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正文內(nèi)容

基于單片機的作息時間控制系統(tǒng)設計(編輯修改稿)

2024-07-03 22:48 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 設定。電路采用單片機AT89S51,顯示器采用四聯(lián)共陰極LED數(shù)碼顯示器。其中字段由串入并出的移位寄存器74LS164控制,;。SWSWSW3用來進行時間校準及控制時間點的設定。LED1到LED8用來模被控對象。另有鈴響信號輸出(鈴響信號驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲)。 列驅(qū)動四位LED數(shù)碼顯示器AT89S51 ~ 單片機 控 制 器 ~ 圖10 電路設計框架系統(tǒng)的硬件電路如圖11所示:圖11 系統(tǒng)硬件電路 電路仿真 本設計利用軟件keil和proteus進行實驗現(xiàn)象的仿真[3].在keil環(huán)境下進行編寫程序(程序見附錄),然后進行程序調(diào)試,調(diào)試無誤后,把此程序生成HEX文件輸出。再在proteus環(huán)境下畫好圖12,然后把輸出的HEX文件下載到電路的AT89S51芯片中,點擊運行,即可進行電路模擬仿真。仿真圖如圖12:圖12 電路仿真圖(1)時間校對: 在任何時候均可通過按壓SW2和SW3按鈕進行時間校準。每按動一下SW2,小時自動加1;持續(xù)按動不放,小時將自動連續(xù)加1。當小時指示為24時,再加1將自動回零。每按動一下SW3,分鐘自動加1;持續(xù)按住SW3按鈕不放,分鐘將自動連續(xù)加1。當分鐘指示為59時,再按動SW3,分鐘將變?yōu)?0。(2)控制時間設定: 需要設定控制時間點時,應首先按SW1按鈕,然后再按動SW2和SW3,使指示時間與要求時間一致,再按SW1按鈕進入“控制對象”設置狀態(tài),按SW3進行對象切換,最后按SW2保存時間點;也可以按SW1取消本次設定。如此可設定多個控制時間點。 在正常狀態(tài)下按下SW1不放,然后再按SW3按鈕可刪除所有的控制時間點。3 作息時間控制系統(tǒng)軟件的設計硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定,大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑,完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的,由于軟件的可伸縮性,最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱,差別可能很大。因此,軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設計方法,不僅易于編程和調(diào)試,也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時,對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程涉及到數(shù)值運算不太多,易于操作,用我們平時常用的匯編語言編程便可容易實現(xiàn)。 設計原理對于時鐘功能,需要在數(shù)碼管上顯示當前的時間的小時及分鐘,因此,可以在內(nèi)部存儲空間分別定義它們的顯示緩存空間,來存放小時、分鐘的BCD碼,各2個字節(jié)[6]。由于時鐘是不能停止的,因此需要采用內(nèi)部定時器自動計時,并使用定時器中斷處理程序來定時進行時間數(shù)值的刷新。51單片機的2個定時器都具有16位定時器的工作模式。當晶振為12MHz時,;要達到1秒鐘,可以采用兩種方法:采用一個定時器定時與軟件計數(shù)相結(jié)合的方法;或者采用兩個定時器級聯(lián)的方法[5]。由于作息時間控制系統(tǒng)在計時功能時也需要用到1個定時器,因此,我們采用第一個方法,只使用1個定時器,例如使用T0。為了達到較為準確的計時,使T0的溢出時間為50ms,使用一個字節(jié)作為軟件計數(shù)器MS,計數(shù)值為20。定時器的中斷處理程序?qū)S進行減1操作,當MS為0時,1秒到達,此時更新存放小時、分鐘的顯示緩存區(qū)。 程序結(jié)構(gòu)類型本系統(tǒng)用到了三種最主要的程序設計結(jié)構(gòu)①順序結(jié)構(gòu)②選擇分支結(jié)構(gòu)③循環(huán)結(jié)。順序結(jié)構(gòu)程序是一種最簡單程序,在順序結(jié)構(gòu)程序中指令按照先后順序一條一條的執(zhí)行[2]。如圖13所示:A B圖13 串行結(jié)構(gòu)程序循環(huán)結(jié)構(gòu)程序有兩種形式,即do_while形式和do_until形式,結(jié)構(gòu)分別如圖14所示: 循環(huán)初始狀態(tài)循環(huán)初始狀態(tài) 循環(huán)體為真時 循環(huán)體 Y 循環(huán)控制條件 N N (1) DOWHILE結(jié)構(gòu) (2) DOUNTIL結(jié)構(gòu)圖14 循環(huán)結(jié)構(gòu)編寫循環(huán)程序要注意設置循環(huán)的初始狀態(tài)、循環(huán)體和循環(huán)控制部分。循環(huán)可以有多重結(jié)構(gòu)。多重循環(huán)程序設計的基本方法和單重循環(huán)程序設計是一致的,應分別考慮各重循環(huán)的控制條件及其程序?qū)崿F(xiàn),相互之間不能混淆。另外,應該注意在每次通過外層循環(huán)再次進入內(nèi)層循環(huán)時,初始條件必須重新設置[4]。分支程序結(jié)構(gòu)也可以有兩種形式,如圖15所示: 判斷條件判斷條件 Y N Y BA ..... (a) IFTHENELSE (b) CASE圖15 分支結(jié)構(gòu)程序的分支一般用條件轉(zhuǎn)移指令來產(chǎn)生,利用轉(zhuǎn)移指令不影響條件碼的特性,連續(xù)地使用條件轉(zhuǎn)移指令使程序產(chǎn)生了多個不同的分支,而對于數(shù)組中的每一個數(shù),它只能是多個分支中的某一個。主程序: 子程序1(拆分):設置顯示時間初始值12:00設置堆棧區(qū)在70H~7FHT0中斷及工作方式50ms定時參數(shù)啟動定時器調(diào)用拆分子程序調(diào)用顯示子程序時間校對子程序控制時間設定子程序判斷定時間是否到pare子程序無條件轉(zhuǎn)移子程序取分個位指向分個位顯示緩沖單元114H 取分十位指向分十位顯示緩沖單元取時個位指向時個位顯示緩沖單元取時十位返回指向時十位顯示緩沖單元開始子程序2(顯示): 子程序3(控制時間設定):送字形表首地址關顯示器器傳送分個位字形到74L164R0加1,顯示區(qū)下一位送顯示緩沖區(qū)首地址(R0)及字位碼(R2) 修改字位碼修改后的字位碼送入A=1結(jié) 束 查字形表取待顯示字點亮對應位碼顯示管開始子程序顯示CLRSW1=0清除所有數(shù)據(jù)SW3=0顯示CLRSW2=0顯示CLRSW1=0顯示06:00按SW2=0調(diào)時,SW2=0調(diào)分顯示所調(diào)時間顯示——00SW1=0SW3=0調(diào)第幾鬧鈴SW2=0保存設置返回 4 作息時間控制系統(tǒng)的調(diào)試 調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設計方案,本系統(tǒng)的調(diào)試共分為三大部分:硬件調(diào)試,軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。由于在系統(tǒng)設計中采用模塊化設計,所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試,包括對:鍵盤操作功能調(diào)試,聲音輸出功能調(diào)試,指示燈功能調(diào)試等。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試,確保工作正常之后,再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。最后將各模塊組合后整體測試,使系統(tǒng)的所有功能得以實現(xiàn)[9]。電路安裝完成后,首先進行檢查,即確認電路無虛焊,無短路,無斷路,集成元件安裝是否正確,之后進行電路功能模塊的分級調(diào)試,根據(jù)電路功能逐級進行:①鍵盤功能調(diào)試;②聲音輸出功能調(diào)試;③指示燈功能調(diào)試;本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)不是很大,全部用匯編語言來編寫,選用一般的Keil仿真器對匯編語言進行調(diào)試。除了語法差錯外,當確認程序沒問題時,通過直接下載到單片機來調(diào)試。采取的是自下到上的調(diào)試方法,即單獨調(diào)試好每一個模塊,然后再連接成一個完整的系統(tǒng),最后完成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試。主要是液晶顯示屏實時顯示功能的調(diào)試。系統(tǒng)做好后,進行系統(tǒng)的完整調(diào)試。主要任務是檢驗實現(xiàn)的功能及其效果并校正數(shù)值。根據(jù)實測數(shù)據(jù),逐步校正數(shù)據(jù),使測量結(jié)果更準確。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試,確保工作正常之后,再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。5 總 結(jié)本系統(tǒng)主要由MCS51系列單片機AT89S51做主控部件,外圍電路用12MHZ晶體震蕩器、74LS164寄存器、復位電路、三個按鍵、四位LED數(shù)碼管做顯示時間的器件。本系統(tǒng)具有基本時鐘(顯示當前時間的小時及分鐘)功能,通過外擴繼電器、光電耦合器或固體繼電器還可實現(xiàn)多點、多路電氣設備的控制。該作息時間控制系統(tǒng)可廣泛用于學校、工廠和機關的自動打鈴、電視、路燈、室內(nèi)照明及其他對象控制,也可用于家庭或?qū)W生寢室進行時間指示及多點時間提醒。 本次設計得到預定效果,設計成的作息時間控制系統(tǒng)按照原理運行,在計時上有一定誤差,通過反復試驗、調(diào)試,%的范圍內(nèi)。參考文獻[1] 劉玉賓;朱煥立,單片機原理及接口技術[M],北京:機械工業(yè)出版社,2004[2] 徐建民;王東,[M],電子工業(yè)出版社,2005[3] 嚴天峰,單片機應用系統(tǒng)設計與仿真調(diào)試[M],北京:電子工業(yè)出版社,2005[4] 蘇帆等,匯編語言程序設計[M],武漢:華中科技大學出版社,2005[5] 楊洪升;朱九彥,定時器時間常數(shù)的外部輸入及應用[J],承德石油高等??茖W校學報, 2006年01期[6] 祁樹勝,連續(xù)時間系統(tǒng)的時間—最佳控制[J],西安航空技術高等??茖W校學報。 2001年03期[7] 金仁貴,單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)方法 電腦知識與技
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