【正文】 揚(yáng)州大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目： 可編程作息時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 課 程： 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 第 一 部 分 任 務(wù) 書 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、課題名稱 詳見《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目（一）》：主要是軟件仿真，利用 Proteus軟件進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)并調(diào)試； 《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)題目（二） 》：主要是硬件設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)周立功實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)并調(diào)試。 二、課程設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)是課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它對幫助學(xué)生全面牢固地掌握課堂教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和實(shí)際動(dòng)手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》是一門理論性、實(shí)用性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)占有更加重要的地位。單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個(gè)涉及 MCS51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與 編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能將課堂上學(xué)到的理論知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能進(jìn)一步加深對電子電路、電子元器件等知識的認(rèn)識與理解，同時(shí)在軟件編程、排錯(cuò)調(diào)試、相關(guān)軟件和儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。通過單片機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試、整理資料等環(huán)節(jié)的培訓(xùn)，使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)方法和組織實(shí)踐的基本技能，逐步熟悉開展科學(xué)實(shí)踐的程序和方法。 三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)以 89C51單片機(jī)和外圍元器件構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并完成相應(yīng)的軟硬件調(diào)試。 1. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：綜合運(yùn)用單片機(jī)課程中所學(xué)到的理論知識，學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)。 2. 硬件電路設(shè)計(jì)：對方案中以單片機(jī)為核心的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，包括元器件的選擇和電路參數(shù)的計(jì)算，并畫出總體電路圖。 3. 軟件設(shè)計(jì)：根據(jù)已設(shè)計(jì)出的軟件系統(tǒng)框圖，用匯編語言或 C51編制出各功能模塊的子程序和整機(jī)軟件系統(tǒng)的主程序。 4. 調(diào)試：在單片機(jī) EDA仿真軟件環(huán)境 Proteus下進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)并調(diào)試；或在單片機(jī)周立功實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)并調(diào)試。 四、課程設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的可編程 作息時(shí)間控制器：按照給定的時(shí)間模擬控制，實(shí)現(xiàn)廣播、上下課打鈴、燈光控制（屏幕顯示） ,同時(shí)具備日期和時(shí)鐘顯示。 五、進(jìn)度安排 序號 內(nèi)容 天數(shù) 1 布置任務(wù)，熟悉課題要求 2 總體方案確定，硬件電路設(shè)計(jì) 3 軟件編程 4 Proteus仿真，或在周立功實(shí)驗(yàn)箱上調(diào)試 2 5 總結(jié)，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告 七、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容： 總結(jié)設(shè)計(jì)過程，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)報(bào)告具體內(nèi)容要求如下： 1．課程設(shè)計(jì)的目和設(shè)計(jì)的內(nèi)容。 2．課程設(shè)計(jì)的要求。 3．控制系統(tǒng)總框圖及系統(tǒng)工作原理。 4．控制系統(tǒng)的硬件電路連接圖，電路的原理。 5．軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說明。 6．電路設(shè)計(jì)，軟件編程、調(diào)試中遇到的問題及分析解決方法。 7．實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其分析。 8．體會。 第 二 部 分 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 目 錄 1 課題簡介 ........................................................................... 1 課題目的 ...................................................................... 1 課題要求 ...................................................................... 1 2 可編程作息時(shí)間控制器方案設(shè)計(jì) ....................................................... 1 系統(tǒng)總體介紹 .................................................................. 1 系統(tǒng)整體框圖 .................................................................. 1 .................................................................. 1 3可編程作息時(shí)間控制器硬件電路及芯片介紹 ............................................... 2 AT89C51單片機(jī) ................................................................ 2 1602LCD液晶顯示器 ........................................................... 3 其他重要元件 .................................................................. 4 硬件電路設(shè)計(jì)圖 ................................................................ 5 4 可編程作息時(shí)間控制器軟件編程設(shè)計(jì) .................................................... 5 系統(tǒng)初始化 .................................................................... 5 系統(tǒng)時(shí)間校正 .................................................................. 6 系統(tǒng)時(shí)間設(shè)定 .................................................................. 7 作息時(shí)間設(shè)定 .................................................................. 7 響鈴處理 ...................................................................... 9 邏輯控制 ..................................................................... 10 1602LCD液晶顯示 ............................................................. 11 5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析 ..................................................................... 11 實(shí)驗(yàn)的調(diào)試 ................................................................... 11 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 ................................................................... 12 實(shí)驗(yàn)的問題 ................................................................... 14 6 小結(jié)與體會 ........................................................................ 15 1 1 課題簡介 課題目的 由單片機(jī) AT89C51芯片和 LCD顯示器，輔以必要的的電路，構(gòu)成一個(gè)可編程作息時(shí)間控制器。電子鐘采用采用單片機(jī)來完成 ,LCD顯示“時(shí)”，“分”， LED閃動(dòng)來做秒計(jì)數(shù)，定時(shí)時(shí)間到能發(fā)出相應(yīng)的提示，從而能夠?qū)崿F(xiàn)作息時(shí)間控制。現(xiàn)在是自動(dòng)化高度發(fā)達(dá)的時(shí)代，特別是電子類產(chǎn)品都是靠內(nèi)部的控制電路來實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的控制，達(dá)到自動(dòng)運(yùn)行的目的，這就需要我們這里要做的設(shè)計(jì)中的電器元件及電路的支持。 課題要求 （ 1） 在 keil uVision 和 proteus上編寫軟件完成設(shè)計(jì)。 （ 2） 以 AT89C51單片機(jī)為核心結(jié)合字符型 LCD顯示器的可編程作息時(shí)間控制器。 （ 3） 按照給定的時(shí)間模擬控制，實(shí)現(xiàn)廣播、上下課打鈴、燈光控制（屏幕顯示） ,同時(shí)具備日期和時(shí)鐘顯示。 （ 4） 上機(jī)調(diào)試程序。 （ 5） 寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。 2 可編程作息時(shí)間控制器方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體介紹 可編程作息時(shí)間控制器是由簡單的一路鬧鐘的基礎(chǔ)上增加至四路可調(diào)鬧鐘，從而實(shí)現(xiàn)依次執(zhí)行作息時(shí)間的提醒任務(wù)。系統(tǒng)主要是由 時(shí) 間程序和鬧鐘程序所構(gòu)成， 由顯示模塊、時(shí)鐘模塊 以及鬧鐘模塊 三大部分組成。其 中時(shí)鐘運(yùn)算模塊要對時(shí)、分、秒的數(shù)值進(jìn)行 操作 ，并且秒算到 60時(shí)，要自己清零并向分進(jìn) 1；分算到 60時(shí)，要自己清零并向時(shí)進(jìn) 1， 時(shí)算到 24時(shí)，要清零 ， 這樣，才 能 循環(huán)記時(shí)。 并在不同狀態(tài)下使得四個(gè)按鍵有著不同的功能，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間的調(diào)整，同時(shí)可以在不同狀態(tài)下可以調(diào)整鬧鐘的時(shí)間。當(dāng)定時(shí)到達(dá)時(shí) LCD將顯示出現(xiàn)在的鬧鐘是哪一路，響鈴一分鐘，并可以通過按鍵提前結(jié)束鬧鐘，恢復(fù)到時(shí)間顯示狀態(tài)。 系統(tǒng)整體框圖 使用 AT89C51單片機(jī)結(jié)合字符型 LCD顯示器設(shè)計(jì)一個(gè)簡易的可編程作息時(shí)間控制器，若 LCD選擇有背光顯示的模塊，在夜晚或黑暗的場合中也可使用。程序執(zhí)行后工作指示燈 LED閃動(dòng)，表示程序開始執(zhí)行，同時(shí) LCD顯示 揚(yáng)聲器 和燈閃 廣播 單片機(jī)AT89C51 按 鍵 2 顯示系統(tǒng)時(shí)間。作息時(shí)間控制器是由 4路可調(diào)鬧鐘組成，從而實(shí)現(xiàn)打鈴等功能。當(dāng)四路鬧鐘中的任一路到時(shí)，均會點(diǎn)亮燈、打鈴。其中操作鍵 K1～ K4的功能分別為：設(shè)置限制的時(shí)間 /時(shí)的調(diào)整、顯示鬧鐘設(shè)置的時(shí)間 /分的調(diào)整、設(shè)置鬧鐘的時(shí)間 /設(shè)置完成、鬧鐘更換。 3 可編程作息時(shí)間控制器硬件電路及芯片介紹 系統(tǒng)主要是由 AT89C51單片機(jī)、 1602LCD液晶顯示器以及其他重要元件組成，按鍵作為系統(tǒng)的控制輸入端，可以進(jìn)行時(shí)間、 鬧鐘等內(nèi)容的設(shè)定，并通過液晶顯示器顯示出時(shí)間等內(nèi)容。 AT89C51單片機(jī) 本設(shè)計(jì)的核心硬件就是 8051芯片，這里選擇了 AT89C51,AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯 片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 。 圖 AT89C51 引腳圖 引腳及其功能： P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級開路雙 向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2 3 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：