09电气(1)班韦康基于单片机的作息时间控制系统设计

扬州市职业大学汽车与电气工程系毕业设计说明书(论文)作 者:韦康 学 号：0902030135 教研室:电气自动化专 业:电气自动化技术题 目:基于单片机的作息时间控制系统设计 指导者： 谢 聪 评阅者： 2012 年 5 月扬州市职业大学汽车与电气工程系毕业设计（论文）评语学生姓名： 韦康 班级、学号： 0902030135 题 目： 基于单片机的作息时间控制系统设计 综合成绩： 指导者评语：该生能按时完成毕业设计（论文）任务书规定的工作，积极查阅有关文献资料，设计态度端正，能独立思考并解决有关技术问题，论文符合学校规定的格式，写作的规范化程度好。设计方案可行，有一定的实用性，如果再多参考一些中文资料，将会更加完善。建议成绩评定为中等，可以提交答辩。 指导者(签字)： 2012年5月10日毕业设计（论文）评语评阅者评语： 评阅者(签字)： 年 月 日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会负责人(签字)： 2012年5月20日毕业设计说明书（论文）中文摘要 时间是我们每个人每天所接触的，所以对于我们大家谁都不陌生，无论是生活，还是学习，还是工作，大家都是按照一定的时间和规律去做的，所以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时间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 单片机控制作息时间系统的控制器采用单片机AT89C51,显示器采用六个共阳极LED数码管,不仅具有基本时钟功能,而且还可实现多点.多路.电气设备的控制,实现对时间控制的智能化，摆脱了传统由人来控制时间的长短的不便，该控制还可广泛应用于学校.工厂和机关的自动打铃.路灯.室内照明及其他对象控制,也可用于家庭或学生寝室进行时间提示及多点时间提醒关键词: 作息时间控制 80C51 显示器接口芯片 继电器专科毕业设计说明书（论文） 第 I 页 共 I 页目 录1 绪论11. 1 课题提出的目的及意义11.2 设计的任务及要求11.2.1作息时间能控制电铃11.2.2作息时间能启动和关闭放音机12总体方案设计12.1单片机选型12.2 时钟芯片选择22.3显示器接口芯片的选择23系统控制原理53. 1总体设计53.2控制原理63.2.1系统部分63.2.2显示部分64系统的组成74.1 单片机的组成与特点74.1.1各个部分介绍74.2 显示系统84.2.1 LED显示器84.2.2 LED显示器的显示方式95硬件设计105.1 单片机控制部分105.2 键盘部分105.3 电路各部分详情105.4硬件原理图136软件设计146.1系统软件设计146.2程序设计及软件流程图156.3 软件程序197 系统调试257.1 硬件调试257.2软件调试26结束语26致谢27参 考 文 献28附件:29专科毕业设计说明书（论文） 第 32 页 共 31 页1 绪论1. 1 课题提出的目的及意义 此课题是用51系列单片机对作息时间控制器的设计。分析了单片机作息时间控制器试验的必要性及试验条件的要求，并着重讲述了其工作原理、结构、硬件以及软件的设计等。该系统利用51系列单片机，来实现对单片机作息时间控制器的设计，能够实现作息时间的基本控制。通过本次设计从而达到进一步理解和运用单片机技术的能力。1.2 设计的任务及要求1.2.1作息时间系统能控制电铃 利用单片机实现，方法自选。可以按键设置时间，包括设置当前时间，显示当前时间，利用程序固化的形式设置作息时间，闹铃的ON/OFF设置等。整个系统需自行设计电路、辅助电路及自选元件。1.2.2作息时间系统能启动和关闭放音机单片机作息时间控制的功能如下：1:使用6位七段显示器来显示现在的时间。2:显示格式为“时,分,秒”。3: 作息定时时间的设置是固化在程序中。4:具有两个按键来作调整分,时的功能设置，可以设置及显示当前的时间。5:一旦时间到则发出一阵声响，同时继电器启动，可以控制放音机开启和关闭。 2总体方案设计2.1单片机选型单片机的选型是一件重要而费心的事情,如果单片机型号选择得合适,单片机应用系统就会得经济,工作可靠;如果选择得不合适,就会造成经济浪费,影响单片机应用系统的正常运行,甚至根本就达不到预先设计的功能。 对于一个已经设计好的单片机应用系统来说,它的技术要求和系统功能都应当十分明确.如果选择功能过于少的单片机,这个单片机应用系统就无法完成控制任务;但是如果选择的单片机功能过于强大,这不但没有必要,还会造成资源浪费,不降性能价格比。 只要掌握和运用单片机正确选型的原则,就可以选择出最能适用于应用系统的单片机,保证单片要应用系统有最高的可靠性,最优的性能价格比,最长的使用寿命和最好的升级换代可能。 单片机芯片选型时,总的原则是: “芯片含有(功能或数量)略大于设计需求”,”设计需求尽可能(用)芯片完成(少用外围器件)”,“选大(大厂)不选小,选多(供应量多)不选少,选名(名牌)不选渺(飘渺,不知详情的厂子),选廉(谦价)但要好(质量保证)。 对单片机选型,主要应用从单片机应用系统的技术性,实用性和要开发性三方面来考虑. (1)技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择,以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行; (2)实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行； (3)可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。 2.2 时钟芯片选择 在此次作息时间控制钟的设计中采用的始终芯片是DS12887，DS12887是一个DALLAS公司生产的实时时钟芯片。它把时钟芯片所需的晶振电路和外部锂电池等相关电路都集成于芯片内部，具有低功耗,工作稳定,功能集成度高,计时精确,与各种微处理器接口简便。它主要由振荡电路，分频电路，周期中断，方波选择电路14字节时钟和控制单元，字节非易失RAM,。2.3显示器接口芯片的选择LED显示器接口芯片的选择常用的显示器接口芯片有CD4511，CD4513，MC14499，8279，MAX7219，74HC164等，它们的功能有：1.CPU接受来自键盘的输入数据，并作预处理；2.数据显示的管理和数据显示器的控制。CD4511是BCD锁存，7段译码，驱动器，但在显示6和9时，显示为b和q，不是很好看。CD4513是BCD锁存，7段译码,驱动器(消隐)，但现在市面上不好买。MC14499为串行输入BCD码十进制译码驱动器，用它来构成单片机应用系统的显示器接口，可以大大减少I/O口线的占用数量。但是，由片内震荡器经过四分频的信号，经位译码后只能提供4个位控信号，使信号的采集受到限制；并且，MC19944的价格偏高，也不经济。同样，8279为INTEL公司生产的通用键盘/显示器接口芯片，其内部设有16*8显示数据RAM，若采用8279管理键盘和显示器，可以减少软件程序，从而减轻主机的负担，但我们同时也发现，由于其功能比较强大，不可避免将会使外围设备与操作过程复杂化，同时价格比较贵。对比一下MAX7219和74HC164其占用资源少，且不需复杂的驱动电路。但MAX7219虽然比较好用，且一片能驱动四个数码管，但对于我们设计的系统来说，不需要很多数码管，此外MAX7219相对74HC164的价格也比较贵，所以我们最终选用74HC164，下面对MAX7219作一下介绍。特点：(1) 采用3线串行接口传送数据；(2) 内部有8字节显示静态RAM和6个特殊功能寄存器，相当于14个字节的RAM单元。它们是可寻址的，即可以有选择的任意写入；(3) 只需一个外部电阻即可调节LED的段电流，并且允许程控方式LED通电的占空比而可方便的调节LED显示的亮度，或用于模拟亮度显示；(4) 可LED显示器的扫描个数；(5) 有不译码和B码两种显示模式，这种选择可做到位控，即各LED显示器可以有不同的显示方式：译码或不译码；(6) 含硬件动态扫描显示控制，可设置低功耗方式，可进行图条显示。 引脚图(如图2-1) 图2-1说明： 引脚名称作用1DIN串行数据输入。在CLK上升沿时，数据被装入内部16位移位寄存器。2, 3, 58,10, 11DIG0DIG7八个数字驱动器线路，来自共阴极显示器的反向电流。MAX7219当关闭的时候拉位输出到V+. 当关闭的时候MAX7221的位驱动器是高阻抗状态。4, 9GND地（两个GND引脚必须被连接在一起）12LOAD 装载数据输入。串行数据的最后16位被锁存在LOAD的上升沿。CS 片选输入。当/CS是低电平时穿行数据被装载到移位寄存器中。在/CS上升沿时串行数据的最后16位被锁存。13CLK串行时钟输入。10MHz的最大比率。在CLK上升沿时，数据被转移到内部移位寄存器。在CLK下降沿时，数据从DOUT输出。在MAX7221中只有/CS是低电平时CLK输入被激活。1417,2023SEGASEG G,DP七段驱动和小数点驱动电源电流显示。在MAX7219中，当段驱动器被关闭，它就被接到地。当关闭以后MAX7221的段驱动器成高阻状态。18ISET通过一只电阻器(RSET)连接VDD来设置最高段电流（查阅选择RSET电阻器部分）。19V+正供给电压。连接到+5V。24DOUT串行数据输出。进入DIN的数据16.5个时钟周期以后在DOUT有效。这个引脚常被用来链接MAX7219/MAX7221，没有高阻状态。工作原理简介数据（含地址）接收MAX7219采用串行寻址方式，在传送的串行数据中包含有RAM的地址。按照时序的要求，单片机将16位二进制数逐位发送DIN端，在CLK上升延到来