作息时间控制器 1.docx

1、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

2、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。P1.01.3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

3、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 11.概述 31.1单片机的基本概念 51.2设计任务及要求 51.3设计思路 52.系统总体方案及硬件设计 62.1系统的总体设计方案 62.2各模块功能介绍 62.3各部分电路的硬件设计 72.3.1时钟电路 72.3.2复位电路 82.3.3按键控制电路 82.3.4读秒指示电路 92.3.5提醒模块电路 92.3.6显示模

4、块电路 103.软件设计 113.1程序的总流程图 113.2按键功能子程序流程图 123.3参数计算 124PROTEUS仿真 134.1仿真过程 135.课程设计体会 15参考文献 17附录一 程序 18附录二 PROTEUS图 241.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Single Chip Microcomputer(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

5、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-controller Unit)，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(Embedded Controller)。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

6、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

7、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

8、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

9、，当外接晶振时，C1和C2通常选取1030pF，当外接陶瓷振荡器时，C1和C2的典型值约为2050pF。振荡频率范围一般是1.212MHz2.3.2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。

10、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

11、，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 4PROTEUS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

12、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35.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

13、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

14、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

15、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

16、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. 2003.97-1182康华光.数字电子技术. 北京： 高等教育出版社，20033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#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*七段共阴管显示定义*/ uchar code dispcode =0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F, 0xBF,0x86,

17、0xCB,0xCF,0xEF,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xDF;/*定义并初始化变量*/uchar seconde=0;uchar minite=0;uchar hour=0;uchar mstcnt=0;uchar flag;uchar hour1=0;uchar minite1=1;uchar flag1;uchar flag2;uchar count;sbit P1_0=P10; sbit P1_1=P11; sbit P1_2=P12; sbit P1_3=P13; sbit P1_4=P14;sbit P1_5=P15;/*函数声明*/void delay(uchar

18、 k ); /延时子程序void time_pro( ); /时间处理子程序void display( ); /显示子程序void keyscan( ); /键盘扫描子程序void speaker( ); /蜂鸣器/*/*延时子程序*/*/void delay (uchar k) uchar j; while(k-)!=0) for(j=0;j125;j+) ; /*/*时间处理子程序*/*/void time_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; h

19、our+; if(hour=24) /时钟设为24进制 hour=0; /*/* 显示子程序*/*/void display(void) if(flag1=0) P2=0xfe; P0=dispcodehour/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=dispcodeminite/10; /显示分的十位 delay(4); P2=0xf7; P0=(dispcodeminite%10)|0X80; /显示分的个位 delay(4); if(flag1=1

20、) P2=0xfe; P0=dispcodehour1/10; /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=dispcodeminite1/10; /显示分的十位 delay(4); P2=0xf7; P0=(dispcodeminite1%10)|0X80; /显示分的个位 delay(4); /*/*键盘扫描子程序*/*/void keyscan (void) if(P1_0=1) /切换定时与时钟 delay(80); if(P1_0=1) do delay

21、(3); while (P1_0!=0); flag1=!flag1; if(P1_1=1) /对分调整 delay(80); if(P1_1=1) do delay(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) do delay(4); while(P1_2!=0); if(flag1=0) hour+; if(hour=24) ho

22、ur=0; if(flag1=1) hour1+; if(hour1=24) hour1=0; if(P1_3=1) /蜂鸣器动作的条件 flag2=!flag2;void timer0(void) interrupt 1 using 0 /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*/*/void speaker(void) if(minite1=minite&hour1=hour) if(flag2=0) P1_5=1; else P1_5=0;/*/*主函数*/*/void main(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 附录二 PROTEUS图