作息时间控制器文件-电子信息工程大学设计.docx

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1、电子系统综合课程设计信息工程系（院）电子信息工程专业题目作息时间控制器（硬件部分）学生姓名主因班级级电子信息工程学号2022100189指导教师克里斯保罗日期2022年2月7日作息时间控制器Timeschedulecontroller总计课程设计（论文）31页表格0个插图18幅目录摘要本设计详细介绍了利用AT89C51单片机设计时间控制器的方法。该时间控制器是以AT89C51单片机为核心，采用了DS18B20温度芯片，该芯片能测量环境中的温度变化，通过单片机的处理就可以显示出实时温度值。当环境温度改变时，显示出来的温度也会随着改变我们设计的作息时间控制是用单片机实现的，是为了更好的对时间控制智

2、能化。时间控制器包括硬件和软件。硬件设计部分以单片机为核心，I/O接口及外围电路构成学校电铃硬件系统。显示电路采用数码管显示，单片机和数码管之间的数据传输使用串口方式。软件设计部分采用单片机C语言进行程序编写，由很多功能块整合而成。这一部分主要包括系统初始化，定时器初始化，串口初始化，时钟的设定，闹铃时间的设定，定时器中断处理，按键判断，响铃判断，响铃指示等。纵观整个系统，结构简单、体积小、可靠性高、操作简单、扩展性强，而且价格低廉，非常适合学校、工厂和机关等单位使用。关键字：单片机；打铃；智能控制；显不AbstractThisdesigndetailedintroducedtheuseofA

3、T89C51timecontrollerdesignmethod.ThetimecontrollerbasedonAT89C51single-chipmicrocomputerasthecore,theDS18B20temperaturechip,thechipcanmeasuretheenvironmenttemperaturechange,throughthesinglechipprocessingcanshowrealtimetemperaturevalue.Whentheenvironmentaltemperaturechange,thetemperatureofthedisplayw

4、illchangeaswedesignworkandresttimecontrolistousesinglechipmicrocomputer,isinordertobetterfortimecontrolintelligent.Timecontrollerincludinghardwareandsoftware.Hardwaredesignofsingle-chipmicrocomputerasthecore,theI/Ointerfaceandperipheralcircuitconstitutetheschoolbellhardwaresystem.Displaycircuitusing

5、digitaltubedisplay,single-chipmicrocomputeranddigitaltubedatatransferbetweenuseserialmode.ThesoftwaredesignofthesinglechipmicrocomputerClanguageprogramming,byalotoffunctionblockintegrationandbecome.Thispartmainlyincludessysteminitialization,thetimerinitialization,serialinitialization,clocksetting,al

6、armtimesetting,thetimerinterrupthandling,keyjudgment,ringjudgment,ringindicator,etc.Throughouttheentiresystem,simplestructure,smallvolume,highreliability,simpleoperationandstrongscalability,andthepriceislow,verysuitableforschools,factoriesandauthority,andotherunitstouse.Keywords:singlechipmicrocompu

7、ter;bell;intelligentcontrol;display第一章绪论1.1 本设计的研究背景和研究目的学校以及一些企事业单位通常使用传统的电铃声作为上下课、上下班的作息时间信号。且不说人工打铃的繁琐，铃声的单调和乏味，光是那突然骤响的刺耳铃声就常常激起周围居民的不满。多年来，中国各地从大学到小学乃至幼儿园，从城市到农村，从冬到夏，那特有的铃声响遍了大江南北，成了学校的特色和“专利”。正是这种铃声让一些学生产生了厌烦情绪，甚至一些学生把铃声看成是考试的代名词，以至于一听到这种声音就产生紧张、恐惧心理。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

8、代学校必不可少的设备。1.2 国内外研究现状现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，LED显示器代替指针显示时间，减小了计时误差。这种电子钟具备显示时、分、秒的功能，还可以对时、分、秒进行校对，片选的灵活性好。随着科学技术的迅速发展，电子时钟正迅速取代纸质日历、年历和一般机械电子时钟。电子时钟走时准确、功能多样、外观时尚、使用方便，深受消费者的青睐且其产品琳琅满目，但它们的核心部分都有两个共同点，一是采用高性能时钟芯片；二是大都采用单片机

9、控制。1.3 本设计的研究内容以往的作息时间控制系统只具备基本时钟（显示当前时间的小时及分钟）功能，而且采用数字电路实现，致使电路非常复杂，计时精度不高，且不能随季节的变化以及天气的变化而自动调整控制，功能简单。而该统除了具备基本时钟功能之外，还可以显示年、月、日、温度等信息，并且采用单片机控制并配合时钟芯片，既保证了系统结构简单，又保证了控制时间的精度和可靠性，且通过外扩电路还可以实现多种功能。1.4 作息时间控制器的功能实现校园作息时间的控制既保证了时间控制的准确性，又达到了特殊情况下时间设置的灵活性。该控制系统硬件设备结构简单，易操作，准备度高，系统灵活性，实用性强，成本低，适用于各类院

10、校的作息时间控制。本设计作息时间控制器主要功能为：1、时钟功能：能显示年、月、日、星期、时、分、秒；2、调整功能：能调时和调分,以保证时钟与标准时间相吻合；3、打铃功能：可根据学校的作息时间按时打铃、现场修改作息时间表；设置的作息时间表数据在单片机掉电后不会丢失；5、温度显示：测量环境中的温度变化，实时显示温度值。第二章硬件设计基于单片机的作息时间控制器其硬件电路方框图如所示。该系统主要包含调节模块、温度模块、声音模块、LCD显示模块等外围电路组成。硬件功能：按键输入控制电路、晶振、复位电路、LCD显示器电路、蜂鸣器电路都是有硬件功能来实现。软件功能：LED动态显示、时钟计时、按键判断和处理都

11、是有软件功能来实现。图2-12.1单片机的选用2.1.1T89C51AT89C2051是美国ATMEL公司生产的一种低电压、高性能CMoS8位单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PERoM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大。2.1.2AT89C51芯片的引脚及特点图2-2AT89C51引脚图引脚功能说明：VCC电源电压GND接地PO口PO口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。Pl口Pl口是一个带

12、内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。P2口P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。P3口P3口是一一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。RST复位输入。ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。PSEN程序储存允许。EA/VPP外部访问允许。2.2显示器的选用本次设计采用了12864,液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示

13、汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）o可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、唾眠模式等。各引脚说明：？1VSSOV逻辑电源地。?2 VDD5.OV逻辑电源正。？3 VOLCD驱动电压，应用时在VEE与VO之间加一2K可调电阻。？4 D/IH/L数据指令选择：高电平：数据DO-D7将送入显示RAM；低电平:数据DO-D7将送入指令寄存器执行。？5 R/WH/L读写选择：高电平：读数据；低电平：写数据。？6 EH.H/L读写使能，高电平有

14、效，下降沿锁定数据。？7 DBOH/L数据输入输出引脚。?8 DBlH/L数据输入输出引脚。?9 DB2H/L数据输入输出引脚。?10DB3H/L数据输入输出引脚。?HDB4H/L数据输入输出引脚。?12DB5H/L数据输入输出引脚。?13DB6H/L数据输入输出引脚。?14DB7H/L数据输入输出引脚。?15CSlH/L片选择信号，低电平时选择前64列。?16CS2H片选择信号，低电平时选择后64歹人?17 RETL复位信号，低电平有效。？18 VEE-IOVLCD驱动电源。?19 BLAC背光电源,LED。?20 BLAC背光电源，LED-。2.3系统设计的流程框图2.3.1时钟与复位电路

15、的设计1、系统复位电路的设计：单片机工作的时间基准是有时钟电路提供的。在单片机的XTALI和XTAL2两个引脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如原理图所示。电路中，电容C4和C5对晶振频率有微调作用，通常的取值范围为（3010）pFo石英晶体选择12MHz,选择不同的石英晶体，其结果只是机器周期不同，影响计数器的计数初值。单片机系统一般应有手动或上电复位电路。复位电路的实现通常有两种方式：1）RC复位电路；2）专用P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。本设计系统采用上电自动复位和手动复位组合电路，如原理图中单片机的RST引脚连接Rl（IoK。）、C3（10wf）,按键S2可以选择专门的复位按键，也可以选择轻触开关。只要VeC上升时间不超过Ims,它们都能很好的工作。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。本设计采用了上电按钮电平复位电路，如图2图232、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Cl、C2电容