课程设计-基于51单片机的作息时间控制器.doc

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1、课程设计-基于51单片机的作息时间控制器 摘 要本设计是作息时间控制器，由单片机最小系统、按键模块、数码管显示模块、闹钟模块组成。采用单片机AT89S52与12MHZ晶振相连；通过按键K1、K2、K3、K4控制时间的校正、闹钟时间设定；数码管显示模块用来显示时间，显示格式为“时分”，并能够根据需要显示年、月、日，由数码管小数点闪动作为秒计数；闹钟模块进行到时提醒并作出相应动作：发光二极管闪亮，同时播放音乐。本设计中，利用单片机定时器设计时间计时处理，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在T1方式下，定时50微妙，则连续中断20次即为一秒，得到了我们所需时间的最小单位秒，60秒为一分，

2、60分为一小时，24小时为一天，1、3、5、7、8、10、12月为31天，4、6、9、11月为30天，闰年二月为29天，非闰年二月为28天，12个月为一年。采用这种时间设计思想来进行时间设置。在整个系统的设计中，单片机的P0口输出显示信号，P1口按键输入控制、P2口用来扫描，为动态显示、P3口闹钟模块。该设计用C51编写程序，由于汇编语言的移植性比较差，而C语言则比较灵活。许多子函数都可以直接移植过去。目录摘要1目录21概述11.151单片机简介11.2 设计要求及功能11.3本设计实现的功能12 系统总体方案及硬件设计22.1 系统总体方案框图22.2 按键控制模块32.3 时间显示模块42

3、.4闹钟模块43软件设计53.1系统软件设计思想53.2 系统主程序53.3 中断子程序63.4 按键扫描子程序84 Proteus软件仿真94.1 Proteus软件简介94.2 Proteus软件仿真95课程设计体会13参考文献：14附1：源程序代码15附2：系统原理图251概述1.151单片机简介单片微型计算机简称单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器、随机存储器、只读存储器、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。由于单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控功能领域应用的要求而诞

4、生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、脉冲宽度调制器、监视定时器等，这些接口电路已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也成为微型控制。51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场4位七段显示

5、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。可以设定作息时间，并进行到时提示。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。1.3本设计实现的功能本设计实现的功能为：使用七段显示器显示时间，显示格式为“时分”，并可显示日期，显示格式为“月日”，年份单独显示。可以设定作息时间，进行到时提示，并作出相应动作：发光二极管闪亮，同时播放音乐。2 系统总体方案及硬件设计2.1 系统总体方案框图图2-1 系统方框图本次设计实现的功能主要有：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小数点闪动作为秒计数表示。可以设定作息时间，并进行到

6、时提示。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。由按键输入控制设置年月日以及当前时间、并可设置闹钟定时，时间到由蜂鸣器发出响声并作出相应动作：二极管闪亮，同时播放音乐。2.2 按键控制模块图2-2按键控制模块按键控制模块主要有由四个按键组成：K1、K2、K3、K4、。其中K1的功能是模式切换键；K2的作用是加一；K3的作用是闹钟使能；K4的作用是减一。当需要设定时间或是校正时间，即可按下模式切换键来进行。校正时间：按第一次K1键，进入小时校正状态，通过按K2、K4键进行小时校正，按一下K2键则加一，按一下K3键则减一；按第二次K1键，进入分校正状态，通过按K2

7、、K4键进行分钟校正；按第三次K1键，进入小时设定状态，此时若不需要设置则不操作；按下第四次K1键，进入分钟设定状态，若此时不需要设置则不操作；按下第五次K1键进入月份校正状态，通过按K2、K4键进行月份校正；按下第六次K1键，进入日校正状态，通过按K2、K4键进行日校正；按下第七次K1键进入年份校正状态，通过按K2、K4键来进行年份校正；校正完毕后，再按一次K1键，则退出时间校正状态，并显示当前校正后的准确时间。设定时间：按第一次K1键进入小时校正状态，此时若不需要设置，则不操作;以此类推，到第三次按下K1键，进入小时设定状态，通过按K2、K4键进行小时设定；按下第四次K1键，进入分钟设定状

8、态，通过按K2、K4键进行分钟设定，设定完毕后，按一下K3键（闹钟使能）；继续按K1键，若不需要设置，则不操作，以此类推，到按最后一次K1键则退出时间设定状态并显示当前时间，当时间与我们设定的时间一致时，通过闹钟电路响声提示，若要关闭闹钟，此时再按一次K3键即可停止响声。2.3 时间显示模块图2-3显示模块时间显示模块主要由四位数码管来显示，配合按键控制模块的校正与设定时间，相应的显示。时间正常显示时，LED每闪动60次，分钟自动加一；每六十分钟小时自动加一；每24小时天自动加一。2.4闹钟模块图2-4闹钟音乐模块闹钟模块快的主要功能：闹铃。当设定时间与当前时间一致时，则闹钟自动闹铃进行提示，

9、同时二极管闪亮一分钟后，自动退出响铃状态，若按K3键，闹钟退出响铃状态。3软件设计3.1系统软件设计思想本系软件设计中，利用单片机定时器设计时间计时处理，采用单片机内部的T0定时器溢出中断来实现，工作在T1方式下，定时50微妙，则连续中断20次即为一秒，得到了我们所需时间的最小单位该设计用C51编写程序，由于汇编语言的移植性比较差，而C语言则比较灵活。许多子函数都可以直接移植过去。在程序中除了有主函数外还包含许多子函数，如延时函数、按键扫描函数、初始化函数、时间显示函数、设定闹钟显示函数、设定日期显示函数、设定年份显示函数、月份选择函数、年份显示辅助函数。3.2 系统主程序在主控程序循环中主要

10、工作为扫描是否有按键，若有按健则做相应的功能处理，同时也扫描显示器显示时间数据，并检查所设置的时间是否到了。时间计时处理程序是等过了1s后，则更新时间数据，将最新的时、分的数据转换为数字数据并显示在七段显示器上。图3-2主程序流程图3.3 中断子程序中断子程序的主要功能：提供时间基准。当连续中断20次时，即为一秒，此时秒加一；当秒值为60时，分钟加一，同时秒清零;当分钟值为60时，小时加一，同时分钟值清零；当小时为24时，天值加一，同时小时清零；由于每月天数不定，1、3、5、7、8、10、12月为31天，当计数到此类月份时，天值为32时，月值加一，同时天值为1；4、6、9、11月为30天，当计

11、数到此类月份时，天值为31时，月值加一，同时天值为1；如果是闰年，则2月为29天，当计数到此类月份时，天值为30时，月值加一，同时天值为一；如果不是闰年，则2月为28天，当计数此类月份时，天值为29时，月值加一，同时天值为一；当月值为13时，则年值加一，同时月值为一。图3-3定时器中断函数3.4 按键扫描子程序按键扫描子程序是程序计中相当重要的一部分。按键扫描子程序的功能是：扫描是否有按键按下，若有键按下，则执行相应功能。图3-4按键扫描子程序4 Proteus软件仿真4.1 Proteus软件简介Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Pr

12、oteus软件有近20年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，Proteus能够很容易的为用户建立了完备的电子设计开发环境。 Proteus产品系列也包含了革命性的VSM技术，用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。不愧为一款非常优秀的单片机仿真软件。Proteus组合了高级原理布图、混合模

13、式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被电子世界在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品“The Route to PCB CAD”。Proteus产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块:个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB设计. PROSPICE仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有

14、相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型. 支持许多通用的微控制器,如PIC,*R,HC11以及8051. 交互的装置模型包括:LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘,强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式IAR C-SPY和Keil uVision2等开发工具的源层调试应用特殊模型的DLL界面-提供有关元件库的全部文件Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不

15、再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。4.2 Proteus软件仿真初始界面：启动Proteus进行仿真时显示的初始化时间。初始界面仿真图如图4-2-1所示。图4-2-1时间显示仿真图时间校正：当我们需要正确的显示时间即可进行时间校正，按一下K1即进入小时校正状态，通过K2加一或K4减一来进行小时校正，再按一次K1键即可进行分钟校正，校正原理同小时校正相同。其仿真图如图4-2-2所示。图4-2-2 时间校正仿真图闹钟设定：当我们需要闹钟提醒时即可使用此

16、功能，连续按三下K1键即可进入闹钟小时设定状态，通过K2键加一或K4键减一，进行小时设定，再按一次K1键即可进行分钟设定，其设定原理与小时设定原理相同，按一下K3键，则时间设定完毕，到时会自动响铃。其仿真图如图4-2-3所示。图4-2-3闹钟设定仿真图日期校正：当我们需要与当前日期保持一致时，则可以使用日期校正功能，连续按动五次K1键，则进入月份校正状态，通过K2加一键或K4减一键进行校正月份，再按一次K1键，则可进行日期校正，校正原理同月份校正原理相同。其仿真图如图4-2-4所示图4-2-4日期显示仿真图年份校正：当我们需要保持年份与当前年份一一致时，则可以进行年份校正。连续按动七次K1键，

17、即进入年份校正状态，通过K2加一键或K4减一键进行校正。其仿真图如图4-2-5所示图4-2-5年份显示仿真图闹钟响铃：当我们设定的时间与当前时间一致时，则闹钟就会自动响铃提示，与此同时发光二极管闪亮，一分钟后响铃停止，发光二极管熄灭，若在此期间按下闹钟使能键K3同样能使响铃停止，发光二极管熄灭。其仿真图如图4-2-6所示。图4-2-6闹钟音乐播放仿真图5课程设计体会此次课程设计为期两个多星期，我们从中获益匪浅。本课程设计是单片机原理与应用技术的综合训练。从选题、确定方案、设计原理图、仿真、焊接的过程中，我们学到了很多，这对我们来说是一次将课本所学知识应用到具体实践中的一次考验。虽然在这个过程中

18、我们遇到了很多困难，编写程序需要一步一步并认真的调试，一个小小的错误都可导致整个程序的不可用；硬件仿真需要考虑硬件与软件的连调，才能保证硬件与软件协同工作。我们通过查阅资料、同学的帮助，最终基本解决这些问题，从而基本完成了课程设计的要求。在这个过程中我们学会了发现问题、分析问题并最终解决问题，为我们以后的工作和学习打下了一定的基础。此次课程设计，也使我们发现了自己的缺点，课本所学知识与实践是有一定距离的，我们不仅要学好科学文化知识，更要积极的参与实践学习，真样才能有更大的收获，真正学到知识，要把理论与实际相结合，从而成为真正有用的人。参考文献：余发山 王福忠 徐州：中国矿业大学出版社2008年

19、3:北京航空航天大学出版社,2004.4杨刚,:电子工业出版社,2004.附1：源程序代码#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar code a10 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f ;/*sbit K1 P14;sbit K2 P15;sbit K3 P16;sbit K4 P17;sbit sd P36;sbit BEEP P37;uchar m 5,h 20,sec 58,cnt 0,x,y,qian,bai,shi,ge;ucha

20、r set_h 12;uchar set_m 58;uchar month 7;uchar day 5;uchar th0_f;uchar tl0_f;uint year 2010; void delay uchar t ;/延时函数void scankey void ;/按键扫描函数void init void ; /初始化函数void display void ;/显示函数void set_time void ;/设定时间显示辅助函数void set_day void ;/设定日期显示辅助函数void m_choose void ; /月份选择函数void bianhuan void ;

21、/年份显示辅助函数void bianhuan1 void ;/时间显示辅助函数changedata uchar *song,uchar *diao,uchar *jie ;音乐符号串解释函数 void play uchar *songdata ;/奏乐函数/世上只有妈妈好uchar code mamahao 6.5_35|16_5_6-|35_6_53_2_|1_,6_5_3_2-| 2.3_55_6_|321-|5.3_2_1_,6_1_|,5- ;uchar code freq36*2 0xA9,0xEF,/00220HZ ,1 /0 0x93,0xF0,/00233HZ ,1# 0x73

22、,0xF1,/00247HZ ,2 0x49,0xF2,/00262HZ ,2# 0x07,0xF3,/00277HZ ,3 0xC8,0xF3,/00294HZ ,4 0x73,0xF4,/00311HZ ,4# 0x1E,0xF5,/00330HZ ,5 0xB6,0xF5,/00349HZ ,5# 0x4C,0xF6,/00370HZ ,6 0xD7,0xF6,/00392HZ ,6# 0x5A,0xF7,/00415HZ ,7 0xD8,0xF7,/00440HZ 1 /12 0x4D,0xF8,/00466HZ 1# /13 0xBD,0xF8,/00494HZ 2 /14 0x24

23、,0xF9,/00523HZ 2# /15 0x87,0xF9,/00554HZ 3 /16 0xE4,0xF9,/00587HZ 4 /17 0x3D,0xFA,/00622HZ 4# /18 0x90,0xFA,/00659HZ 5 /19 0xDE,0xFA,/00698HZ 5# /20 0x29,0xFB,/00740HZ 6 /21 0x6F,0xFB,/00784HZ 6# /22 0xB1,0xFB,/00831HZ 7 /23 0xEF,0xFB,/00880HZ 1 0x2A,0xFC,/00932HZ 1# 0x62,0xFC,/00988HZ 2 0x95,0xFC,/

24、01046HZ 2# 0xC7,0xFC,/01109HZ 3 0xF6,0xFC,/01175HZ 4 0x22,0xFD,/01244HZ 4# 0x4B,0xFD,/01318HZ 5 0x73,0xFD,/01397HZ 5# 0x98,0xFD,/01480HZ 6 0xBB,0xFD,/01568HZ 6# 0xDC,0xFD,/01661HZ 7 /35 ; /* /音乐符号串解释函数changedata uchar *song,uchar *diao,uchar *jie uchar i,i1,j; char gaodi;uchar banyin; uchar yinchang

25、;/?3 uchar code jie78 0,12,14,16,17,19,21,23 ; *diao *song; for i 0,i1 0; gaodi 0; banyin 0; yinchang 4; if * song+i | | * song+i i+; switch * song+i case ,: gaodi -12;i+; break; case : gaodi 12;i+; break; if * song+i 0 * diao+i1 0; * jie+i1 0; return; j * song+i -0x30; i+; j jie7j+gaodi; yinc: swit

26、ch * song+i case #: i+;j+; goto yinc; case -: yinchang+ 4; i+; goto yinc; case _: yinchang/ 2; i+; goto yinc; case .: yinchang yinchang+yinchang/2; i+; goto yinc; * diao+i1 j; * jie+i1 yinchang; i1+; /* /奏乐函数 void play uchar *songdata uchar i,c,j 0; uint n; uchar diaodata40; uchar jiedata40; changed

27、ata songdata,diaodata,jiedata ; TR1 1; for i 0;diaodatai! 0;i+ tl0_f freqdiaodatai*2; th0_f freqdiaodatai*2+1; for c 0;c jiedatai;c+ for n 0;n 24;n+ scankey ; if y 0 TR1 0; return; display ; TR1 0; for n 0;n 500;n+ ; TR1 1; TR1 0; void time0 void interrupt 1 TH0 0x3c;TL0 0xb0;cnt+; if y 1& set_h h&s

28、et_m m sd sd;else sd 1;if cnt 20 sec+;cnt 0;if sec 60 sec 0;m+;if m 60 m 0;h+;if h 24 h 0;day+;switch month case 1:if day 32 month+;day 1; break;case 2:if year%4 0 if day 30 month+;day 1; else if day 29 month+;day 1; break;case 3:if day 32 month+;day 1; break;case 4:if day 31 month+;day 1; break;cas

29、e 5:if day 32 month+;day 1; break;case 6:if day 31 month+;day 1; break;case 7:if day 32 month+;day 1; break;case 8:if day 32 month+;day 1; break;case 9:if day 31 month+;day 1; break;case 10:if day 32 month+;day 1; break;case 11:if day 31 month+;day 1; break;case 12:if day 32 month+;day 1; break; if

30、month 13 month 1;year+; if x 0 bianhuan1 ; timer1 interrupt 3 TL1 tl0_f;TH1 th0_f; /调入预定值 BEEP BEEP; /取反音乐输出IO void main void init ;while 1 display ; scankey ;if y 1& set_h h&set_m m play mamahao ; else BEEP 0; void init void BEEP 0;TMOD 0x11;TH0 0x3c;TL0 0xb0;ET0 1;TR0 1;ET1 1;TR1 0;EA 1; void disp

31、lay void P2 0xfe;P0 aqian;if x%2 1&cnt 10 P0& 0x00;delay 20 ;P2 0xfd;P0 abai;if x%2 1&cnt 10 P0& 0x00;else if x 0&cnt 10 P0| 0x80;delay 20 ;P2 0xfb;P0 ashi;if x%2 0&x! 0 |x 7 &cnt 10 P0& 0x00;delay 20 ;P2 0xf7;P0 age;if x%2 0&x! 0 |x 7 &cnt 10 P0& 0x00;delay 20 ; void m_choose void switch month case

32、 1:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break;case 2:if year%4 0 if day 30 day 1;else if day 0 day 29; else if day 29 day 1;else if day 0 day 28; break;case 3:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break;case 4:if day 31 day 1;else if day 0 day 30;break;case 5:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;brea

33、k;case 6:if day 31 day 1;else if day 0 day 30;break;case 7:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break;case 8:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break;case 9:if day 31 day 1;else if day 0 day 30;break;case 10:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break;case 11:if day 31 day 1;else if day 0 day 30;br

34、eak;case 12:if day 32 day 1;else if day 0 day 31;break; void set_time void qian set_h/10; bai set_h%10; shi set_m/10; ge set_m%10; void set_day void qian month/10; bai month%10; shi day/10; ge day%10; void bianhuan void qian year/1000;bai year%1000/100;shi year%100/10;ge year%10; void bianhuan1 void

35、 qian h/10; bai h%10; shi m/10; ge m%10; void scankey void if K1 0 delay 20 ;if K1 0 while K1 0 ; x+; if x 3 set_time ; else if x 5 set_day ; else if x 7 bianhuan ; else if x 8 x 0;bianhuan1 ; if K2 0 delay 20 ;if K2 0 while K2 0 ;switch x case 0:break;case 1:h+;if h 24 h 0;bianhuan1 ;break;case 2:m

36、+;if m 60 m 0;bianhuan1 ;break;case 3:set_h+;if set_h 24 set_h 0;set_time ;break;case 4:set_m+;if set_m 60 set_m 0;set_time ;break;case 5:day+;m_choose ;set_day ;break;case 6:month+;if month 13 month 1;set_day ;break;case 7:year+;bianhuan ;break; if K3 0 delay 20 ;if K3 0 while K3 0 ;y+;if y 2 y 0;

37、if K4 0 delay 20 ;if K4 0 while K4 0 ;switch x case 0:break;case 1:h-;if h 255 h 23;bianhuan1 ;break;case 2:m-;if m 255 m 59;bianhuan1 ;break;case 3:set_h-;if set_h 255 set_h 23;set_time ;break;case 4:set_m-;if set_m 255 set_m 59;set_time ;break;case 5:day-;m_choose ;set_day ;break;case 6:month-;if month 0 month 12;set_day ;break;case 7:year-;bianhuan ;break; uchar i; do for i 0;i 23;i+ ; while t- ; 附2：系统原理图1