作息时间控制器毕业论文加答辩

叮叮小文库2011 2012 学年 第 1 学期小型控制系统设计与制作课程设计报告 教学院（部） 电气与电子信息工程学院 教 研 室 电气自动化 指 导 教 师 皮大能 叶天凤 课程设计时 间 2011.11.282011.12.9 课程设计班 级 电气自动化技术2009（1）班 学 号 200930220108 姓 名 曹若珊 小型控制系统设计与制作 课程设计成绩评定表课程设计题目：课程设计答辩或质疑记录：1、2、成绩评定依据：成绩评定依据：课程设计考勤情况（20）：课程设计答辩情况（30）：完成设计任务及报告规范性（50）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 2011 年 月 日目录摘要 2 1设计目的与功能要求 31.1设计目的 31.2功能要求 32.总体设计 32.1系统设计 3 2.2设计方案 32.3总体设计框图43.硬件电路设计43.1单片机功能介绍43.2时钟、复位电路53.3按键控制电路63.4闹钟提醒电路73.5数码管显示电路84.软件设计 84.1 主程序设计94.2 子程序设计104.3时间作息程序105.调试仿真106设计总结11参考文献摘要：本设计是基于AT89C51单片机的基本功能实现作息时间控制功能。单片机作息时间控制实现了对时间控制的智能化，摆脱了传统由人来控制时间长短的不便，是现代必不可少的设备。在整个设计中，我们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，包括继电器，存储器和显示器接口芯片；软件部分，主要是主程序设计。在本设计中我是利用单片机把自动复位电路，显示电路，电源电路，继电器电路，电铃电路连接起来，再通过单片机的编程实现设计要求。单片机作息时间控制系统是利用定时器计时处理来做秒计数，当所设置的时间到了，则发出一阵声响，启动继电器，由继电器可以控制放音机开启或关闭。时，分，秒数据是存在变量内并写入七段显示器的缓冲区内，由显示器扫描程序中定时扫描而显示出时间。关键词：单片机，定时，显示 AbstractThe design is based on the AT89C51 single chip to achieve the basic functions of rest time control function. SCM rest time control to achieve the intelligent control of time, from the traditional by people to control the duration of the inconvenience it is essential to the modern school facilities. 在整个设计中，我们主要用的是单片机的自动控制原理，包括硬件和软件。 Throughout the design, we mainly used the automatic control of microcomputer principles, including hardware and software. 在硬件部分，包括继电器，存储器和显示器接口芯片；软件部分，主要是主程序设计。 On the hardware parts, including relays, memory and display interface chip; software components, mainly the main program design. In this paper, I have to use microcontroller to automatically reset circuit, display circuit, power supply circuits, relay circuit, electric bell circuit connected, and through the MCU programming design requirements. 单片机作息时间控制系统是利用定时器计时处理来做秒计数，当所设置的时间到了，则发出一阵声响，启动继电器，由继电器可以控制放音机开启或关闭。 SCM rest time control system is to use the timer to do time dealing with seconds count, when the set time is up, then a flurry of sound, start relay, Radio Cassette Recorder can be controlled by the relay on or off. 时，分，秒数据是存在变量内并写入七段显示器的缓冲区内，由显示器扫描程序中定时扫描而显示出时间。 Hours, minutes, seconds, there is a variable data is within the seven-segment display and write within the buffer by the display scanning program regularly scans and show the time. Keywords: SCM; timing; display1. 设计目的与要求1.1设计目的利用AT89C51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。试验采用了一个四段LED数码管显示时间，采用一个蜂鸣器进行到时提醒，一个发光二极管闪烁计秒。1.2功能要求 主控部分：选择单片机为核心元件构成系统。 显示部分：使用JDH62A液晶模块作为显示器，显示格式为“时分秒”，日期，星期。2. 总体设计2.1系统设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。硬件电路包括：单片机及时钟电路复位电路，按键控制电路，闪烁显示和闹钟提醒电路，数码管显示电路各部分电路的衔接。软件的程序可采用C语言或汇编，这里采用汇编语言。2.2设计方案方案一：采用数字电路实现。数字电子钟是用数字集成电路构成的,用数码管显示“时”，“分”，“秒”的现代计时装置。若用数字电路完成,所设计的电路相当复杂,大概需要十几片数字集成块,其功能也主要依赖于数字电路的各功能模块的组合来实现,焊接的过程比较复杂,成本也非常高。方案二：用单片机来设计制作完成,由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,经过上面的对比本设计采用单片机作为设计的主体。单片机的选型AT89C51是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, AT89C51的指令系统和引脚与MCS-51完全兼容,片内有256B 的RAM、32条I/O口线、3个16位定时计数器、8个中断源、一个全双工串行口等。基于以上优点，本设计采用AT89C51单片机。AT89C51复位、时钟等电路按键控制电路数码管显示电路闹钟提醒电路电源供电电路2.3总体设计框图 图2.3总体框架图3.硬件电路设计3.1单片机功能介绍（1）特点：1.与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。2.8K字节可重擦写FLASH闪存。3.1000次擦写周期。4.全静态操作：0Hz-24MHz。5.三级加密程序存储器。6.256X8字节内部RAM。7.32个可编程I/O口线。8.2个16位定时/计数器。9.5个中断源。10.可编程串行UART通道。11.低功耗空闲和掉电模式。（2）功能特性概述：AT89C51提供以下标准功能：8K字节FLASH闪存，256字节内部RAM，32个I/O口线，2个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。3.1时钟、复位电路1、系统复位电路的设计单片机系统一般应有手动或上电自动复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：）RC复位电路；）专用监控电路。前者实现简单，成本低，但复位可靠性相对较低；后者成本较高，但复位可靠性高，尤其是高可靠重复复位。对于复位要求高、并对电源电压进行监视的场合，大多采用这种方式。复位电路主要用来在单片机的程序进入死循环后，能使单片机重新从头执行程序而不会无休止的执行程序。 图3.1.1复位电路2、系统时钟电路设计对于时间要求不是很高的系统，只要按图进行设计就能使系统可靠起振并稳定运行。但由于实际工作过程中的C1、C2电容起着系统时钟频率微调和稳定的作用，因此，在实际应用中一定要注意正确选择参数（3010 PF），并保证对称性（尽可能匹配），这两个电容元件对闹钟的走时误差有很大关系，并且选用正规的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数要尽可能低。另外，瓷片电容的实际焊接距离不应该离单片机太远否则误差较大。具体的时钟电路如图三所示： 图3.1.2时钟电路3.3按键控制按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了独立按键方式，程序的编制上也采用了简单的扫描方式。程序执行后工作指示灯LED闪动，表示程序开始执行，七段显示器显示“0000”，按下操作键K1-K4动作如下：1.操作键K1：设置现在的时间。2.操作键K2：显示闹铃设置时间。3.操作键K3：设置闹铃时间。4.操作键K4：闹铃ON/OFF设置，设为ON时连续3次发出哔的一声，设为OFF时发出哔的一声。设置现在的时间或是闹铃时间设置如下：1.操作键K1：设整时。2.操作键K2：设整分。3.操作键K3：设置完成。 图3.3按键控制3.4闹钟提醒电路闹铃指示可以有声或光两种形式。本系统采用声音指示。关键元件是蜂鸣器。蜂鸣器有无源和有源两种，前者需要输入声音频率信号才能正常发声，后者则只需外加适当直流电源电压即可，元件内部已封装了音频振荡电路，在得电状态下即起振发声。市场上的有源蜂鸣器分为3、5、6等系列，以适应不同的应用需要。闹钟电路是用比较器来比较计时系统和定时系统的输出状态，如果计时系统和定时系统的输出状态相同，则发出一个脉冲信号，再和一个高频信号混合，送到放大电路驱动扬声器发声，从而实现定时闹响的功能。 图3.4闹钟提醒电路3.5数码管显示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，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。 图3.5数码管显示电路4.软件设计4.1主程序设计在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按键则应做相应的功能处理，同时也扫描显示器显示时间数据，并检查所设置的时间是否到了，图3.1为主程序控制的工作流程。时间计时处理程序是等过了1S后，则更新时间数据，将最新的时，分，秒的数据转换为数字数据并显示在七段显示器上。程序中是这样判断是否过了1S的：设置一个变量是1S，当新的变量和设置的变量不一样时，则表示已过了1S，要做相关程序时间处理了。主程序开始初始化定时器初始化变量继电器OFF，消除电铃标志LED闪动，表示程序开始执行扫描显示器更新时间数据，定时时间到K1：设置现在的时间K2：显示定时设置时间K3：设置定时时间K4：电铃ON/OFF是否按K1、K2、K3、K4键？图4.1主程序设计图 4.2子程序设计 子程序入口 设置SCON读取数据查表送数显示数据传送结束了吗送下一串数据子程序返回 N Y图4.2子程序设计图5.调试仿真做好电路与程序后，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。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。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。图5.1调试仿真图 6.设计总结经过一周多的课程设计，在老师的指导下，顺利地完成了本次设计。课程设计是教育环节中重要一环，对检验我们三年来的知识水平是一次卓有成效的检查，是综合提高我们三年所学的专业知识的有效总结。课程设计过程中，我以饱满热情投入到工作中去，虚心向同学请教，认真查阅图书、资料、手册。在这次课程设计之中，我学到了许多宝贵经验。锻炼了我独立思考，独立分析，独立解决问题的能力，同时以深刻感到自己对许多知识还不甚了解。通过课程设计，对一些已学过的知识，是一个很好的回顾，巩固了自己所学的知识，又从实践中验证了理论知识，实践与理论相结合。通过本次设计，以前没有认真消化、吸收的、不能触类旁通的、彼此各科知识没有有效地掌握的以及遇到问题不知从何下手的，现在在指导老师的帮助下，得到了解决。而且在几天的设计中，综合能力得到了提高。参考文献【1】单片机原理与接口技术（第2