单片机课程设计-可编程作息时间控制器.doc

淮北师范大学信息学院 综合性课程设计报告题目：可编程作息时间控制器姓名：张昂 ： 201118051148谢晶晶: 201118051121吴禹航: 201118051116谭翠丽: 201118051089年级：2011级 电工2班指导老师：陈得宝 2014年9月19 目录摘要.1.绪论. 1.1设计意义. 1.2设计思路. 1.3设计要求及功能.2.芯片介绍. 2.1stc89c52. 2.2ds12c887.3. 电路设计. 3.1原理电路图. 3.2pcb电路板.4.功能简介.5.软件设计.6.心得体会. 摘要 本文介绍了一款基于stc89C52rc单片机作息时间控制器的设计，该作息时间控制器由单片机最小系统、按键模块、数码管显示模块、闹钟模块组成。采用单片机stc89C52与11.0592MHZ晶振相连；通过按键K1 K2 K3 K4 K5 K6控制时间的校正、闹钟时间设定和日期的显示；数码管显示模块用来显示时间，显示格式为“时分秒”，根据需要显示年、月、日。闹钟模块进行到时提醒并作出相应动作：数码管闪亮，同时蜂鸣器工作。本文详细叙述了系统硬件、软件的具体实现过程。论文重点阐述了时间控制器硬件中主控制模块、时钟模块、显示模块和相关控制模块等的模块化设计与制作。本设计实现了时间与闹钟的修改功能，年、月和日等的显示功能1.绪论1.1设计意义随着科学技术的发展，各行各业技术的不断改进和更新，在时间方面，由于时间多、时间乱等原因，人们不得不去改善时间方面的设备；随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，对时间的要求也越来越高，精准数字计时的消费需求也是越来越多。单片机时间控制器实现了对时间控制的智能化，摆脱了传统的由人来控制时间的不便，是现代必不可少的设备。1.2设计思路在整个设计中，主要用的是单片机的自动控制原理，包括硬件和软件。在硬件部分，包括按键控制模块、数码管显示模块和闹钟模块；软件部分，主要是主程序设计。1.3设计要求及功能本设计是作息时间控制器，设计其实现的功能主要有：使用6位七段显示器来显示当前的时间，由按键显示日期，显示格式为“年月日”。由6个按键来作功能设置，可以设置现在的日期、时间及定时设置时间及闹钟的开关。2.芯片简介2.1、STC89C52RC单片机介绍STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。主要特性如下：1. 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051.2. 工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）3. 工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz4. 用户应用程序空间为8K字节5. 片上集成512字节RAM6. 通用I/O口（32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. 具有EEPROM功能9. 具有看门狗功能10. 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T211. 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒12. 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART13. 工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）14. PDIP封装STC89C52RC单片机的工作模式l 掉电模式：典型功耗0.1A,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序l 空闲模式：典型功耗2mAl 正常工作模式：典型功耗4Ma7mAl 掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备STC89C52RC引脚图STC89C52RC引脚功能说明VCC（40引脚）：电源电压VSS（20引脚）：接地2.2 ds12c887时钟芯片简介 可计算到2100年前的秒、分、小时、星期、日期、月、年七种日历信息并带闰年补偿；自带晶体振荡器和锂电池。在没有外部电源的情况下可工作10年；对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午；可选用夏令时模式时间表示方法有两种：一种用二进制数表示，一种用BCD码表示；DS12C887中带有128字节RAM，其中11字节用来存储时间信息，4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器，113字节RAM供用户使用；数据/地址总线复用用户可编程以实现多种方波输出可应用于MOTOROLA和INTEL两种种线。我这里只阐述INTEL总线实现方法三种可编程中断：定闹中断、时钟更新结束中断、周期性中断DS12C887各引脚的功能说明GND、VCC：直流电源，其中VCC接+5V输入，GND接地。当VCC输入为+5V时，用户可以访问DS12C887内RAM中的数据，并可对其进行读、写操作；当VCC输入小于+4.25V时，禁止用户对内部RAM进行读、写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间信息；当VCC输入小于+3V时，DS12C887会自动将电源切换到内部自带的锂电池上，以保证内部的电路能够正常工作。MOT：模式选择引脚DS12C887有两种工作模式，即Motorola模式和Intel模式。当MOT接VCC时，选用的工作模式是Motorola模式；当MOT接GND或不接时，选用的是Intel模式。本文主要讨论Intel模式。SQW：方波输出引脚当供电电压VCC大于4.25V时，SQW引脚可进行方波输出，此时用户可以通过对控制寄存器编程来得到13种方波信号的输出。AD0AD7：复用地址/数据总线该总线采用时分复用技术，在总线周期的前半部分，出现在AD0AD7上的是地址信息，可用以选通DS12C887内的RAM；总线周期的后半部分出现在AD0AD7上的是数据信息。AS：地址选通输入引脚在进行读写操作时，AS的上升沿将AD0AD7上出现的地址信息锁存到DS12C887上，而下一个下降沿清除AD0AD7上的地址信息，不论是否有效，DS12C887都将执行该操作。DS/RD：数据选择或读输入引脚该引脚有两种工作模式：Motorola工作模式中，每个总线周期的后一部分的DS为高电平，被称为数据选通。在读操作中，DS的上升沿使DS12C887将内部数据送往总线AD0AD7上，以供外部读取。在写操作中，DS的下降沿将使总线 AD0AD7上的数据锁存在DS12C887中；Intel工作模式中，DS被称作RD。该引脚是读允许输入脚，即Read Enable。是读(RD)信号输入端。当他有效时表示DS12C887正往总线输出数据。RD信号线在存储器芯片上被称作OE信号线。R/W：读/写输入端该引脚也有2种工作模式：Motorola工作模式中，该引脚的作用是区分进行的是读操作还是写操作，当R/W为高电平时为读操作，R/W为低电平时为写操作；Intel工作模式中，此时该作为写允许输入，即Write Enable。是写(WR)信号输入端。CS：片选输入，低电平有效。IRQ：中断请求输入，低电平有效，该引脚有效对DS12C887内的时钟、日历和RAM中的内容没有任何影响，仅对内部的控制寄存器有影响，在典型的应用中，RESET可以直接接VCC，这样可以保证DS12C887在掉电时，其内部控制寄存器不受影响。RESET：复位端在典型的应用中，RESET直接接VCC3.电路设计3.1 原理电路图整体电路设计如下：1，数码管通过74hc573与单片机的P0口相接2，各引脚的连线图详见程序3.2 PCB设计电路 底层版电路图为：顶层版电路为：整体布线采用0.7毫米的线宽，线间距为0.4毫米。刚开始设计为单面板，不过由于布线太多，单面板满足不了要求，后采用双面板布线。个别地方由于0.7毫米的线宽无法穿过，后改为0.5毫米线宽，经过长时间的修改，最终的PCB板为图中所示。在腐蚀板子的时候，个别线中存在断线和虚线的情况，经过一一的排查和测试，最后此板子制作成功。4.功能简介本设计为六位按键，分别为置位键、调节增加键、调节减小键、闹钟选择键、开关闹钟键 、日期显示键。五个led灯，三个为数码管状态位，一位为闹钟开关显示位，一位为闹钟时间显示状态位。我们以我们平时上下班的时间为作息时间 8:00为上班时间 12:00为下班时间14:00为下午上班时间16：00为下班时间当时间到达时 ，led灯会闪烁同时伴随蜂鸣器的响声，八秒之后系统会关闭led和蜂鸣器；整点报时功能：设置的整点时间为早七点到晚12时，时间到达时，蜂鸣器鸣叫一声。调节时间时按s1键，按一下调节秒，数码管显示秒的上方的led会亮，表明此时可以调节秒，按两下调节分钟，数码管显示分的上方led会亮，表明此时可以调节分钟。按三下调节小时，数码管显示分的上方led会亮，表明此时可以调节小时。按四下返回时间显示，时间正常显示。按s4时，显示闹钟时间，调节闹钟时按s1即可，操作和调节时间一样。按s5时，是打开和关闭闹钟，当打开闹钟时d4会亮，再按一下d4会熄灭，表明闹钟关闭。按s6时，是日期显示，调节日期时，按s1即可，操作和调节时间一样。按两下返回时间显示。 5. 软件设计#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit dula=P27;/各引脚定义sbit wela=P26;sbit s1=P30;sbit s2=P31;sbit s3=P32;sbit s4=P34;sbit s5=P35;sbit s6=P36;sbit d3=P24;sbit d2=P23;sbit d1=P22;sbit d4=P21;sbit d5=P20;sbit dscs=P17;sbit dsas=P16;sbit dsrw=P15;sbit dsds=P14;sbit beep=P37;sbit dsirq=P33; uchar code table= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f;/数码管显示 bit naozhong,flag1;/标志位char flag,miao,shi,fen,nian,yue,ri,ashi,afen,amiao,s1num,s6num;/定义各个变量/uchar read_ds(uchar);/void read_alarm();/void write_ds(uchar,uchar);/void set_time();/*void set_time()/首次上电时初始化函数 write_ds(0,0);write_ds(1,0); write_ds(2,0);write_ds(3,0); write_ds(4,0);write_ds(5,0); write_ds(6,0);write_ds(7,0); write_ds(8,0);write_ds(9,0); */ void write_ds(uchar add,uchar date)/写12c887函数dscs=0;dsas=1;dsds=1;dsrw=1;P0=add;dsas=0;dsrw=0;P0=date;dsrw=1;dsas=1;dscs=1;uchar read_ds(uchar add)/写12c887函数 uchar ds_date;dsas=1;dsds=1;dsrw=1;dscs=0;P0=add;dsas=0;dsds=0;P0=0xff;ds_date=P0;dsds=1;dsas=1;dscs=1;return ds_date;void read_alarm()/读取闹钟值 amiao=read_ds(1); afen=read_ds(3); ashi=read_ds(5);void delay(uint z)/延时函数uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void write_sn(char sn)/写数码管时年 char g,s; g=sn%10; s=sn/10; dula=1; P0=tableg; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfd; wela=0; delay(2); dula=1; P0=tables; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfe; wela=0; delay(2); void write_fy(char fy) /写数码管分月 char g,s; g=fy%10; s=fy/10; dula=1; P0=tableg; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xf7; wela=0; delay(2); dula=1; P0=tables; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xfb; wela=0; delay(2); void write_mr(char mr)/写数码管秒日 char g,s; g=mr%10; s=mr/10; dula=1; P0=tableg; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xdf; wela=0; delay(2); dula=1; P0=tables; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0xef; wela=0; delay(2); void di() /按键声音beep=0;delay(40);beep=1;void di1()/闹钟声音 beep=0;d4=0;delay(80);beep=1;d4=1;void keyscan1()/键盘扫描1 用于调节时间和闹钟 if(naozhong=1) /闹钟关闭 if(s1=0)|(s2=0)|(s3=0)|(s4=0)|(s5=0)|(s6=0) delay(5); if(s1=0)|(s2=0)|(s3=0)|(s4=0)|(s5=0)|(s6=0) while(!(s1&s2&s3&s4&s5&s6); di(); naozhong=0; if(s1=0)/s1按键扫描 delay(5); if(s1=0) s1num+; flag=1; while(!s1); di(); switch(s1num) case 1:d1=0; break; case 2:d2=0; d1=1; break; case 3:d3=0; d2=1; break; case 4:d3=1; s1num=0; if(flag1=0) write_ds(0,miao); write_ds(2,fen); write_ds(4,shi); flag=0; break; if(s1num!=0)/s2 s3按键if(s2=0) /调节加delay(5);if(s2=0)while(!s2); di(); switch(s1num) case 1: miao+; if(miao=60) miao=0; fen+; if(fen=60) fen=0; break; case 2: fen+; if(fen=60) fen=0; shi+; if(shi=24) shi=0; break; case 3: shi+; if(shi=24) shi=0; break; if(s3=0) /调节减delay(5);if(s3=0)while(!s3); di(); switch(s1num) case 1: miao-; if(miao=-1) miao=59; fen-; if(fen=-1) fen=59; break; case 2: fen-; if(fen=-1) fen=59; shi-; if(shi=-1) shi=23; break; case 3: shi-; if(shi=-1) shi=23; break; if(s4=0)/闹钟显示函数 delay(5);if(s4=0) while(!s4); di();flag1=flag1;d4=0;if(flag1=0) flag=0; d1=1; d2=1; d3=1; d4=1; s1num=0; write_ds(1,miao); write_ds(3,fen); write_ds(5,shi); else read_alarm(); miao=amiao; fen=afen; shi=ashi; if(s5=0)/闹钟开关 delay(5); if(s5=0) while(!s5); di(); d5=d5; EX1=EX1; if(s6=0)/日期显示函数 delay(5); if(s6=0) while(!s6); di(); s6num+; void keyscan2()/键盘扫描函数2用于日期的调节 if(s1=0) delay(5); if(s1=0) s1num+; flag=1; while(!s1); di(); switch(s1num) case 1:d1=0; break; case 2:d2=0; d1=1; break; case 3:d3=0; d2=1; break; case 4:d3=1; s1num=0; flag=0; write_ds(9,nian); write_ds(8,yue); write_ds(7,ri); break; if(s1num!=0)if(s2=0)delay(5);if(s2=0)while(!s2); di(); switch(s1num) case 1: ri+; if(ri=31) ri=0; yue+; if(yue=13) yue=1; break; case 2: yue+; if(yue=13) yue=1; nian+; if(nian=100) nian=0; break; case 3: nian+; if(nian=100) nian=0; break; if(s3=0)delay(5);if(s3=0)while(!s3); di(); switch(s1num) case 1: ri-; if(ri=0) ri=30; yue-; if(yue=0) yue=12; break; case 2: yue-; if(yue=0) yue=12; nian-; if(nian=-1) nian=99; break; case 3: nian-; if(nian=-1) nian=99; break; void init()/单片机初始化EA=1; /开总中断 TMOD=0x11;/打开定时器0定时器1为方式一TH0=(65536-45872)/256;/装初值TL0=(65536-45872)%256;TH1=(65536-45872)/256;TL1=(65536-45872)%256;EX1=0;/开外部中断1IT1=1;/触发方式为负跳变ET0=1;/ 开定时器0中断ET1=1; /开定时器1中断TR0=0;/开定时器0TR1=0; /开定时器1naozhong=0; flag1=0; flag=0; s1num=0; s6num=0; dula=0;wela=0; /* write_ds(0x0A,0x20);/首次设置时钟时使用 write_ds(0x0B,0x26); set_time();*/void main()/主函数 init();while(1) keyscan1(); if(flag=0&flag1=0) shi=read_ds(4); fen=read_ds(2); miao=read_ds(0); write_sn(shi); write_fy(fen); write_mr(miao); if(naozhong=1&miao=20)/闹钟 di1(); else naozhong=0; while(shi=8|shi=12|shi=14|shi=18)&fen=0&miao=7&shi=23)|shi=0)&fen=0&miao=0)/整点报时 shi=read_ds(4); fen=read_ds(2); miao=read_ds(0); write_sn(shi); write_fy(fen); write_mr(miao); TR1=1; if(flag=1|flag1=1)/闹钟和调节时间 write_sn(shi); write_fy(fen); write_mr(miao); while(s6num=1)/日期显示 keyscan2(); if(flag=0) nian=read_ds(9);yue=read_ds(8); ri=read_ds(7); write_sn(nian); write_fy(yue); write_mr(ri); write_sn(nian); write_fy(yue); write_mr(ri); if(s6=0) delay(5); if(s6=0) while(!s6); di(); s6num=0; d1=1; d2=1; d3=1; flag=0; s1num=0; write_ds(7,ri); write_ds(8,yue); write_ds(9,nian); void exter() interrupt 2 /外部中断1uchar c; naozhong=1;/闹钟标志