单片机课程设计---作息时间控制器.doc-资料库

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武汉理工大学嵌入式课程设计摘要本设计是基于单片机 AT89S52 的作息时间控制器。主要通过软件来实现，采用 AT89S52 单片机芯片、直接驱动 LED 显示电路。外接 4 个按钮组成键盘，AT89S52 为 51 内核。另外，AT89S52 本身无专门的液晶驱动接口，因此，本作息时间控制器采用数码管显示方式。数码管作为一种主动显示器件，具有亮度高、价格便宜等优点，而且市场上也有专门的时钟显示组合数码管，接线简单，使用方便。相比与一些以数字计数芯片为核心的硬件设计系统而言，该设计操作更为简单，工作更加稳定，成本也进一步降低。该作息时间控制器由四位七段数码管来显示当前的时间，即显示时和分，用 LED 灯的闪烁来表示秒，本设计中 LED1 灯闪烁的时间间隔设定为 1s，即每分钟闪烁 60 次。该作息可控制器外围的按键电路由 4 个按键组成，其中 S1 作为时间和闹钟加调整而 S2 作为时间和闹钟的减调整，S3 作为校时的功能按键，S4 作为闹钟调整和响铃时间功能按键。由于冬季与夏季作息时间分别用加和减来调整是为了校时和响铃时间更加方便和快捷。另外在设计中又加入正点报时功能起到提醒的功能。关键词：单片机 AT89S52，作息时间控制器，数码管，LED 灯。 - -1

武汉理工大学嵌入式课程设计目录 1 概述............................................................................................................................ 1 1.1 作息时间控制器的设计................................................................................ 1 1.2 作息时间控制器的应用................................................................................. 1 1.3 作息时间控制器的要求................................................................................ 1 2 系统设计方案............................................................................................................ 2 2.1 系统总体设计................................................................................................ 2 2.2 最小系统设计................................................................................................ 2 2.3 数码管动态显示............................................................................................ 3 2.4 蜂鸣器驱动电路............................................................................................ 4 2.5 按键扫描电路................................................................................................ 4 3 软件设计.................................................................................................................... 6 3.1 定时器 0 的初始化........................................................................................ 6 3.2 时分显示函数................................................................................................ 6 3.3 按键扫描函数................................................................................................ 8 4 proteus 仿真.......................................................................................................... 11 5 课程设计体会........................................................................................................................... 12 参考文献........................................................................................................................................ 13 附录 1：源程序代码.................................................................................................................. 14 附录 2：总电路图.......................................................................................................................26 - -2

武汉理工大学嵌入式课程设计 1 概述 1.1 作息时间控制器的设计作息时间钟的设计基本组成由电源模块、微处理器模块、时间获取模块、键盘模块和数据显示模块构成。在本方案设计选择时可以选择小规模数字集成电路；我们可采用 AT89S52 单片机，因为此单片机的工作频率在 12MHz 左右，而且内部还有定时、计数器，可以产生精确的 1S 定时，由次可以用定时中断的方式产生精确的 1S 时间，秒位不断的加 1，再设计分、时的进制，使产生进位。本设计只需要单片机最小系统加上显示电路，再设计简单的程序算法就可以实现。在显示电路上，采用数码管就可以将年时分显示出来，通过发光二极管闪烁来表示秒计数。 1.2 作息时间控制器的应用良好的作息习惯使我们学习效率高的保证，本次设计作息时间控制器简单实用，可以根据自己的需要来设定自己的作息时间，达到预定时间之后单片机可以驱动蜂鸣器，从而起到提醒自己按时作息的作用。而且响铃时间也可以根据自己的需要设定。另外在程序中还加入整点报时功能。作息时间控制器采用加、减校时使校时上下可调。减少了自己设定闹钟和校时调节的时间 1.3 作息时间控制器的要求【1】设计制作一个单片机数字钟及控制电路。【2】使用 4 位七段显示器来显示现在的时间。显示格式为“时分”，由 LED 闪动作为秒计数表示。【3】可以设定作息时间，并进行到时提示。【4】能够根据预先设定好的作息时间表自动启停控制电路，完成对外部设备的实时控制。【5】可以设置现在的时间及显示定时设置时间。 - -1

武汉理工大学嵌入式课程设计 2 系统设计方案 2.1 系统总体设计在系统的总体设计中，系统硬件的设计可以根据系统的各个功能，把整个系统划分成若干个模块，分别对这些模块来进行设计，然后在通过单片机程序来实现对各个硬件模块功能的调度。本系统涉及到的硬件模块有：按键电路、复位电路、显示电路。系统电源供电方式采用 USB 供电。作息时间控制器的显示电路是有四个数码管显示，分别显示时和分，而秒的显示有发光二极管的闪动来表示，闪一次就为一秒。根据以上设计思路，系统的总体设计框图如下图 2.1 所示。 2.2 最小系统设计单片机虽然集成了很多电路，但仍旧不能独立运行，必须要外连一些电路，才能是单片机运行起来。这种能是单片机正常工作的最简电路我们叫做单片机最小系统。图 2-2 中，有 40 个引脚就是 AT89S52 单片机，它的核心是 MCS-51 单片机。首先是单片机的时钟电路，通过连接一个晶振和两个 30pF 电容，构成了单片机的时钟电路。晶振是一种能够输出为定的震荡周期的元件，通过它单片机才能有时间概念才可以去读指令；其次是单片机的复位电路，通过一个 10uF 电容和一个 4.7k 的电阻组成。单片机的 9 因较为复位功能引脚。当这个引脚又连续 - -2

武汉理工大学嵌入式课程设计两个以上机器周期的高电平时，单片机就会复位。我们电路设计是，电容充电瞬间是导通电流通过电容器，然后向电阻方向放电，这是电容的“－”端就用一个很高的电势。电容充电时间是有限，当选择合适的电容，其充电时间就会大于 2us，这时，复位条件就成立了。最小系统如下图： 2.3 数码管动态显示作息时间控制器的显示，采用的是数码管动态显示，也即将所有的位数码管的段选线并连在一起而有位选线控制哪一位数码管有效。这样一来无论几个数码管我们就可以用一个 P0 口来实现所有数码管的段选。而 P1 口的前四位来作为位选。这样一来就大大简化了硬件电路节省了 I/O 端口。选亮数码管采用动态扫描显示。所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用数码管的余辉和人眼视觉暂留作用，是人的感觉好像是个位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些。数码管连接如下图所示 - -3 P 2 . 0 P 2 . 1 P 2 . 2 P 2 . 3 P 2 . 4 P 2 . 5 P 2 . 6 P 2 . 7 P 3 . 0 P 3 . 1 P 3 . 2 P 3 . 3 P 3 . 4 P 3 . 7 P 3 . 6 P 3 . 5 P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 E A / V P 3 1 X 1 1 9 X 2 1 8 R E S E T 9 R D 1 7 W R 1 6 I N T 0 1 2 I N T 1 1 3 T 0 1 4 T 1 1 5 P 1 0 1 P 1 1 2 P 1 2 3 P 1 3 4 P 1 4 5 P 1 5 6 P 1 6 7 P 1 7 8 P 0 0 3 9 P 0 1 3 8 P 0 2 3 7 P 0 3 3 6 P 0 4 3 5 P 0 5 3 4 P 0 6 3 3 P 0 7 3 2 P 2 0 2 1 P 2 1 2 2 P 2 2 2 3 P 2 3 2 4 P 2 4 2 5 P 2 5 2 6 P 2 6 2 7 P 2 7 2 8 P S E N 2 9 A L E / P 3 0 T X D 1 1 R X D 1 0 A T 8 9 C 5 1 1 K R 1 1 0 u F 3 0 p F C 1 1 2 M H Z + 5 v S 0 1 0 K R 2 3 0 p F C 2 + 5 v

武汉理工大学嵌入式课程设计 2.4 蜂鸣器驱动电路因为单片机的 I/O 口的输出电流太小从而无法驱动蜂鸣器，是蜂鸣器响铃。所以我们利用三极管的放大作用来驱动蜂鸣器，当单片机的 P3^0 输出高电平时 PNP 截止蜂鸣器不发声，当 P3^0 输出低平时 PNP 导通蜂鸣器发声。 2.5 按键扫描电路本次设计采用四个按键来实现电路的校时和闹铃设定。S1 作为时间和闹钟加调整而 S2 作为时间和闹钟的减调整，S3 作为校时的功能按键，S4 作为闹钟调整和响铃时间功能按键。当有按键按下时，就会是相连的 I/O 口出现低电平， - -4

武汉理工大学嵌入式课程设计单片机就会扫描到是哪个按键按下，让后进入函数来显示案件的功能。 - -5

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