畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的作息控制系統(tǒng)

1、內(nèi)部資料注意保存基于單片機(jī)的作息控制系統(tǒng) 姓名： 隊(duì)別： 07402隊(duì) 專業(yè)： 電子工程 指導(dǎo)教員： 職 稱： 講師 解放軍理工大學(xué)訓(xùn)練部制表二一一 年 六 月目錄摘要1關(guān)鍵字:1一、引言：1（一）作息時(shí)間控制鐘概述1（二）單片機(jī)概述21、單片機(jī)簡(jiǎn)介22、mcs-89c51單片機(jī)的特點(diǎn)及功能：3二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)4（一）基本設(shè)計(jì)要求和主要實(shí)現(xiàn)功能4（二）設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法61、設(shè)計(jì)總體框圖62、主程序流程圖：63、設(shè)計(jì)子模塊7（1）計(jì)時(shí)中斷和時(shí)間轉(zhuǎn)換模塊7（2）顯示模塊10（3）鍵盤模塊12（4）打鈴模塊13三、程序運(yùn)行截圖13四、設(shè)計(jì)體會(huì)14五、參考文獻(xiàn)15基于單片機(jī)的作息控制系統(tǒng)摘要:本文是基于

2、單片機(jī)的作息控制系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 作品具有實(shí)時(shí)顯示和鬧鈴定時(shí)的功能，同時(shí)也具有時(shí)鐘校準(zhǔn)和打鈴時(shí)間表轉(zhuǎn)換的附加功能?？梢詧?zhí)行不同的時(shí)間表（冬季和夏季不同的作息時(shí)間）的打鈴，可以任意進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)間校準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的這些功能，可以給學(xué)校及其他機(jī)關(guān)企業(yè)的日常作息安排帶來(lái)方便，整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化。關(guān)鍵字: 單片機(jī)；數(shù)字鐘；作息；定時(shí)；一、引言：（一）作息時(shí)間控制鐘概述科技的進(jìn)步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復(fù)雜的模擬電路也許會(huì)花費(fèi)了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機(jī)，寫入簡(jiǎn)單的程序，就可以使您以前的電路簡(jiǎn)單很多。相信您在使用

3、并掌握了單片機(jī)技術(shù)后，不管在今后開發(fā)或是工作上，一定會(huì)帶來(lái)意想不到的驚喜。本文是以mcs-89c51單片機(jī)為核心控制器件的作息時(shí)間控制鐘，由鍵盤、開關(guān)、led數(shù)碼管燈模塊和數(shù)碼指示燈模塊四部分組成。它利用mcs-89c51單片機(jī)的11.0592mhz時(shí)基計(jì)時(shí)，進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)算，并利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的顯示模塊進(jìn)行輸出顯示。mcs-89c51單片機(jī)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心控制器件，根據(jù)從鍵盤接受的數(shù)據(jù)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。整體性好，人性化強(qiáng)、可靠性高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間控制的智能化，擺脫了傳統(tǒng)由人來(lái)控制時(shí)間的長(zhǎng)短的不便，是現(xiàn)代學(xué)校必不可少的設(shè)備。（二）單片機(jī)概述1、單片機(jī)簡(jiǎn)介mcs-89c51單片機(jī)是一個(gè)低電壓，高性能

4、cmos的8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的8051單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。mcs-89c51芯片的引腳圖：mcs-89c51芯片有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，8051可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash

5、存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。2、mcs-89c51單片機(jī)的特點(diǎn)及功能：&、兼容mcs51指令系統(tǒng)&、8k可反復(fù)擦寫(1000次）flash rom&、32個(gè)雙向i/o口&、256x8bit內(nèi)部ram&、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷&、時(shí)鐘頻率0-24mhz&、2個(gè)串行中斷&、可編程uart串行通道&、2個(gè)外部中斷源&、共6個(gè)中斷源&、2個(gè)讀寫中斷口線&、3級(jí)加密位&、低功耗空閑和掉電模式&、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）基本設(shè)計(jì)要求和主要實(shí)現(xiàn)功能本設(shè)計(jì)是一個(gè)具有報(bào)時(shí)功能的作息時(shí)間控制鐘。它利用mcs-89c51單片機(jī)的11.0592m

6、hz時(shí)基計(jì)時(shí)，進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)算，并通過(guò)led數(shù)碼燈模塊將它顯示出來(lái)。在進(jìn)行時(shí)間計(jì)算時(shí)，秒每加1時(shí)，都與規(guī)定的作息時(shí)間比較，如果相等則進(jìn)行相應(yīng)的控制或動(dòng)作。以我院目前的上下課作息時(shí)間為例，如下所示：6：00 起床6：10 早操6：50 早飯8：008:50 第一節(jié)課9: 009：50 第二節(jié)課10：1011：00 第三節(jié)課11：1012：00 第四節(jié)課12：40 午休14：40 課前準(zhǔn)備15：0015：50 第五節(jié)課16：0016：50 第六節(jié)課17：0017：50 活動(dòng)18：0018: 30 晚飯19: 0021: 30 晚自習(xí)22：00 熄燈利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)校電鈴的自動(dòng)控制，使周一至周五學(xué)校電

7、鈴按作息時(shí)間發(fā)出響聲，學(xué)校作息變動(dòng)時(shí)，只需調(diào)整按鍵即可。通過(guò)按鈕調(diào)整，使電鈴能按照各個(gè)時(shí)期學(xué)校的需要在規(guī)定時(shí)間響鈴。同時(shí)本系統(tǒng)應(yīng)用了mcs-89c51單片機(jī)的11.0592mhz時(shí)基計(jì)時(shí)芯片為基礎(chǔ)，提供時(shí)間。顯示在數(shù)碼管上，6位數(shù)碼管從左向右分別表示十時(shí)、個(gè)時(shí)、十分、個(gè)分、十秒、個(gè)秒，有五個(gè)時(shí)間調(diào)整按鈕，分別控制設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、分鐘、秒鐘以及返回原計(jì)時(shí)狀態(tài)鍵。設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換鍵，按一次，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)入設(shè)置狀態(tài)，停止計(jì)時(shí)。時(shí)鐘、分鐘、秒鐘按鍵，每按下一次，相應(yīng)的時(shí)、分、秒進(jìn)行加一。狀態(tài)返回鍵每按下一次，系統(tǒng)重新跳轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)。根據(jù)需要設(shè)定好時(shí)間后，通過(guò)數(shù)碼燈的閃爍提示進(jìn)行響鈴提示。系統(tǒng)中設(shè)置了作

8、息季節(jié)轉(zhuǎn)換開關(guān)，通過(guò)轉(zhuǎn)換可以將作息時(shí)間在夏季和冬季作息時(shí)間表中轉(zhuǎn)換。（二）設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法1、設(shè)計(jì)總體框圖2、主程序流程圖3、設(shè)計(jì)子模塊（1）計(jì)時(shí)中斷和時(shí)間轉(zhuǎn)換模塊本設(shè)計(jì)中，計(jì)時(shí)采用定時(shí)器t0中斷完成，在主程序中通過(guò)設(shè)置計(jì)數(shù)器初值為0x06，使p0口輸出周期為0.25毫秒的方波，即每0.25毫秒實(shí)時(shí)時(shí)鐘產(chǎn)生一次中斷，從而使系統(tǒng)轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。定時(shí)器to用于時(shí)間計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)溢出中斷周期設(shè)為0.25ms，由于采用12mhz頻率的晶體，計(jì)數(shù)速率為1mhz，機(jī)器周期為1us，通過(guò)計(jì)算得到t0的計(jì)數(shù)初值應(yīng)該置為0x06,當(dāng)?shù)竭_(dá)計(jì)數(shù)值后產(chǎn)生下降沿中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序里實(shí)現(xiàn)數(shù)

9、碼管的動(dòng)態(tài)顯示和時(shí)間的變化以及存儲(chǔ)。數(shù)碼管每20ms顯示下一個(gè)，循環(huán)一次后在重復(fù)上述過(guò)程，秒每4000個(gè)中斷周期加1，當(dāng)加到60時(shí)秒置0，分加1，當(dāng)分加到60是小時(shí)加1，分置0，當(dāng)小時(shí)加到24時(shí)置0。每次執(zhí)行該中斷服務(wù)程序時(shí)都對(duì)當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)流程圖：（2）顯示模塊數(shù)碼管顯示模塊由8個(gè)共陰極的數(shù)碼管組成時(shí)、分、秒鐘的顯示。設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描方式來(lái)完成。在多位8段數(shù)碼管顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個(gè)單片機(jī)的8位i/o口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位數(shù)碼管的共陽(yáng)極或共陰極分別由單片機(jī)獨(dú)立的i/o口線控制，順序循環(huán)地點(diǎn)亮每位數(shù)碼管，這樣的數(shù)

10、碼管驅(qū)動(dòng)方式就稱為“動(dòng)態(tài)掃描”。在這種方式中，雖然每一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，但由于人眼具有一定的“視覺殘留”，只要延時(shí)時(shí)間設(shè)置恰當(dāng)，便會(huì)感覺到多位數(shù)碼管同時(shí)被點(diǎn)亮了。顯示效果較好。設(shè)計(jì)原理圖：程序流程圖：在顯示的模塊設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管的循環(huán)顯示的程序編寫遇到了很大的誤區(qū)，開始編寫時(shí)沒有注意到循環(huán)右移的表示方法，但運(yùn)行時(shí)，六位數(shù)碼管只有最右邊的兩位是正確顯示，其他的左邊四位全部顯示亂碼，出現(xiàn)這樣的問題，開始以為是自己在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換反面的問題，但經(jīng)過(guò)兩天的調(diào)試都沒有解決問題，最后求助導(dǎo)師，分析結(jié)果為在數(shù)碼管的移位順序上出錯(cuò)，之后將原來(lái)的普通 右移的表示方式改編為循環(huán)右移，問題當(dāng)即解決。排除錯(cuò)誤的過(guò)程中了解

11、到自己編程時(shí)還不夠細(xì)心，分析錯(cuò)誤的實(shí)際能力還很欠缺。（3）鍵盤模塊本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用8155的pa口、pb口和pc口，擴(kuò)展i/o口。實(shí)現(xiàn)按鍵值的掃描與判定。程序設(shè)置有五個(gè)時(shí)間調(diào)整設(shè)置按鍵，分別控制設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘、分鐘、秒鐘以及返回原計(jì)時(shí)狀態(tài)鍵。設(shè)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換鍵，按一次，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)入設(shè)置狀態(tài)，停止計(jì)時(shí)。時(shí)鐘、分鐘、秒鐘按鍵，每按下一次，相應(yīng)的時(shí)、分、秒進(jìn)行加一。狀態(tài)返回鍵每按下一次，系統(tǒng)重新跳轉(zhuǎn)入正常計(jì)時(shí)狀態(tài)。程序流程圖：在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決方法：在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，鍵盤模塊的設(shè)計(jì)與程序的編寫自己感覺難度最大，遇到的困難和問題也是最多的。在開放性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也同樣遇到鍵盤設(shè)計(jì)問題，當(dāng)時(shí)解決的就不是很

12、好，沒有完全搞清楚鍵盤的原理和實(shí)現(xiàn)方法。面對(duì)同樣的問題，心里有畏難，恐懼的心理。這次是在2*8的鍵盤上進(jìn)行掃描，鍵值的判斷。首先 pb口和pc口的功能了解的就不清楚，在給端口賦值是高電位還是地電位搞不清，是該檢測(cè)pb口還是pc口也搞不清，當(dāng)向教員請(qǐng)教時(shí)，教員并沒有直接告訴我解決方法，而是給了幾本參考書自己去學(xué)，還教會(huì)了我在不知程序語(yǔ)句怎么運(yùn)行時(shí)，可以嘗試著跟蹤運(yùn)行，觀察返回地址與返回值是否與自己預(yù)計(jì)的相同，不同時(shí)問題出在哪里。經(jīng)過(guò)近一周的學(xué)習(xí)與跟蹤調(diào)試，最終熟悉了鍵盤的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。解決了鍵盤設(shè)計(jì)的重大問題。設(shè)計(jì)取得突破進(jìn)展。（4）打鈴模塊程序?qū)疵雭?lái)比較，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的當(dāng)前時(shí)間與所程序所設(shè)置的鬧

13、鈴時(shí)間表進(jìn)行判斷，當(dāng)兩者一樣時(shí)，則啟動(dòng)打鈴設(shè)備，實(shí)現(xiàn)響鈴。實(shí)驗(yàn)由于硬件平臺(tái)未提供蜂鳴設(shè)備，所以使用一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)代替響鈴效果。三、程序運(yùn)行截圖本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了ntg-402型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為硬件環(huán)境，并應(yīng)用了“星研”集成環(huán)境軟件和配套的在線實(shí)時(shí)仿真器進(jìn)行仿真。使得作品在研發(fā)過(guò)程中的難度有所降低，方便調(diào)試。如下是仿真軟件的下的程序運(yùn)行情況：四、設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作，總結(jié)如下：畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程就是學(xué)習(xí)的過(guò)程，在設(shè)計(jì)過(guò)程中驗(yàn)證理論的正確性，彌補(bǔ)知識(shí)的漏洞。正確對(duì)待設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問題與錯(cuò)誤，遇到錯(cuò)誤與問題要敢于面對(duì)并設(shè)法找到解決的辦法。通過(guò)對(duì)該程序的設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)編程有了更深

14、一步的認(rèn)識(shí)與了解，而且我還通過(guò)查閱了不少相關(guān)資料，更深刻地認(rèn)識(shí)和鞏固了平時(shí)所學(xué)的知識(shí)，使理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，提高了我對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣并積累了一些相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。我認(rèn)為這就是一種很好的提高自身能力的方法。這個(gè)設(shè)計(jì)的大部分內(nèi)容都是在教員的幫助和自己查閱相關(guān)實(shí)驗(yàn)書下完成的。自己親手編寫完成，所以對(duì)程序的過(guò)程和方法有著較深刻的了解。雖然自己盡了很大的努力，但是還有很多不盡人意的地方,我想大概是由于開展獨(dú)立開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足的緣故吧,作為一個(gè)學(xué)電子工程的學(xué)生，我想我有必要通過(guò)這次課設(shè)更多的了解自己的不足，從而在以后的學(xué)習(xí)工作中不斷增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力，爭(zhēng)取在軟件編程方面取得更大的進(jìn)步。該程序還有很多缺陷。今后我要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，去認(rèn)識(shí)更深層的科學(xué)知識(shí)，使我設(shè)計(jì)出來(lái)的東西更加完美。要嚴(yán)格要求自己，就像嚴(yán)格要求設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)一樣。一種端正的態(tài)度是一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的保障。在此要衷心感謝謝波教員。謝教員治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)識(shí)淵博。在他的悉心指導(dǎo)之下，我的編程水平、科研能力得到了明顯提高。在學(xué)習(xí)工作中，謝教員勤勉的敬業(yè)精神和一絲不茍的態(tài)度成為了我學(xué)習(xí)的榜樣，