2

数码管位选

P3.5

继电器

P2.3

数码管位选

第3章应用软件设计

3.1主程序设计

作息时间控制器的基本功能就是时间显示，要准确定时，就使用了定时器T0,定时50ms，同时用R2做软件计数，计数20次。

完成1s定时。

在主程序中对定时器赋初值，数据缓冲区初始化，同时对显示子程序、按键子程序、时间修改子程序、和响铃子程序的一次循环调用。

图3-1主程序流程图

3.2子程序设计

3.2.1显示子程序

采用动态显示，通过P2口P2.0-P2.3实现显示器位的控制。

令P2=0F7H,开始时取第一位待显参数（缓存区30H单元中的数，字形码的偏移量），将位控数据输出到P2口，将30H单元中的数转换为段码送入P0口。

再取下一位位控数，缓存区指针加一，延时。

循环显示，显示4次后结束循环。

LED数码管显示流程图：

开始

位控信号给P2口

查表后待显字符给P0口

将秒显示与入后显示

直接显示

R0指向数据缓冲区30H

指针R0加1位控信号左移

R0是否大于34H

显示结束

位控指向第3位没

是否

否

是

图3-2显示程序流程图

3.2.2响铃子程序

每次显示完4位时间后，就依次和预设的时间进行比较，看是否相等，若相等则对P3.7置1，开始响铃，同时判断20s时间完成没。

当20s响铃完成后，对P3.7口置0，响铃结束。

开始

响铃

当前时间与设定比较

响铃20s完成

否

是

否是

图3-3响铃子程序流程图

3.2.3键盘扫描子程序

系统设计中需要用到3个按键。

按键个数少，采用独立式键盘可以节约硬件资源。

编程也相对简单一点。

当读取到有按键按下时，加上延时去抖动，防止误读。

开始

调用显示程序

延时去抖动

读键值

执行功能

返回

按键按下？

按键按下？

按键松开？

否

是

否

是

否

是

图3-4按键子程序流程图

第4章系统调试与性能分析

先按电路原理图把线连接好，通过STC软件下载好程序后就可以进行硬件调试了。

（1）开机显示时间

电源接通后按下开机键，单片机开始工作，时间显示为16：

09。

其中小时的个位下面的点的闪烁用来表示秒针的自加。

闪烁30次后系统默认1分钟，时钟自加1。

图4-1开机时间显示

（2）定时响铃

当时间到设定值时如16:

40,上课打铃开始，蜂鸣器发出20s的声音。

图4-2定时打铃上课

（3）播放音乐。

当时间到大课间时，系统就会播放音乐，这里用第2位LED的点亮来代替音乐的播放。

图4-3课间休息放音乐

（4）修改时间，按下S1键后根据按下的次数，会分别点亮左边LED6LED5LED4LED3

分别表示可以修改时间个4位。

图4-4修改时间

在按键修改时出现过一些小问题，如可以调出24点25点等不存在的时间，经过后续的修改，这些问题都得到了解决

第5章总结

2周的课程设计就有结束了，对与自己能设计出一个作息时间控制器，并且功能也都基本实现感到高兴。

但是设计的东西也还只是试验阶段，做出来用还是会有好多毛病的，比如说音乐，就是用了个led代替，并不会真正唱歌。

还有就是调时间的时候，我想调第4位的话，要按4次，还不可以连续按4次，按太快的话系统读取不到按键。

总的来说，真真使用还是有好多小毛病需要改进的。

同时通过这次课程设计，然我们对课程理论内容的一次复习和巩固，还让我们丰富了更多与该专业相关的其他知识，比如软件应用等，在摸索中学习，在摸索中成长，在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获，在真正设计之前我们做了相当丰富的准备，首先巩固一下课程理论，再一遍熟悉课程知识的构架，然后结合加以理论分析、总结，有了一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图之后才着手设计。

在设计程序时，我们不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；养成注释程序的好习惯是非常必要的，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也能为资料的保存和交流提供了方便；我觉得在设计课程过程中遇到问题是很正常，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题的课程设计又出错了。

除了对此次设计的准备工作之外，我们还学到了很多平时难得的东西，首先是团队协作，在这次设计当中，难免和同学产生观点和意见的分歧，以及分工明细、时间安排等不合理，通过这次设计，我们体会到了团结合作的重要性及力量之强大，还有让我们处理事情更加有条理，思路更加清晰明了了，发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都将受益于我在以后的学习、工作和生活中。

参考文献

[1]王迎旭等.单片机原理及及应用[M].2版.机械工业出版社，2012

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].3版.清华大学出版社，2010.

[3]戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例[M].清华大学出版社，2010

附录

附录A硬件电路原理图

附录B程序清单

ORG0000H

SJMPMAIN

ORG000BH

AJMPDVT0

ORG0030H

MAIN:

MOV30H,#09H

MOV31H,#00H

MOV32H,#06H

MOV33H,#01H

MOV34H,#7FH

MOV20H,#0FFH

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

SETBET0

SETBEA

MOVR3,#10

MOVR4,#60

MOVR5,#00

MOVR7,#2FH

MOVR2,#0FFH

SETBTR0

W1:

LCALLPAN

LCALLSHIJIAN

LCALLSHIJIAN1

LCALLLO

LCALLANJIAN

LJMPW1

DVT0:

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

DJNZR3,RTN

CPL20H.7

MOVR3,#10

DJNZR4,RTN

INC30H

MOVR4,#60

RTN:

RETI

LO:

MOVA,#00H;显示子程序

MOVP2,A

MOVA,#0FFH

MOVP0,A

MOVR0,#30H;指针指向数据缓冲区

MOVR1,#0F7H;数码管位控制

LOOP1:

MOVA,R1;位信号给p2点亮对应的位

MOVP2,A

MOVDPTR,#TABLE

MOVA,R0

CJNEA,#32H,LOOP4;判断R0是否指向第3位，若指向则将32H单元的数和20H单元数ANL后在显示

MOVA,@R0

MOVCA,@A+DPTR

ANLA,20H

SJMPLOOP5

LOOP4:

MOVA,@R0;不等于32H则跳转下来，将30H单元的数给A，后查表

MOVCA,@A+DPTR

LOOP5:

MOVP0,A;显示出来

LCALLDELY

INCR0;指针自加指向下一位

MOVA,R1

SETBC

RRCA

MOVR1,A

JCLOOP1;判读4次是否显示完成

RET

TABLE:

DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H

SHIJIAN:

MOVA,30H

CLRC

SUBBA,#0AH

JNZLP1

MOV30H,#00H

INC31H

MOVA,31H

CLRC

SUBBA,#06H

JNZLP1

MOV31H,#00H

INC32H

MOVA,33H

CLRC

SUBBA,#02H