單片機報時及作息時間的控制李亞州

1、畢業(yè)設計報告課題：單片機報時及作息時間的控制系 部： 機電工程系專 業(yè)： 電子科學與技術班 級： 09級姓 名： 李亞州學 號： 2009210034指導老師： 王玉杰2012.10目 錄摘要 3第一章 序言 41.1設計的任務及要求 41.2原理說明 4第二章 總體設計方案介紹 62.1 硬件電路 62.2 SPCE061A1單片機簡介 62.3單片機選型 92.4芯片特性簡介 92.5程序說明 11結束語- 18致 謝- 19參考文獻- 20摘要：單片機作息時間控制實現(xiàn)了對時間控制的智能化，擺脫了傳統(tǒng)由人來控制時間的長短的不便，是實現(xiàn)代學校必不可少的設備。本論文著重介紹SPCE061A芯片

2、本例所設計的是一個具有報時功能及作息時間控制鐘。它利用SPCE061A單片機的2Hz時基計時，進行年歷計算，并用SPCE061A的語音功能將它報出來。本論文詳細論述了整個功能的實現(xiàn)，包括硬件電路與軟件。第一章 序 言1.1 設計的任務及要求作息時間能控制電鈴作息時間能啟動和關閉放音機單片機作息時間控制的功能如下：l 使用4位七段顯示器來顯示現(xiàn)在的時間。l 顯示格式為“時分”l 由LED閃動來作秒計數(shù)表示l 具有4個按鍵來作功能設置，可以設置現(xiàn)在的時間及顯示定時設置時間l 一旦時間到則發(fā)出一陣聲響，同時繼電器啟動，可以控制放音機開啟和關閉。1.2原理說明 本例所設計的是一個具有報時功能及作息時間

3、控制鐘。它利用SPCE061A單片機的2Hz時基計時，進行年歷計算，并用SPCE061A的語音功能將它報出來；在進行時間計算，分每加1時，都與規(guī)定的作息時間比較，如果相等則進行相應的控制或動作。本例中假定某高校的作息時間如下所示： 08：00-08：50 第一節(jié)課 09：00-09：50 第二節(jié)課 09：52-10：05 課間操 10：10-11：00 第三節(jié)課 01：10-12：00 第四節(jié)課 12：00-13：30 午間休息 13：30-14：20 第五節(jié)課 14：30-15：20 第六節(jié)課 15：21-15：50 播放歌曲第二章 總體設計方案介紹2.1 硬件電路 硬件電路由鍵盤、聲音輸出

4、模塊和指示燈三部分組成，如圖1.1所示。2.2 SPCE061A1單片機簡介SPCE061A的結構框圖如圖1所示.SPCE061A的CPU為16位微處理器,其內部含有8個寄存器,4個通用寄存器RlR4,1個程序計數(shù)器PC,1個堆棧指針SP,1個基址指針BP,1個段寄存器SR,通用寄存器R3和R4結合組成一個32位寄存器MR,MR可以作為乘法運算和內積運算的目標寄存器.內嵌2kB的SRAM和32kB閃存FLASH ROM.系統(tǒng)時鐘由鎖相環(huán)(PLL)振蕩器為系統(tǒng)提供一個實時時鐘的基頻(32768Hz),然后將基基頻進行倍頻,調整至49.152MH2,40.96MHz,32.768MHz,24.57

5、6MHz或20.480MHz.系統(tǒng)默認的PLL自激振蕩頻率為24.576MHz.系統(tǒng)時鐘頻率(Fosc)和CPU時鐘頻率(CPUCLK)可通過編程來控制.默認的Fosc,CPUCLK分別為24.576MHz和Fosc/8.通過對32768Hz實時時鐘源分頻而提供了多種實時時鐘中斷源. 1.1硬件連接圖系統(tǒng)擴展三個按鍵用于報時及校正時間。SPCE061A的DAC為電流型輸出，經(jīng)負載電阻R1、三極管Q1放大驅動揚聲器SPEAKER放音，SPEAKER可選用4或8揚聲器。IOA15接一個LED，到規(guī)定的作息時間用LED閃爍來表示，使用者可根據(jù)具體需要來控制電鈴、播放提示語等。凌陽芯片的工作電壓為3.

6、3v，在圖8.2中，我們給出了獲得工作電壓兩種方法。、通過兩個二極管連續(xù)降壓使5v的電壓降至3.6v，接近3.3v供芯片使用，這種方法比較簡單，但電壓值不是很精確。、通過LM7833可獲得準確的3.3V電壓。 2.3單片機選型當今單片機廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各異。常用的單片機有很多種：Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、臺灣Winbond(華邦)W78系列、荷蘭Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韓國三星公司的KS57C系列4位單片機、臺灣義隆的EM-78系列

7、等。我們最終選用了ATMEL公司的SPCE061A單片機。2.4芯片特性簡介：主控芯片采用凌陽SPCE061A單片機它具有以下主要特性：工作速度：0.32MHz49.152MHz（2.6V3.6V）；2K字SRAM和32K字FLASH僅占一頁存儲空間；32位可編程的多功能I/O端口；兩個16位定時器/計數(shù)器；低電壓復位/監(jiān)測功能；8通道10位模/數(shù)轉換輸入功能并內置自動增益控制功能的麥克風輸入；雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能；指令系統(tǒng)提供具有較高運算速度的16位×16位的乘法運算指令和內積運算指令，為其應用增添了DSP功能；UART，SIO功能；內置有在線仿真接口。SPCE06

8、1A具有2種中斷方式:快速中斷請求FIQ中斷和中斷請求IRQ中斷.中斷控制器可處理3種FIQ中斷和14種IRQ中斷,以及1個由指令BREAK控制的軟中斷.系統(tǒng)具有2個可編程口:A口和B口.A口既是具有可編程喚醒功能的普通I/O口,又可與ADC的多路LINE IN輸入共用,B口除了具有普通I/O口的功能外,在特定的管腳上還可以完成一些特殊的功能.I/O口兼容5VTTL邏輯電平。SPCE06lA提供2個16位的定時器/計數(shù)器:TimerA和TimerB.TimerA為通用計數(shù)器;TimerB為多功能計數(shù)器.時基信號,來自于32768Hz實時時鐘,通過頻率選擇組合而成.此外,時基信號發(fā)生器還可以直接

9、生成2Hz,4Hz,1024Hz,2048Hz以及4096Hz的時基信號,為中斷系統(tǒng)提供各種實時中斷源信號。SPCE06lA有8個10位模數(shù)轉換通道,其中7個通道用于將模擬量信號轉換為數(shù)字量信號,可直接通過引線(IOA06)輸入.另外有一個通道只作為語音輸入通道,通過內置有自動增益控制放大器的麥克風通道(MIC IN)輸入.SPCE06lA為音頻輸出提供了2個10位的數(shù)模轉換器(輸出為電流型),即DACl和DAC2.DACl,DAC2轉換輸出的模擬量電流信號分別通過AUDl和AUD2管腳輸出。串行設備接口串行輸入輸出端口SIO提供了1個1位的串行接口,用于與其他設備進行數(shù)據(jù)通訊.在SPCE06

10、1A內通過IOB0和IOBl這2個端口實現(xiàn)與設備進行串行數(shù)據(jù)交換功能.更為可貴的是,廠家提供的開發(fā)環(huán)境支持C語言和匯編語言程序設計,以及C語言和匯編語言的混合編程,大大方便了用戶的程序設計,提高了系統(tǒng)開發(fā)效率,降低了開發(fā)成本.2.5 程序說明整個程序分為主程序、鍵盤掃描子程序、萬年歷計算子程序、校時子程序、播放語音子程序幾部分。、主程序 程序按照結構化程序設計，所有功能都可通過調用子程序完成，主程序較簡單，流程見0。SPCE061A具有低功耗的睡眠模式，在睡眠模式下功耗電流可降到幾個，這對于用電池供電的系統(tǒng)非常重要，睡眠模式可以通過按鍵中斷喚醒。如如圖1.2所示。1.2 主程序流程圖、鍵盤掃描

11、程序 由于機械觸點的彈性作用，在鍵被按下或彈起時會出現(xiàn)電壓抖動，從最初按下到接觸穩(wěn)定要經(jīng)過數(shù)毫秒的彈跳時間，如錯誤！未找到引用源。所示。為保證鍵識別的準確，必須進行去抖動處理，去抖動有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是加去抖動電路，從根本上避免抖動；軟件方法有很多種，例子程序主要是利用主程序的循環(huán)掃描，主程序循環(huán)一次，掃描一次按鍵，當連續(xù)N次掃描到的鍵值都一樣時，則說明是穩(wěn)定的按鍵值。、萬年歷計算子程序 利用2Hz中斷做時鐘源進行計時，每兩次中斷秒加1，并進行年歷計算，年歷范圍從2001年到3099年。在進行年歷計算時，有平閏年計算問題。閏年的條件是：能被400整除，或者能被4整除，但不能被10

12、0整除。萬年歷調整子程序流程圖見1.3。1.3萬年歷計算子程序、校時子程序 系統(tǒng)擴展了三個按鍵，TIME鍵用于報時，由于時間包括年月日和時分，按一次TIME鍵，則報年月日，再按一次則報時分。當一直按住TIME鍵3秒則進入時間校正狀態(tài)，語音報當前是XXXX年，按UP鍵年份增加，按DOWN鍵減少；按TIME鍵來切換月、日、時、分，調整完分后，按TIME鍵確認，語音報出年月日時分。時間增加的流程如0所示，時間減少的流程與增加的相同，所以不再給出時間減少的流程圖。在校正時間的狀態(tài)下，如果連續(xù)2分鐘鍵沒有被按下，則自動退出。 如圖1.4。1.4校時子程序 、播放語音子程序 報時用SACM-A2000播放

13、。SACM_A2000 自動方式主程序流程圖：結 束 語論文終于脫稿付印了，此刻的我思緒萬千，心情久久不能平靜?；貞浳以诔輰W院學習的四年中，最令我難忘的我的老師們，老師們治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人，在我學習期間不僅傳授了做學問的秘訣，還傳授了做人的準則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學習階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到老師們的悉心指導和幫助。我愿借此機會向導師老師們表示衷心的感謝！無論是從軟件還是硬件來說，使用SPCE061A SPCE061A結合播放語音在作息時間中本論文詳細論述了整個功能的實現(xiàn)，包括硬件電路與軟件操作簡單，使用成本低

14、。當然也可用于其他模擬信號，應用十分廣泛。答 謝 辭本設計在年老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著年老師的心血和汗水，在四年的學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向王老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向滁州學院，機電工程系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。我愿在未來的學習和研究過程中，以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關心、幫助和支持過我的所有領導、老師、同學、同事和朋友。四 、參 考 文 獻1. 胡漢才編著，單片機原理及其接口技術，北京，清華大學出版社，1996年。2. 徐愛均編著，智能化儀表原理與設計，北京，北京航空大學出版社，1996年。3. 公茂法等編著，單片機人機接口實力集，北京，北京航空大學出版社，1998年。4. 李朝青編著，單片機原理及其接口技術，北京，北京航空大學出版社，1998年。5.鄔寬明編著，單片機外圍