作息时间控制器介绍

1、摘要随着科学学进步的的不断发发展，各各行各业业技术的的不断改改进和更更新，在在学校时时间方面面，由于于时间多多，时间间乱等原原因，不不得不去去改善其其时间方方面的设设备。单单片机作作息时间间控制实实现了对对时间控控制的智智能化，摆脱了了传统由由人来控控制时间间长短的的不便，是现代代学校必必不可少少的设备备。在整整个设计计中，我我们主要要用的是是单片机机的自动动控制原原理，包包括硬件件和软件件。在硬硬件部分分，包括括继电器器，存储储器和显显示器接接口芯片片；软件件部分，主要是是主程序序设计。软硬件件结合在在一起，先调试试子程序序，然后后逐级叠叠加调试试，最后后系统调调试通过过。在本论文文中我是是

2、利用单单片机把把自动复复位电路路，显示示电路，电源电电路，继继电器电电路，电电铃电路路连接起起来，再再通过单单片机的的编程实实现设计计要求。单片机机作息时时间控制制系统是是利用定定时器计计时处理理来做秒秒计数，当所设设置的时时间到了了，则发发出一阵阵声响，启动继继电器，由继电电器可以以控制放放音机开开启或关关闭。时时，分，秒数据据是存在在变量内内并写入入七段显显示器的的缓冲区区内，由由显示器器扫描程程序中定定时扫描描而显示示出时间间。关键词：单片机机，定时时，显示示 1 概述述单片机应应用系统统是以单单片机为为核心，配以输输入、输输出、显显示、控控制等外外围部件件和软件件，能实实现一种种或多种

3、种功能的的实用系系统。硬硬件是应应用系统统的基础础，软件件则在硬硬件的基基础上对对其资源源进行合合理调配配和使用用，从而而完成应应用系统统所要求求的任务务，二者者相互依依赖，却却一不可可。软件件和硬件件总体包包括，电电源电路路、显示示电路、复位电电路、扩扩展存储储器、电电铃电路路等，通通过以上上几部分分的组合合，最终终达到一一定的效效果。设计系统统图如图图1.11所示：图1-11系统连连接图2 硬件件设计2.1 单片机机部分2.1.1 单单片机的的选择当今单片片机厂商商琳琅满满目，产产品性能能各异。我们最最终选用用了ATTMELL公司的的AT889C551单片片机。AAT899C511是美国国

4、ATMMEL公公司生产产的低电电压，高高性能CCMOSS8位单单片机，片内含含8Kbbytees的可可反复擦擦写的只只读程序序存储器器（PEEROMM）和2556byytess的随机机存取数数据存储储器（RRAM），器件件采用AATMEEL公司司的高密密度、非非易失性性存储技技术生产产，与标标准MCCS-551指令令系统及及80551产品品引脚兼兼容，片片内置通通用8位位中央处处理器（CPUU）和FFLASSH存储储单元，功能强强大ATT89CC51单单片机适适用于许许多较为为复杂控控制应用用场合。所以我我们最终终选用AAT899C511单片机机。2.1.2 AAT899C511的功能能概述（

5、1）、特点：1.与MMCS-51产产品指令令和引脚脚完全兼兼容。2.8KK字节可可重擦写写FLAASH闪闪存。3.10000次次擦写周周期。4.全静静态操作作：0HHz-224MHHz。5.三级级加密程程序存储储器。6.2556X88字节内内部RAAM。7.322个可编编程I/O口线线。8.2个个16位位定时/计数器器。9.5个个中断源源。10.可可编程串串行UAART通通道。11.低低功耗空空闲和掉掉电模式式。（2）、功能特特性概述述：AT899C511提供以以下标准准功能：8K字字节FLLASHH闪存，2566字节内内部RAAM，332个II/O口口线，22个166位定时时/计数数器，一一

6、个6向向量两级级中断结结构，一一个全双双工串行行通信口口，片内内振荡器器及时钟钟电路。同时，AT889C551可降降至0HHz的静静态逻辑辑操作，并支持持两种软软件可选选的节电电工作模模式。空空闲方式式停止CCPU工工作，但但允许RRAM，定时/计数器器，串行行通信口口及中断断系统继继续工作作。掉电电方式保保存RAAM中的的内容，但振荡荡器停止止工作并并禁止其其他所有有部件工工作直到到下一个个硬件复复位。AT899C511的芯片片管脚图图如图:图2-11 ATT89CC51引引脚图引脚功能能说明：VCC电源源电压GND接地地P0口P00口是一一组8位位漏极开开路型双双向I/O口，也即地地址/数

7、数据总线线复用口口。作为为输出口口用时，每位能能吸收电电流的方方式驱动动8个TTTL逻逻辑门电电路，对对端口PP0写“1”时，可可作为高高阻抗输输入端用用。在访问外外部数据据存储器器或程序序存储器器时，这这组口线线分时转转换地址址（低88位）和和数据总总线复用用，在访访问期间间激活内内部上拉拉电阻。在FLAASH编编程时，P0口口接收指指令字节节，而在在程序校校验时，输出指指令字节节，校验验时，要要求外接接上拉电电阻。P1口P11口是一一个带内内部上拉拉电阻的的8位双双向I/O口，P1的的输出缓缓冲级可可驱动（吸收或或输出电电流）44个TTTL逻辑辑门电路路。对端端口写“1”，通过过内部的的上

8、拉电电阻把端端口拉到到高电平平，此时时可作输输出口。作输入入口使用用时，因因为内部部存在上上拉电阻阻，某个个引脚被被外部信信号拉低低时会输输出一个个电流。与AT889C552不同同之处是是，P11.0和和P1.1不可可以分别别作为定定时/计计数器22的外部部计数输输入（PP1.00/T22）和输输入（PP1.11/T22EX），参见见表2-1.11。FLLASHH编程和和程序校校验期间间，P11接收低低8位地地址。表2-11 PP1.00和P11.1的的第二功功能引脚号功能特性性P1.00T2（定定时/计计数器22外部计计数脉冲冲输入），时钟钟输出P1.11T2EXX（定时时/计数数2捕获获/

9、重装装载触发发和方向向控制）P2口P22是一个个带内部部上拉电电阻的88位双向向I/OO口，PP2的输输出缓冲冲级可驱驱动（吸吸收或输输出电流流）4个个TTLL逻辑门门电路。对端口口P2写写“1”，通过过内部的的上拉电电阻把端端口拉到到高电平平，此时时可作输输入口，作输入入口使用用时，因因为内部部存在上上拉电阻阻，某个个引脚被被外部信信号拉低低时会输输出一个个电流。在访问外外部程序序存储器器或166位地址址的外部部数据存存储器（例如执执行MOOVXDPTTR指令令）时，P2口口送出高高8位地地址数据据。在访访问8位位地址的的外部数数据存储储器（如如执行MMOVXXRII指令）时，PP2口输输出

10、P22锁存器器的内容容。P3口P33口是一一组带有有内部上上拉电阻阻的8位位双向II/O口口。P33口输出出缓冲级级可驱动动（吸收收或输出出电流）4个TTTL逻逻辑门电电路。对对P3口口写入“1”时，它它们被内内部上拉拉电阻拉拉高并可可作为输输入端口口。此时时，被外外部拉低低的P33口将用用上拉电电阻输出出电流。RST复位位输入。当振荡荡器工作作时，RRST引引脚出现现两个机机器周期期以上高高电平将将是单片片机复位位。ALE/PROOG当访问问外部程程存储器器或数据据存储器器时，AALE（地址锁锁存允许许）输出出脉冲用用于锁存存地址的的低8位位字节。一般情情况下，ALEE仍以时时钟振荡荡频率的

11、的1/66输出固固定的脉脉冲信号号，因此此它可对对外输出出时钟或或用于定定时目的的。要注注意的是是：每当当访问外外部数据据存储器器时将跳跳过一个个ALEE脉冲。对FLAASH存存储器编编程期间间，该引引脚还用用于输入入编程脉脉冲（PPROGG）。如有必要要，可通通过对特特殊功能能寄存器器（SFFR）区区中的88EH单单元的DD0位置置位，可可禁止AALE操操作。该该位置位位后，只只有一条条MOVVX和MMOVCC指令才才能将AALE激激活。此此外，该该引脚会会被微弱弱拉高，单片机机执行外外部程序序时，应应设置AALE禁禁止位无无效。PSENN程序序储存允允许（PPSENN）输出出是外部部程序存

12、存储器的的读选通通信号，当ATT89CC52由由外部程程序存储储器取指指令（或或数据）时，每每个机器器周期两两次PSSEN有有效，即即输出两两个脉冲冲，在此此期间，当访问问外部数数据存储储器，将将跳过两两次PSSEN信信号。EA/VVPP外部部访问允允许，欲欲使CPPU仅访访问外部部程序存存储器（地址为为00000H-FFFFFH），EAA端必须须保持低低电平（接地）。需注注意的是是：如果果加密位位LB11被编程程，复位位时内部部会锁存存EA端端状态。FLASSH存储储器编程程时，该该引脚加加上+112V的的编程允允许电源源Vppp，当然然这必须须是该器器件是使使用122V编程程电压VVpp。

13、2.1.3 单单片机硬硬件资源源分配P2.44 连接接按键P2.55 连接接按键P2.66 连接接按键P2.77 连接接按键P3.44 连接接蜂鸣器器P3.55 接继继电器P1.44 连接接X50045的的SO端P1.55 连接接X50045的/CSS端P1.66 连接接X50045的的SCKK端P1.77 连接接X50045的的SI端2.2 存储器器部分2.2.1 存存储器的的选择为了改善善主CPPU的资资源与时时序的分分配，我我们对AAT899C511进行串串行数据据存储器器的扩展展。常用用的存储储芯片有有很多，如ATT93CC46/56/66，X50045。经过比比较选择择，最终终选用了

14、了XICCOR公公司的XX50445。X50445把三三种常用用的功能能：看门门狗定时时器，电电压控制制和EEEPROOM组合合在单个个封装之之内。这这种组合合降低了了系统的的成本并并减少了了对电路路板空间间的要求求。看门门狗定时时器对微微控制器器提供了了独立的的保护系系统。低低VCCC检测电电路可以以保护系系统免受受低电压压的影响响，同时时X50045是是串行EEEPRROM 具有简简单的三三总线工工作的串串行外设设接口，是一种种有独特特功能的的高性能能价格比比存储器器件。AT933C466/566/666是ATTMELL公司推推出的低低功耗、低电压压电可擦擦除的可可编程只只读存储储器。它它

15、采用CCMOSS技术和和Faiirchhildd Seemiccondducttor公公司的MMi-ccroWWiree工业标标准3线线串行接接口，具具有1KKb/22kB/4kBB的容量量，并可可通过OORG管管脚配置置成1228*88/2556*88/5112*88或644*166/1228*1162556*116等结结构。该该系列存存储器可可靠性高高，能够够重复写写1000万次，数据可可以保存存1000年不丢丢失；采采用8脚脚PDIIP/SSOICC封装和和14脚SSOI封封装（SSOI封封装为JJEDEEC和EEIAJJ标准），与并并行的EEEPRROM相相比，AAT933C466/5

16、66/666可大大大节省印印制板空空间，且且接线简简单，因因而在多多功能的的精密测测试仪中中具有广广阔的前前途。2.2.2 XX50445的功功能概述述（1）、特点：1 可编编程的看看门狗定定时器。2.上电电复位及及低VCCC检测测，即在在上电和和VCCC低于检检测门限限时，输输出复位位信号。输出复复位高电电平有效效，直至至VCCC=1V复位信信号仍有有效。3.SPPI接口方方式，最最高可达11MHZZ的串行行时钟频频率。4.5112*88位串行行EEPPROMM。5.低功功耗CMMOS，3mAA工作电电流，110uAA备用电电流。6.电源源电压：2.77V-5.5V。7.分块块锁定，可保护护

17、1/44，1/2或所所有EEEPORRM列。8.偶然然性写保保护。9.高可可靠性，数据可可保存1100年年，每字字节可擦擦除次数数可达到到10万万次。10.可可编程的的复位门门限。需需要加高高电压（15-18VV加在WPP引脚）及一个个专门的的时序。11.88引脚小小型DIIP封装装。（2）、功能特特性概述述X50445引脚脚图如图图2-22所示：图2-22 X550455引脚图图1串行行输出（SO）SO是一一个推/拉串行行数据输输出引脚脚，在读读周期时时间内，数据从从这个引引脚输出出，串行行时钟脉脉冲下降降沿时数数据输出出。2串行行输入（SI）SI是串串行数据据输入引引脚，所所有的操操作码，

18、字节，地址及及数据都都通过这这个引脚脚写入存存储器，串行时时钟脉冲冲上升沿沿时，数数据被锁锁存。3串行行时钟（SCKK） 串行时钟钟控制串串行总线线为数据据的输入入和输出出计时，SI引脚脚的操作作码，地地址或数数据在时时钟输入入上升沿沿时被锁锁存，SSO引脚脚的数据据在时钟钟输入上上升沿时时被改写写。4片选选（/CCS）当/CSS为高电电平时,X50043/45被被检测,SO输出出引脚处处于高阻阻抗状态态，除非非内部写写操作在在进行中中的时候候，X550455将处于于后备电电源模式式。/CCS为低低电平时时，可以以使X559433/455处于工工作电源源模式，应特别别注意，在电源源上电以以后，

19、需需要在开开始任何何操作以以前完成成/CSS引脚上上高电平平到低电电平的转转换。5写保保护（/WP）当/WPP为低电电平时，对于XX50445不能能完成非非易失性性写操作作，但是是在其他他方面工工作正常常。当/WP被被拉成高高电平时时，所有有的功能能，包括括非易失失性写操操作都能能正常工工作。当当/WPP变成高高电平，/CSS仍然是是低电平平时，将将中断对对X50045的的写操作作，如果果内部写写周期已已经开始始，/WWP变成成低电平平将对写写操作没没有影响响。6复位位（REESETT）X50445的RESSET分分别工作作在高电电平/低低电平，对外输输出一直直工作到到VCCC降至最最小电压压

20、以下，将一直直工作2200mms直到到VCCC升高大大于最小小电压。如果看看门狗定定时时间间已定，/CSS保持高高电平或或低电平平的时间间超过看看门狗的的定时时时间， RESSET也也同样有有效。当当/CSS下降沿沿时可使使看门狗狗定时器器复位。（3）、工作原原理X50445是设设计成直直接与许许多微控控制器系系列的同同步串行行外设接接口（SSPI）相接的的5122*8EEEPRROM。X50045包包括一个个8位指指令寄存存器，可可以通过过SI输输入来访访问，数数据在SSCK上上升延由由时钟同同步输入入，在整个个工作期期间内，/CSS必须低低电平且且/WPP输入必必须是高高电平。2.3 显示

21、部部分2.3.1 显显示器接接口芯片片的选择择LED显显示器接接口芯片片的选择择常用的的显示器器接口芯芯片有CCD45511，CD445133，MCC144499，82779，MMAX772199，744HC1164等等，本次次设计用用89CC51单片片机串行行口和廉价的的74HHC1664集成成块实现现多个LLED显显示的一一种简单单方法，利用该该方法设设计的多多路LEED显示示系统具具有硬件件结构简简单、软软件编程程容易和和价格低低廉的特特点。下下面简单单的介绍绍一下774HCC1644。2.2.3 744HC1164的的功能概概述（1）、特点：1.与门门串行输输入。2.完全全的缓冲冲时钟

22、脉脉冲和串串行输入入。3.直接接清除。（2）、功能特特性概述述引脚图如如图2-3所示示：图2-33 744HC1164引引脚图这些8位位移位寄寄存器的的特点是是具有与与门串行行输入和和不同步步的清除除输入（CLRR）。门门电路串串行输入入(A和B)允许许对输入入数据的的完全控控制；低低电平加加在输入入端可以以抑制新新数据的的进入；高电平平输入能能使输入入有效。串行输输入的数数据当CCLK是是高电平平或低电电平时可可以改变变。89C551单片片机串行行口方式式0为移移位寄存存器方式式，外接接3片774HCC1644作为33位LEED显示示器的静静态显示示接口，把RXXD作为为数据输输出线，TXD

23、D作为移移位时钟钟脉冲。74HHC1664为TTTL单单向8位位移位寄寄存器，可实现现串行输输入，并并行输出出。其中中A、BB（第11、2脚脚）为串串行数据据输入端端，2个个引脚按按逻辑与与运算规规律输入入信号，共一个个输入信信号时可可并接。T（第第8脚）为时钟钟输入端端，可连连接到串串行口的的TXDD端。每每一个时时钟信号号的上升升沿加到到T端时时，移位位寄存器器移一位位，8个个时钟脉脉冲过后后，8位位二进制制数全部部移入774HCC1644中。RR（第99脚）为为复位端端，当RR=0时时，移位位寄存器器各位复复0，只只有当RR=1时时，时钟钟脉冲才才起作用用。Q11Q8（第3-6和110-

24、113引脚脚）并行行输出端端分别接接LEDD显示器器的各段段对应的的引脚上上。在给给出了88个脉冲冲后，最最先进入入74HHC1664的第第一个数数据到达达了最高高位，然然后再来来一个脉脉冲，第第一个脉脉冲就会会从最高高位移出出，搞清清了这一一点，下下面让我我们来看看电路，6片77HC1164首首尾相串串，而时时钟端则则接在一一起，这这样，当当输入88个脉冲冲时，从从单片机机RXDD端输出出的数据据就进入入到了第第一片774HCC1644中了，而当第第二个88个脉冲冲到来后后，这个个数据就就进入了了第二片片74HHC1664，而而新的数数据则进进入了第第一片774HCC1644，这样样，当第第

25、六个88个脉冲冲完成后后，首次次送出的的数据被被送到了了最左面面的1664中，其他数数据依次次出现在在第一、二、三三片744HC1164中中。2.3电电源与复复位电路路部分2.3.1 电电源部分分本次设计计应用的的电压有有+5VV、+99V。2220VV交流电电源经变变压器,整流，滤波后后分别进进入芯片片，产生生+5VV电压，这些电电源的具具体应用用情况如如下：+5V电电源：单单片机及及外围电电路所用用电源。+9V电电源：压压电喇叭叭所用电电源。2.3.2复位位电路根据应用用的要求求，复位位操作通通常有两两种基本本形式：上电复复位和上上电或开开关复位位。上电复位位要求接接通电源源后，自自动实现

26、现复位操操作。常常用的上上电复位位电路如如图2.4(aa)中左左图所示示。图中中电容CC1和电电阻R11对电源源+5VV来说构构成微分分电路。上电后后，保持持RSTT一段高高电平时时间，由由于单片片机内的的等效电电阻的作作用，不不用图中中电阻RR1，也也能达到到上电复复位的操操作功能能，如图图2-44(a)中右图图所示。 图 2-4 上上电复位位(a)和上电电或开关关复位电电路(bb)要求电源源接通后后，单片片机自动动复位，并且在在单片机机运行期期间，用用开关操操作也能能使单片片机复位位。常用用的上电电或开关关复位电电路如图图2-44(b)所示。上电后后，由于于电容CC3的充充电和反反相门的的

27、作用，使RSST持续续一段时时间的高高电平。当单片片机已在在运行当当中时，按下复复位键KK后松开开，也能能使RSST为一一段时间间的高电电平，从从而实现现上电或或开关复复位的操操作。根根据实际际操作的的经验，下面给给出这两两种复位位电路的的电容、电阻参参考值。图2-44(a)中：CCl110-330uFF，R111kk图2-44(b)中：CC211uF，Rllk，R22100k本系统的的复位电电路采用用上电复复位。2.4 电铃和和继电器器部分继电器是是我们生生活中常常用的一一种控制制设备，通俗的的意义上上来说就就是开关关，在条条件满足足的情况况下关闭闭或者开开启。继继电器的的开关特特性在很很多

28、的控控制系统统尤其是是离散的的控制系系统中得得到广泛泛的应用用。从另另一个角角度来说说，由于于为某一一个用途途设计使使用的电电子电路路，最终终或多或或少都需需要和某某一些机机械设备备相交互互，所以以继电器器也起到到电子设设备和机机械设备备的接口口作用。当定时时时间到了了，压电电喇叭则则发出一一阵声响响，时间间到时发发出一阵阵声响，按下KK4键可可以停止止声响。也可以以启动继继电器，由继电电器可以以控制放放音机。2.5 按键部部分按键设定定部分比比较简单单，因为为本系统统按键少少，所以以在设计计上采用用了独立立按键方方式，程程序的编编制上也也采用了了简单的的扫描方方式。程序执行行后工作作指示灯灯

29、LEDD闪动，表示程程序开始始执行，七段显显示器显显示“00000”，按下下操作键键K1-K4动动作如下下：1.操作作键K11：设置置现在的的时间。2.操作作键K22：显示示闹铃设设置时间间。3.操作作键K33：设置置闹铃时时间。4.操作作键K44：闹铃铃ON/OFFF设置，设为OON时连连续3次次发出哔哔的一声声，设为为OFFF时发出出哔的一一声。设置现在在的时间间或是闹闹铃时间间设置如如下：1.操作作键K11：设整整时。2.操作作键K22：设整整分。3.操作作键K33：设置置完成。3 软件件设计单片机作作息时间间控制的的动作利利用时间间计时处处理来做做秒计数数，当所所设置的的时间到到了，则

30、则发出一一阵声响响，启动动继电器器，由继继电器可可以控制制放音机机开启或或关闭。单片机机定时器器负责定定时的计计数，不不会因为为按键处处理而中中断时间间秒数的的增加。时，分分，秒数数据是存存在变量量内并写写入七段段显示器器的缓冲冲区内，而由显显示器扫扫描程序序中定时时扫描而而显示出出时间。3.1 主程序序设计在主控程程序循环环中主要要工作为为扫描是是否有按按键，若若有按键键则应做做相应的的功能处处理，同同时也扫扫描显示示器显示示时间数数据，并并检查所所设置的的时间是是否到了了，图33.1为为主程序序控制的的工作流流程。时时间计时时处理程程序是等等过了11S后，则更新新时间数数据，将将最新的的时

31、，分分，秒的的数据转转换为数数字数据据并显示示在七段段显示器器上。程序中是是这样判判断是否否过了11S的：设置一一个变量量是1SS，当新新的变量量和设置置的变量量不一样样时，则则表示已已过了11S，要要做相关关程序时时间处理理了。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3-11 主程程序控制制的工作作流程3.2 子程序序设计子程序流流程图如如下： 子程序序入口 设置SCON读取数据查表送数显示数据传送

32、结束了吗送下一串数据子程序返回 N Y 图图3-22子程序序流程图图3.2.2 程程序框图图NN开始1S到没?R2重赋初值地址指针初始化调查时子程序取 数调整时间十进制调整送回计数单元计数单元清0是否到小时单元单元内容等于24?重装初值恢复现场中断返回单元内容是否等于60H计数单元内容清0调整地址指针图3-33 定时时及中断断 图3-4 地址指针初始中断初始化启动定时器调报时子程序调显示缓冲区送数子程序调显示子程序调按键子程序开 始定时器初始化计数单元初始化软件计数器R747H单元初始化地址指针初始化软件计数器初始化取 数低四位送入显示缓冲缓冲区地址指针加1高四位送入显示缓冲取 数缓冲区地址指针加1R2是否为0？子程