作息时间控制器 1.docx
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作息时间控制器1
河南理工大学
单片机课程设计报告
作息时间控制器
姓名：
张春娟
学号：
320319332320
专业班级：
09级电气工程及其自动化
指导老师：
张宏伟
所在学院：
河南理工大学成人教育学院
2009年9月16日
摘要
本设计是基于AT89S52单片机的基本功能实现作息时间控制功能，采用了4位七段数码管，扫描键盘，蜂鸣器和相应的电路对当前时间以及定时时间的控制，并在设定的时间进行提醒。
本设计使用单片机内的定时器实现计时功能，利用按键分别控制切换当前时间和定时时间、小时+1、分钟+1以及关闭蜂鸣器。
试验采用了一个七段LED数码管显示时间，采用一个蜂鸣器进行到时提醒，一个发光二极管闪烁计秒。
本设计由2个30p的电容和一个11.0592MHz的晶振构成时钟电路，由一个按键和10uF电容构成上电加按钮复位，单片机、时钟电路和复位电路共同构成单片机最小系统。
数码管采用共阴极接法由P0口输出字形，P2口中的高四位输出段选。
P1.0~1.3接入按键对时间按进行操作，由P1.4连接发光二极管闪烁读秒，9013驱动蜂鸣器并由P1.5进行控制。
通过对硬件电路的设计和PROTEUS的仿真，本设计基本实现了：
1.使用4位七段显示器来显示现在的时间，显示格式为“时分”，由LED闪动作为秒计数表示。
2.可以设定作息时间，并进行到时提示。
3.能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。
4.可以设置现在的时间及显示定时设置时间。
由于单片机的集成度高、功能强、通用性好、体积小巧、重量轻、能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便，使单片机迅速得到了推广应用，所以学好单片机对我们以后的学习和工作有着至关重要的作用。
摘要1
1.概述3
1.1单片机的基本概念5
1.2设计任务及要求5
1.3设计思路5
2.系统总体方案及硬件设计6
2.1系统的总体设计方案6
2.2各模块功能介绍6
2.3各部分电路的硬件设计7
2.3.1时钟电路7
2.3.2复位电路8
2.3.3按键控制电路8
2.3.4读秒指示电路9
2.3.5提醒模块电路9
2.3.6显示模块电路10
3.软件设计11
3.1程序的总流程图11
3.2按键功能子程序流程图12
3.3参数计算12
4．PROTEUS仿真13
4.1仿真过程13
5.课程设计体会15
参考文献17
附录一程序18
附录二PROTEUS图24
1.概述
1.1单片机的基本概念
单片机是一种特殊的计算机，它是在一块半导体芯片上集成了CPU、存储器RAM、ROM以及输入输出接口电路，这种芯片习惯上被称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机一词是早期SingleChipMicrocomputer（SCM）的直译，它忠实的反映了早期单片机的形态和本质。
随后，按照面向对象、突出控制功能的要求，在片内集成了许多外围电路及外设接口，如定时器/计数器、串行通信控制器等，部分单片机还集成有A/D、D/A装换器和PMW功能。
在硬件结构、指令系统和I/O等设计上有充分考虑了控制的需要，为控制提供了有效的手段，土坯了传统意义上的计算机结构，发展成Micro-controller的体系结构，因此，目前国外已普遍称之为微型控制器MCU（Micro-controllerUnit），并以此与微型处理器相区别。
1987年以后，它又被一些大的半导体器件公司命名为嵌入式控制器（EmbeddedController）。
因采用嵌入技术，即在一片芯片上除了集成CPU外，还嵌入了RAM/ROM或各种I/O功能。
微型计算机的硬件部分是由CPU、存储器、定时器/计数器、并行输入/输出接口电路、中断控制器等大规模IC芯片安装在一个电路板上，加上键盘、显示器等构成的。
典型的单片机的结构如图1所示。
图1（a）AT89S52的PROTUES示意图1
图1（b）单片机的结构示意图
1.2设计任务及要求
（1）设计制作一个单片机数字钟及控制电路。
（2）使用4位七段显示器来显示现在的时间。
显示格式为“时分”，由LED闪动作为秒计数表示。
（3）可以设定作息时间，并进行到时提示。
（4）能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。
（5）可以设置现在的时间及显示定时设置时间。
1.3设计思路
本设计采用单片机的P0口作为字形输出口，由内部定时器/计数器T0作为计时器，以P2口作为段选，连接七段共阴数码管进行时间显示。
通过设置4个按钮分别实现对当前时间和定时时间的切换、对小时加一、对分钟加一以及关闭蜂鸣器的功能。
通过P1口连接蜂鸣器实现定时提醒的功能。
2.系统总体方案及硬件设计
2.1系统的总体设计方案
图2设计原理框图
本设计采用AT89S52单片机为核心，加上复位电路和时钟电路组成最小系统，在外部连接读秒指示、提醒模块、按键控制以及显示模块，共同实现作息时间控制的基本功能，如图2所示。
2.2各模块功能介绍
读秒指示由单片机输出端连接发光二极管组成，可以实现闪烁计秒功能，即两次闪烁之间间隔一秒。
提醒模块由单片机的输出端驱动蜂鸣器，实现到时提醒的功能。
其中由三极管驱动蜂鸣器，单片机的输出连接三极管的基极。
显示模块采用一个七段共阴数码管，由单片机的P0口输出字形，P2口输出段选信号，用以显示当前时间与定时时间。
按键控制部分使用了4各按键连接单片机的输出口，用以对当前时间和定时时间的切换、小时加一、分钟加一和关闭蜂鸣器。
2.3各部分电路的硬件设计
以下介绍各个部分的电路设计。
2.3.1时钟电路
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反响放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上接外接时钟源即可构成时钟电路，如图3所示。
图3时钟电路
参数选取：
C1，C2对频率有微调作用，当外接晶振时，C1和C2通常选取10~30pF，当外接陶瓷振荡器时，C1和C2的典型值约为20~50pF。
振荡频率范围一般是1.2~12MHz
2.3.2复位电路
图4复位电路
复位电路采用上电+按钮电平复位，其中电阻的选取R1约为0.2k左右R2约为1k左右。
保证加载RST引脚上的高电平持续两个机器周期，才能使单片机有效地复位如图4所示。
2.3.3按键控制电路
图5按键控制电路
本设计中采用了4个按键进行控制，P1.0-P1.3置为低电平，当按键按下后，相应的端口变为高电平，单片机执行相应的动作。
按键一为时钟与当前时间的切换键，按键二位分钟加一，按键三为小时加一，按键四为蜂鸣器的关闭按钮。
如图5所示。
2.3.4读秒指示电路
图6读秒指示电路
由P1.4口连接发光二极管接地构成读秒指示电路，由程序实现P1.4端口每秒取反，即一秒输出高电平下一秒输出低电平依次循环，二极管亮一秒，暗一秒从而实现读秒功能。
2.3.5提醒模块电路
图7提醒模块电路
提醒模块如图7所示，其中三极管基极连接P1.5，当定时时间与当前时间相同时，P1.5由低电平变为高电平，蜂鸣器工作，实现到时提醒功能。
2.3.6显示模块电路
图8显示模块电路
显示模块由排阻和七段共阴数码管组成，采用动态显示，当要显示信息时，由P0口输出字形段码的低电平，P2口仅一位输出低电平，其余输出高电平，将要显示的字符在LED上显示出来。
在这种显示电路中，一个字位一个字位地轮流点亮各LED，每一个字位停留1ms左右，由于人的视觉暂留，不会察觉有闪烁现象。
这种显示电路简化了硬件线路，降低了成本。
3.软件设计
3.1程序的总流程图
图9程序总流程图
3.2按键功能子程序流程图
该程序除了包括按键功能子程序外，还包括蜂鸣器子程序、显示程序以及延时程序等。
按键功能的流程图如图10所示。
图10按键功能程序流程图
3.3参数计算
计时部分采用了计时器T0，方式一，50ms中断一次，中断20次即为1s，计数器初值的计算应为
4．PROTEUS仿真
4.1仿真过程
做好电路与程序后，通过编译软件编译后倒入单片机中即可进行仿真（由于软件问题并未在图中做出复位）。
第一步，图中发光二极管闪烁发光，未到定时时间，三极管基极为低电平，蜂鸣器不工作。
如图11所示。
第二步，测试各个按键功能，小时加一、分钟加一以及切换当前时间和定时时间均无问题。
第三步，图中已到定时时间，发光二极管闪烁，三极管基极为高电平，蜂鸣器工作。
如图12所示。
第四步，由于蜂鸣器开启之后未增加关闭功能，防止使用者未听到蜂鸣器提醒或无视其存在，故增加一按键关闭蜂鸣器，关闭之后三极管基极为低电平，蜂鸣器停止工作。
如图13所示。
图11仿真过程1
图12仿真过程2
图13仿真过程3
5.课程设计体会
两个星期的课程设计结束了，从中我们学到了很多东西且感悟良多,体会到了课本联系实际,学以至用,设计思想,实际动手能力都有所提高.作为一名自动化专业的大三学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。
初学单片机时觉得它深奥难懂,枯燥无味,通过课程设计我们体会到了编程的灵活性并对它产生了浓厚的兴趣.以前所学过的知识，都得到了充分的利用。
课程设计从设计电路到调试结束,我们失败很多次也修改很多次,可谓是屡败屡战，可我们并未气馁,我们坚持到了最后,虽然最后做出的电路板虽然不太让人满意,但总算完成了,总算看到我们的成果了,总算可以高兴一番了.
要做好一个课程设计，就必须做到：
在设计程序之前，对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，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；要养成注释程序的好习惯，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，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在设计课程过程中遇到问题是很正常德，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。
在焊接每个元件的时候一定要注意各个输入、输出引脚，因为每个引脚都是不一样的，只要让各个引脚互相对应，才能得出正确的结果，否则，出现任何一点小的误差就会对整个系统造成毁灭性的打击。
这次课程设计使我懂得了同学间的团结合作，懂得了理论联系实际,只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是正确的理论，从而提高自己实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固,并决心在以后的学习中加以改正,努力练习,提高自己的动手能力。
在老师的辛勤的指导下，最后我们顺利地完成了这次的课程设计.看见到课本所学知识得以应用,心中满是欢喜,满是激动.这次课程设计让我的实际动手能力得到了大大的锻炼,让我解决实际问题的能力得到了大大的提高,并对本专业的课程充满了浓厚的兴趣,及对以后的学习充满了信心,决定在以后的学习生活中加强练习,端正心态,迎接新的挑战.
参考文献
[1]余发山著.单片机原理及应用技术江苏:
中国矿业大学出版社.2003.97-118
[2]康华光.数字电子技术. 北京：
高等教育出版社，2003
[3]陈伟人编著。
MSC-51系列单片机实用子程序集锦. 北京：
清华大学出版社，1993
附录一程序
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
/*七段共阴管显示定义*/
ucharcodedispcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,
0xBF,0x86,0xCB,0xCF,0xEF,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xDF};
/*定义并初始化变量*/
ucharseconde=0;
ucharminite=0;
ucharhour=0;
ucharmstcnt=0;
ucharflag;
ucharhour1=0;
ucharminite1=1;
ucharflag1;
ucharflag2;
ucharcount;
sbitP1_0=P1^0;
sbitP1_1=P1^1;
sbitP1_2=P1^2;
sbitP1_3=P1^3;
sbitP1_4=P1^4;
sbitP1_5=P1^5;
/*函数声明*/
voiddelay（uchark）;//延时子程序
voidtime_pro（）;//时间处理子程序
voiddisplay（）;//显示子程序
voidkeyscan（）;//键盘扫描子程序
voidspeaker（）;//蜂鸣器
/*****************************/
/*延时子程序*/
/****************************/
voiddelay（uchark）
{
ucharj;
while（（k--）!
=0）
{
for（j=0;j<125;j++）
{;}
}
}
/**************************/
/*时间处理子程序*/
/**************************/
voidtime_pro（void）
{
if（seconde==60）//秒钟设为60进制
{seconde=0;
minite++;
if（minite==60）//分钟设为60进制
{minite=0;
hour++;
if（hour==24）//时钟设为24进制
{hour=0;}
}
}
}
/*****************************/
/*显示子程序*/
/*****************************/
voiddisplay（void）
{
if（flag1==0）
{
P2=0xfe;
P0=dispcode[hour/10];//显示小时的十位
delay（4）;
P2=0xfd;
P0=（dispcode[（hour%10）]）|0X80;//显示小时的个位
delay（4）;
P2=0xfb;
P0=dispcode[minite/10];//显示分的十位
delay（4）;
P2=0xf7;
P0=（dispcode[minite%10]）|0X80;//显示分的个位
delay（4）;
}
if（flag1==1）
{
P2=0xfe;
P0=dispcode[hour1/10];//显示小时的十位
delay（4）;
P2=0xfd;
P0=（dispcode[（hour1%10）]）|0X80;//显示小时的个位
delay（4）;
P2=0xfb;
P0=dispcode[minite1/10];//显示分的十位
delay（4）;
P2=0xf7;
P0=（dispcode[minite1%10]）|0X80;//显示分的个位
delay（4）;
}
}
/*******************************/
/*键盘扫描子程序*/
/*******************************/
voidkeyscan（void）
{
if（P1_0==1）//切换定时与时钟
{
delay（80）;
if（P1_0==1）
{
dodelay（3）;
while（P1_0!
=0）;
flag1=!
flag1;
}
}
if（P1_1==1）//对分调整
{
delay（80）;
if（P1_1==1）
{
dodelay（4）;
while（P1_1!
=0）;
if（flag1==0）
{
minite++;
if（minite==60）
{minite=0;}
}
if（flag1==1）
{
minite1++;
if（minite1==60）
{minite1=0;}
}
}
}
if（P1_2==1）//对小时调整
{
delay（80）;
if（P1_2==1）
{
dodelay（4）;
while（P1_2!
=0）;
if（flag1==0）
{
hour++;
if（hour==24）
hour=0;
}
if（flag1==1）
{
hour1++;
if（hour1==24）
hour1=0;
}
}
}
if（P1_3==1）//蜂鸣器动作的条件
flag2=!
flag2;
}
voidtimer0（void）interrupt1using0//定时器0方式1，50ms中断一次
{
TH0=0x3c;
TL0=0xb0;
mstcnt++;
if（mstcnt==20）
{
seconde++;
P1_4=!
P1_4;//led闪烁
mstcnt=0;//计数器清零
}
}
/**************************/
/*蜂鸣器*/
/**************************/
voidspeaker（void）
{
if（minite1==minite&hour1==hour）
if（flag2==0）
P1_5=1;
elseP1_5=0;
}
/**************************/
/*主函数*/
/**************************/
voidmain（void）
{P1=0x00;//初始化p1口，全设为0
TMOD=1;//time0为定时器，方式1
TH0=0x3c;//预置计数初值
TL0=0xb0;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
while
（1）
{
keyscan（）;//按键扫描
time_pro（）;//时间处理
display（）;//显示时间
speaker（）;//蜂鸣器
}
}
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