作息時間控制器

1、河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告河南理工大學(xué)電子設(shè)a計a綜合訓(xùn)練報告作息時間控制器姓 名： 陳平 單亞洲 學(xué) 號：310708020807 310708020808 專業(yè)班級： 自動化07-8班 指導(dǎo)老師： 譚 興 國 所在學(xué)院： 電氣工程與自動化學(xué)院 2010年7月1日摘要本設(shè)計是基于Atmel 89S52單片機(jī)和Proteus仿真的一款實用性很強(qiáng)的多功能作息時間控制器。具有時間顯示、校時、鬧鐘設(shè)置、響鈴提醒等功能。具體來講，該作息時間控制器是由一個單片機(jī)數(shù)字鐘及控制電路搭建起來的簡單系統(tǒng)；硬件電路主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)（包括USB供電電路、上電加按鍵復(fù)位電路、時鐘晶振電路等）、數(shù)碼管顯示電路、按

2、鍵控制電路、LED閃爍秒指示和鬧鐘提醒電路；軟件采用功能強(qiáng)大、可讀性強(qiáng)的高級語言C語言編寫，作品設(shè)計制作過程中始終采用程序和系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試；同時，實時采用Proteus進(jìn)行系統(tǒng)的仿真并改進(jìn)，大大提高了設(shè)計的效率。由于單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、通用性好，特別是它體積小、重量輕、功耗低、價格便宜、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨特優(yōu)點，使得它在作息時間控制器的設(shè)計中具有獨特的優(yōu)勢，是很好的選擇；采用USB供電的單片機(jī)最小系統(tǒng)，在只有時鐘晶振電路和上電加按鍵復(fù)位電路的情況下，只需內(nèi)置一些簡單的程序，無需外部擴(kuò)展太多的硬件電路和存儲器等；鍵盤采用獨立按鍵，已能夠滿足全部要求，即可實現(xiàn)對時間和鬧鐘的模式

3、設(shè)定、時間的小時和分鐘校準(zhǔn)以及鬧鐘的設(shè)定，使得占用資源較少，編程也變得很簡單；時間顯示采用四位共陰數(shù)碼管分別顯示“時/分”，數(shù)碼管功耗極低，而且價格便宜，采用動態(tài)掃描，使得占用MCU較少的I/O口資源；秒顯示采用紅色LED燈閃爍來指示，鬧鐘采用低功耗的蜂鳴器，性價比極高，簡單實用?？傊?，該作息時間控制器利用單片機(jī)控制技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化，擁有時鐘精確、體積小、界面友好特點，擁有人性化的鬧鈴提醒功能，可被廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)、工作和生活當(dāng)中。關(guān)鍵字：時間控制器 AT89S52 多功能 動態(tài)掃描12 目錄1 概述31.1 引言31.2作息時間控制器研究的背景和意義31.3作息時間控制器的功

4、能32 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計52.1系統(tǒng)整體方案52.2硬件設(shè)計52.1.1單片機(jī)復(fù)位電路52.1.2單片機(jī)時鐘晶振電路62.1.3 數(shù)碼管顯示電路62.1.4按鍵控制電路72.1.5秒閃爍和鬧鐘提示電路73 軟件設(shè)計93.1主程序設(shè)計93.2時鐘主要程序設(shè)計93.3鍵盤程序設(shè)計103.4中斷程序設(shè)計104 Proteus軟件仿真114.1 Proteus仿真圖114.2仿真結(jié)果分析與改進(jìn)115 課程設(shè)計體會12參考文獻(xiàn)12附1 源程序代碼13附2 系統(tǒng)原理圖241 概述1.1 引言時間是人類生活必不可少的重要元素，如果沒有時間的概念，社會將不會有所發(fā)展和進(jìn)步。從古代的水漏、十二天干地支，到

5、后來的機(jī)械鐘表以及當(dāng)今的石英鐘，都充分顯現(xiàn)出了時間的重要，同時也代表著科技的進(jìn)步。致力于作息時間控制器的研究和充分發(fā)揮時鐘的作用，將有著重要的意義。1.2作息時間控制器研究的背景和意義20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會的各個領(lǐng)域，有力的推動和提高了社會生產(chǎn)力的發(fā)展與信息化程度，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提升，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜容易使人忘記當(dāng)前的時間。然而遇到重大事情的時候，一旦忘記時間，就會給自己或他人造成很大麻煩。想知道時間，手表當(dāng)然是一個很好的選擇，但是，在忙碌當(dāng)中，我們還需要一個“助

6、理” 及時的給我們提醒時間。所以，計時器最好能夠擁有一個定時系統(tǒng)，隨時提醒容易忘記時間的人。 最早能夠定時、報時的時鐘屬于機(jī)械式鐘表，但這種時鐘受到機(jī)械結(jié)構(gòu)、動力和體積的限制，在功能、性能以及造價上都沒辦法與電子時鐘相比。 作息時間控制器是采用電子電路實現(xiàn)對時、分、秒進(jìn)行數(shù)字顯示的計時裝置，廣泛應(yīng)用于個人家庭，車站， 碼頭辦公室等公共場所，成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?。由于?shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得作息時間控制器的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，因此，研究作息時間控制器，有著非?，F(xiàn)實的意義。1.3作息時間控制器的功能作息時間控制器

7、利用單片機(jī)控制技術(shù)將時鐘電子化、數(shù)字化，擁有時鐘精確、體積小、界面友好特點，擁有人性化的鬧鈴提醒功能，可被廣泛應(yīng)用于我們?nèi)粘５膶W(xué)習(xí)、工作和生活當(dāng)中。它主要有以下幾種功能：1）使用4位七段顯示器來顯示現(xiàn)在的時間。顯示格式為“時分”，由LED閃動作為秒計數(shù)表示。2）可以設(shè)定作息時間，并進(jìn)行到時提示。3）能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作息時間表自動啟停控制電路，完成對外部設(shè)備的實時控制。4）可以設(shè)置現(xiàn)在的時間及顯示定時設(shè)置時間。2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)整體方案該系統(tǒng)主要以微控制器單片機(jī)AT89S52為控制核心，周圍附加復(fù)位電路、時鐘電路、顯示電路、提示電路和按鍵電路等。系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：圖2

8、.12.2硬件設(shè)計該作息時間控制器的硬件電路主要是由單片機(jī)最小系統(tǒng)（包括USB供電電路、上電加按鍵復(fù)位電路、時鐘晶振電路等）、數(shù)碼管顯示電路、按鍵控制電路、LED閃爍秒指示和鬧鐘提醒電路組成的，具體電路如下分述：2.1.1單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)常用的復(fù)位電路有四種，分別為：上電復(fù)位、按鈕脈沖復(fù)位、按鈕電平復(fù)位、上電+按鈕電平復(fù)位，很顯然采用上電+按鈕復(fù)位電路更優(yōu)越，電路圖如圖2.1.1所示：圖2.1.12.1.2單片機(jī)時鐘晶振電路51單片機(jī)有兩種時鐘產(chǎn)生方式，即內(nèi)部和外部時鐘產(chǎn)生方式。外部時鐘產(chǎn)生方式的時鐘脈沖完全由外電路產(chǎn)生，而內(nèi)部時鐘產(chǎn)生方式是指在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振

9、器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的時鐘脈沖直接送入片內(nèi)定時控制部件，由于作息時間控制器對精度要求較高，故采用內(nèi)部時鐘產(chǎn)生方式，硬件電路圖見圖2.1.2所示：圖2.1.22.1.3 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示方式也分為兩種：靜態(tài)掃描方式和動態(tài)掃描方式。靜態(tài)掃描方式顯示程序簡單，顯示度高，由于單片機(jī)不需要經(jīng)常掃描顯示器，所以可以節(jié)省CPU的時間。但靜態(tài)掃描的缺點是占用I/O口資源較多，硬件成本高，而且功耗大。而作息時間控制器需要顯示四位數(shù)據(jù)，所以采用動態(tài)掃描方式，可以減少I/O口資源的占用。具體電路圖如圖2.1.3所示：圖2.1.32.1.4按鍵控制電路常用的鍵盤有獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤

10、。在系統(tǒng)要求按鍵較多時，一般采用矩陣式鍵盤，可以減少占用I/O口線，但該系統(tǒng)無需太多按鍵，四個獨立式按鍵即可滿足要求，而且程序編寫簡單。當(dāng)按下S1時，可以選擇時間和鬧鐘模式，當(dāng)分別按下S2和S3時則分別調(diào)整小時/分鐘自動加1，當(dāng)系統(tǒng)處在鬧鐘設(shè)置或者時間校準(zhǔn)狀態(tài)時，按下S4則為確定，時間開始從0秒開始計時。詳細(xì)電路圖見圖2.1.4所示：圖2.1.42.1.5秒閃爍和鬧鐘提示電路每間隔1s，紅色LED燈閃爍一次，當(dāng)?shù)竭_(dá)鬧鐘設(shè)置的時刻時，蜂鳴器發(fā)出聲音提示，電路圖如圖2.1.5所示：圖2.1.53 軟件設(shè)計3.1主程序設(shè)計第一次上電，系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，單片機(jī)依次開始調(diào)用顯示子程序、鍵盤掃描子程序、鬧

11、鈴子程序，經(jīng)過延時，返回程序開頭循環(huán)運行。主程序流程圖如圖3.1。圖3.13.2時鐘主要程序設(shè)計圖3.23.3鍵盤程序設(shè)計圖3.33.4中斷程序設(shè)計圖3.44 Proteus軟件仿真應(yīng)用仿真軟件Proteus搭建電路的軟件平臺，再導(dǎo)入程序進(jìn)行仿真調(diào)試。如果電路出錯，可以在計算機(jī)上方便的修改電路，程序出錯可以重新編輯程序，這種方法節(jié)時、省力，經(jīng)濟(jì)、方便。4.1 Proteus仿真圖圖4.14.2仿真結(jié)果分析與改進(jìn)剛開始由于自己的粗心，在畫仿真圖時，將排阻上的一引腳線路接錯，導(dǎo)致數(shù)碼管不能完全顯示，經(jīng)過仔細(xì)分析排查找到了原因，最終仿真結(jié)果一步步完善，達(dá)到了題目的基本要求。實現(xiàn)了四按鍵控制“時間/鬧

12、鐘”的模式設(shè)定、“分鐘/小時”校準(zhǔn)、鬧鐘設(shè)定等功能；實現(xiàn)了LED燈閃爍的秒指示；實現(xiàn)了鬧鐘定時的提醒；實現(xiàn)了根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的作息時間表自動啟停控制電路，完成了對外部設(shè)備的實時控制。有待改進(jìn)的地方是時間的精度問題，這個主要可以通過完善程序來實現(xiàn)，硬件電路的焊接上也有待進(jìn)一步加強(qiáng)，力爭使作品更加實用美觀。5 課程設(shè)計體會通過本課程設(shè)計，使我深刻的明白了理論和實踐的差別，并且讓我加深了對單片機(jī)的認(rèn)識和了解。本次課程設(shè)計使我掌握了單片機(jī)開發(fā)的基本方法及其流程，以及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的總體思路，而且掌握Altium Designer和Proteus軟件使用方法。在此過程我們也遇到了許多困難，例如一些元件使用

13、功能，編程等，這都在老師和同學(xué)的幫助下和通過網(wǎng)上查資料的途徑得到解決，更重要的我們可以把理論運用到實踐中去，使理論與實踐相結(jié)合，使我們的理論知識的到了鞏固，在查資料翻閱資料的過程中也豐富了我們的知識跟閱歷，讓我體會到了學(xué)習(xí)的樂趣，學(xué)習(xí)再也不是那么枯燥?？偠灾敬握n程設(shè)計讓我們得到了鍛煉，思路更加寬闊，動手能力也得到了提高，并且掌握了解決問題的方法和途徑，培養(yǎng)了我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地挑勝自己，超越自己。參考文獻(xiàn)【1】 余發(fā)山，王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2008.29-32【2】 戴佳，苗龍，陳斌.51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例.北京：中國電力出版社，2005

14、.15-24【3】 徐愛鈞，彭秀華.單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計.北京：電子工業(yè)出版社，1998.365-379附1 源程序代碼/* *P0口為數(shù)碼管段碼輸出，P24-P27口為位選。P3_2為模式選擇 P1_3為小時加1，P1_1為分鐘加1，P1_2為鬧鈴確定鍵* */#include<reg52.h>#include<stdio.h>#define uchar unsigned char;#define uint unsigned int;sbit ss=P14;sbit sb1=P12;sbit sb2=P13;sbit sb3=P11;sbit beep=P

15、15;uchar dcode=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/共陰數(shù)碼管段碼uchar wcode=0x7F,0xBF,0xDF,0xEF,0xFF;/共陰數(shù)碼管位選/uchar dcode=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/共陽數(shù)碼管段碼/uchar wcode=0x01,0x02,0x04,0x08,0x00;/共陽數(shù)碼管位選uchar count=0,second=0,minute=5,hour=10,ji=0;unsigned char dhour=

16、10,0,0,dminute=7,0,0;uchar flag1=2,flag3=0;bit flag2=0; /flag1為1或2時顯示時間flag1為0時顯示定時時間。flag2=0時秒閃動void init(void);void delay(void);void disp(void);void int0(void);scan(unsigned char);void set(void);void timer(void);void match(void);void tiao(void);void main(void)init();while(1) disp();tiao();match();

17、if(flag1=0|flag1=1)set();void init(void)/初始化IT0=1;/邊緣觸發(fā) EX0=1;TMOD=0x01;TH0=0x3c; TL0=0xb0;/定時器0，方式一，50ms定時初值EA=1; TR0=1;ET0=1;void delay(void) /延時函數(shù) unsigned char i,j; for(i=1;i>0;i-) for(j=142;j>0;j-);void disp(void)/顯示函數(shù)if(flag1=1|flag1=2)P2=wcode4;P0=dcodehour/10;P2=wcode0;delay();P2=wcode

18、4;P0=dcodehour%10; P2=wcode1;delay();P2=wcode4; P0=dcodeminute/10;P2=wcode2;delay();P2=wcode4; P0=dcodeminute%10;P2=wcode3;delay(); P2=wcode4;if(flag1=2)flag2=0; if(flag1=0) P2=wcode4;P0=dcodedhour0/10;P2=wcode0;delay();P2=wcode4;P0=dcodedhour0%10; P2=wcode1;delay();P2=wcode4; P0=dcodedminute0/10;P2

19、=wcode2;delay();P2=wcode4; P0=dcodedminute0%10;P2=wcode3;delay(); P2=wcode4;void tiao(void)/時間調(diào)整函數(shù)if(second>=60)second=0;minute+;if(minute>=60)minute=0;hour+;if(hour>24)hour=0;void int0(void) interrupt 0/INT0中斷服務(wù)子程序flag1+;if(flag1>2)flag1=0;scan(unsigned char jj)/鍵掃描函數(shù)if(flag1=0)while(1)flag2=1;if(sb2=0)while(sb2=0)disp();dhourjj=dhourjj+1;if(dhourjj>=24)dhourjj=0;if(sb3=0) while(sb3=0)disp();dminutejj=dminutejj+1;if(dminutejj>=