可编程作息时间控制器设计(DOC 35页)(2021整理).pdf
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1、本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用信信 息息 工工 程程 学学 院院课课 程程 设设 计计 报报 告告 书书题目:可编程作息时间控制器设计专业:电子信息科学与技术班级:学号:学生姓名指导教师:2021 年 5 月 13 日精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用信息工程学院课程设计任务书学 号学生姓名专业班级设计题目可编程作息时间控制器设计5V 外部稳压电源供电1602LCD 显示日期和时间LED 提示闹钟到来设计技术参数设计要求(1)按照给定的时间模拟控制,实现播送、上下课打铃、灯光控制屏幕显示。(2)具备日期和时钟显示。工作量文字报告字
2、数大约在 2000 字,页数在 20 页左右工作计划(1)整体设计构思2)查阅有关资料3编写调试程序4画出电路图5装载程序,查看结果1?单片机原理及应用第二版?张毅刚彭喜元彭宇 北京 高等教育出版社参考资料2刘和平.单片机编程与入门.重庆大学出版社,2002.68-99,111-1223 陈 明 荧.89C51单 片 机 课 程 设 计 实 训 教 材.清 华 大 学 出 版社,2003.38-67,102-118教研室主任签字指导教师签字年月日精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用信息工程学院课程设计成绩评定表学生姓名:学号:专业班级:电子课程设计题目:
3、可编程作息时间控制器设计指导教师评语:成绩:指导教师:年月日精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用摘要摘要本设计是可编程作息时间控制器设计,由单片机AT89C51 芯片和 LCD、LED 显示器,辅以必要的电路,构成一个单片机四路可调闹钟。电子钟可采用数字电路实现,也可以采用单片机来完成。LCD 显示“时,“分,LED 亮灯来表示闹钟的到来,定时时间到能发出警报声。现在是自动化高度兴旺的时代,特别是电子类产品都是靠内部的控制电路来实现对产品的控制,到达自动运行的目的,这就需要我们这里要做的设计中的电器元件及电路的支持。在这次设计中主要是用 AT89S51
4、来进行定时,也结合着其他辅助电路实施控制,在定时的时候,按一下控制小时的键对小时加一;按一下控制分钟的键对分钟加一;到达预设的时间,此电路就会发出报警声音提示已经到点。关键字:四路可调闹钟 AT89C51 LCD精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用目目录录1 任务提出与方案论证.01.1 单片机型号的选择.01.2 按键的选择.01.3 显示器的选择.01.4 计时局部的选择.02 总体设计.1.1.1.23 详细设计.3.3.33.3 1602LCD 液晶显示器.4.84 总结.9参考文献.10精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得
5、朋友,欢迎下载使用1 任务提出与方案论证1.11.1 单片机型号的选择单片机型号的选择通过对多种单片机性能的分析,最终认为AT89C51 是最理想的电子时钟开发芯片。AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8 位微处理器,器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51是一种高效微控制器,而且它与MCS-51 兼容,且具有 4K 字节可编程序存储器和 1000 次擦写循环,数据保存时间为10 年,是最好的选
6、择。1.21.2 按键的选择按键的选择本次设计按照题目要求使用独立式按键。由于按键较少,在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入,只能通过加或减完成,稍为麻烦一些,但其程序简单。1.31.3 显示器的选择显示器的选择选用1602LCD液晶显示器。1.41.4 计时局部的选择计时局部的选择如果使用时钟芯片,系统就不怕掉电且时间精确。但这种芯片比拟贵,况且,设计本系统主要是为了学习单片机程序的编写和调试以及设计硬件电路的一些方法,因此采用软件的方法来计时而没有采用价格较高的时钟芯片。精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用2 2 总体设计总体设计2.12.1 系
7、统总框图系统总框图2.22.2 原理及工作过程说明原理及工作过程说明制作一个可编程作息时间控制器闹钟,当 4 路闹钟中的任一路到时,均会点亮灯、打铃。如有需求,可对程序进行调整,增加闹钟的路数及到时后的处理方式。定时闹钟的根本功能如下。(1)显示时钟时间,格式为“时时:分分,并可重新设置。(2)显示闹铃时间,格式为“时时:分分,且显示闪烁以便与时钟时间相区分。闹铃时间可重新设置。(3)程序执行后工作指示灯LED 闪烁,表示时钟工作为时钟显示模式 LCD 显示的初始时间为“23:58。按下K2,闪烁显示的“00:00为闹铃的时间,单击K3 又返回时钟显示模式。时钟从“23:58开始计时,定时时间
8、“00:00到时,继电器开关接通,控制电器的开启,且可发出声响可控。时钟与闹铃时问的设置可通过4 个功能按键 KlK4 实现,具体说明如下。(1)时钟时间的设置:首先单击 Kl 进入时钟设置模式。此时每单击一下 Kl,那么小时增精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用l,单击一下 K2,那么分钟增 1,再单击 K3 那么设置完成,返回时钟显示模式。此时小时和分钟均已发生变化。(2)闹铃的时间设置:首先单击,K3 进入闹铃的设置模式。此时每单击一下Kl,那么小时增 1,单击一下 K2,那么分钟增 l,最后单击K3 那么设置完成,返回闹铃显示模式。此时闹铃的小时
9、和分钟均已发生变化。(3)K4 的功能:闹钟更换。(4)K2 单独的功能:显示闹铃时间。LCD1LM016LVDDvddG1NDVSSvd2dVDD3VEERSRWErs4rw5e6GND7 8 91011121314D0D1D2D3D4D5D6D7VCCC130pFU1X119XTAL1CRYSTAL18XTAL2P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TX
10、DP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD393837363534333221222324252627281011121314e15rs161712345678RN1161514131211109RX8VCCC230pFC330pF9RSTD2LED-REDR11k2930vdd31PSENALEEAR3300BUZ1R215BUZZERSW-SPST12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51SW1精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用3 3 详细设计详
11、细设计程序局部主要采用了程序结构的模块化设计,防止了一些函数的不必要的重复书写,使程序变得单间易懂。程序在执行时,主程序要须通过调用子函数就可完成相应的功能。主程序流程图如下列图 3-1。U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD739383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL2图 3-1 主程序流程图9RST303.23.2 独立式键盘的接口电路独立式键盘的接口电路3129PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A
12、10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51PROGRAM=.Keilwang.hex在单片机应用系统中,有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。这时,可将每个按键接在一根 I/O 接口线上,这种方式的连接称为独立式键盘。每个独立式按键单独占有一根I/O 接口线,每根 I/O 接口线的工作状态不 会影响到其他 I/O 接口线。这种按键接口电
13、路配置灵活,硬件结构简单,但每个按键必须占用一根I/O 接口线,I/O 接口线浪费较大。故只在按键数量不多时采用这种按键电路。在此电路中,按键输入都采用低电平有效。精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用3.31602LCD3.31602LCD 液晶显示器液晶显示器LCD1LM016LG1NDVSSvd2dVDD3VEERSRWErs4rw5e6GND7 8 91011121314D0D1D2D3D4D5D6D71602LCD 的根本参数及引脚功能1602LCD 分为带背光和不带背光两种,基控制器大局部为HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应
14、用中并无差异,两者尺寸差异如下列图3-3-1 所示:图 3-3-11602LCD 尺寸图1602LCD 主要技术参数:显示容量:162 个字符工作电流:2.0mA(5.0V)字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD 采用标准的 14 脚 无背光 或 16 脚带背光 接口,各引脚接口说明如表 3-1所示:表 3-1:引脚接口说明表编号1符号VSS引脚说明电源地编号9精品文档,word 文档符号D2引脚说明数据本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用2345678VDDVLRSR/WED0D1电源正极液晶显示偏压数据/命令选择读/写选择使能信号数据数据10111
15、213141516D3D4D5D6D7BLABLK数据数据数据数据数据背光源正极背光源负极第 1 脚:VSS 为地电源。第 2 脚:VDD 接 5V 正电源。第 3 脚:VL 为液晶显示器比照度调整端,接正电源时比照度最弱,接地时比照度最高,比照度过高时会产生“鬼影,使用时可以通过一个10K 的电位器调整比照度。第 4 脚:RS 为存放器选择,高电平时选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。第 5 脚:R/W 为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作。当RS 和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号,当 RS 为高电平 R
16、/W 为低电平时可以写入数据。第 6 脚:E 端为使能端,当 E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第 714 脚:D0D7 为 8 位双向数据线。第 15 脚:背光源正极。第 16 脚:背光源负极。10823 1602LCD 的指令说明及时序1602 液晶模块内部的控制器共有11 条控制指令,如表 3-2 所示:表 3-2:控制命令表序号1234567891011指令清显示光标返回置输入模式显示开/关控制光标或字符移位置功能置字符发生存贮器地址置数据存贮器地址读忙标志或地址写数到 CGRAM 或 DDRAM从 CGRAM 或 DDRAM 读数RSR/WD7D6D5D4D300000
17、0000110000000010100000001BF00000010000000000001ND2001DFD1D001C*1*B*I/DS1S/CR/L1DL字符发生存贮器地址显示数据存贮器地址计数器地址要写的数据内容读出的数据内容1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。说明:1为高电平、0 为低电平指令 1:清显示,指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。指令 2:光标复位,光标返回到地址00H。指令 3:光标和显示模式设置 I/D:光标移动方向,高电平右移,低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效,低电平那么无效。指令 4:显
18、示开关控制。D:控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示 C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用指令 5:光标或显示移位 S/C:高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标。指令 6:功能设置命令 DL:高电平时为 4 位总线,低电平时为 8 位总线 N:低电平时为单行显示,高电平时双行显示 F:低电平时显示 5x7 的点阵字符,高电平时显示5x10 的点阵字符。指令 7:字符发生器 RAM 地址设置。指令 8:DDRAM 地址设置。指令
19、 9:读忙信号和光标地址 BF:为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙。指令 10:写数据。指令 11:读数据。与 HD44780 相兼容的芯片时序表如下:表 3-3:根本操作时序表读状态写指令读数据写数据输入输入输入输入RS=L,R/W=H,E=HRS=L,R/W=L,D0D7=指令码,E=高脉冲RS=H,R/W=H,E=HRS=H,R/W=L,D0D7=数据,E=高脉冲输出输出输出输出D0D7=状态字无D0D7=数据无读写操作时序如图 3-3-2 和 3-3-3 所示:图 3-3-3 读操作时序精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得
20、朋友,欢迎下载使用图 3-3-3 写操作时序1602LCD 的 RAM 地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否那么此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符,图3-3-4 是 1602 的内部显示地址。图 3-3-4 1602LCD 内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H,那么是否直接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢?这样不行,因为写入显示地址时要求最高位D7 恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是01000000B40H+10000000B(80H
21、)=11000000B(C0H)。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602 液晶模块内部的字符发生存储器 CGROM 已经存储了 160 个不同的点阵字符图形,如图 3-3-5 所示,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比方大写的英文字母“A的代码是01000001B 41H,显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用图
22、 3-3-5 字符代码与图形对应图 1602LCD 的一般初始化复位过程延时 15mS写指令 38H不检测忙信号延时 5mS写指令 38H不检测忙信号延时 5mS写指令 38H不检测忙信号以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令 38H:显示模式设置写指令 08H:显示关闭写指令 01H:显示清屏写指令 06H:显示光标移动设置写指令 0CH:显示开及光标设置3.43.4 闹钟子函数闹钟子函数闹钟时间的判别主要是通过设定时间与实时时间对逐位比照确定是否进行闹铃。其工作流程图如下列图 3-4。中断闹钟 1 到?N闹钟 2 到?N闹钟 3 到?N闹钟 4 到?N显示时间和日期图 3-4
23、YYYY闹钟翻开精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用4 4 总结总结通过自己的不懈努力,我终于完成了设计的任务要求。功能上根本达标:时钟的显示,日期显示,调时功能、校时功能、闹铃功能、闹钟设功能。其精确可以满足日常生活显示时间的需要。在本次设计的过程中,我发现很多的问题,虽然以前没有做过这样的设计但通过这次设计我学会了很多东西,单片机课程设计重点就在于软件算法的设计,需要有很巧妙的程序算法,虽然以前写过几次程序,但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事,比方写一个程序看其功能很少认为编写程序简单,但到编程的时候才发现一些细微的知识或低级错误经常犯做不到最后
24、常常失败,所以有些东西只有学精弄懂并且要细心才行,只学习理论有些东西是很难理解的,更谈不上掌握。从这次的课程设计中,我们真真正正的意识到,在以后的学习中,要理论联系实际,把我们所学的理论知识用到实际当中,学习单机片机更是如此,程序只有在经常的练习的过程中才能提高,我想这就是我在这次课程设计中的最大收获。精品文档,word 文档本文为网上收集整理,如需要该文档得朋友,欢迎下载使用参考文献参考文献1?单片机原理及应用第二版?张毅刚彭喜元彭宇 北京 高等教育出版社2刘和平.单片机编程与入门.重庆大学出版社,2002.68-99,111-1223陈明荧.89C51 单片机课程设计实训教材.清华大学出版
25、社,2003.38-67,102-118附录#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbitkey1=P10;sbitkey2=P11;sbitkey3=P12;sbitkey4=P13;sbitlcden=P34;sbitlcdrs=P35;sbitlcdrw=P36;sbitled=P22;sbitsound=P27;int a,b,i,min,hour,minge,minshi,hourge,hourshi,sec,secge,secshi,cnt,cnt1,nian=2021,yue=5,ri=5,amin
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