【正文】 指導(dǎo)教師： 謝 輝 教師職稱： 教 授 成 績(jī)： 制作日期 2020 年 10 月 29 日 目錄 摘要 1 關(guān)鍵詞 ............................................................................................................................. 1 第一章 引 言 2 第二章 設(shè)計(jì)方案論證 3 方案二：基于單片機(jī)的作息時(shí)間控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 方案確定 3 基本方案 ................................................................................................................... 4 設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)要概述 4 系統(tǒng)軟硬件劃分 4 總體設(shè)計(jì)框圖 ............................................................................................................ 4 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 5 DS1302 7 鍵盤接口電路設(shè)計(jì) 8 響鈴電路設(shè)計(jì) 8 總體運(yùn)行進(jìn)程 ............................................................................................................ 9 第四章 軟件電路設(shè)計(jì)及流程圖 9 基本原理概述 ............................................................................................................ 9 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) 12 第五章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 13 程序設(shè)計(jì)概要 ......................................................................................................... 13 源程序清單 .............................................................................................................. 13 第六章 作息時(shí)間器硬件原理圖 我們知道單片機(jī)的外接石英晶體振蕩器能提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的基準(zhǔn)頻率，并經(jīng) 12 分頻后向內(nèi)部定時(shí)器提供實(shí)時(shí)基準(zhǔn)頻率信號(hào)，設(shè)定定時(shí)器工作在中斷方式下，連續(xù)對(duì)此頻率信號(hào)進(jìn)行分頻計(jì)數(shù)，便可得秒信號(hào)，再對(duì)秒信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)便可得到分、時(shí)等實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。接下來(lái)便可以進(jìn)行定時(shí)處理和打鈴輸出，當(dāng)主程序檢測(cè)到有分進(jìn)位標(biāo)志時(shí)，便開(kāi)始比較當(dāng)前時(shí)間（小時(shí)與分、存放在 RAM 中）與信息時(shí)間表上的作息時(shí)間（小時(shí)與分，存放在 ROM）是否相同，如有相同者，則進(jìn)行報(bào)時(shí)處理并控制打鈴，如有不相同則返回主程序，如此便實(shí)現(xiàn) 了報(bào)時(shí)控制的要求。 當(dāng)今時(shí)代是一個(gè) 新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未有的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。目前，一個(gè)學(xué)習(xí)與應(yīng)用單片機(jī)的高潮正在工廠、學(xué)校及企事業(yè)單位大規(guī)模地興起。 第二章 設(shè)計(jì)方案論證 設(shè)計(jì) 要求 它可以作為時(shí)鐘電路來(lái)顯示時(shí)間，進(jìn)行設(shè)置，定時(shí)打鈴。可分 為：時(shí)間設(shè)置電路，計(jì)時(shí)電路，顯示電路和定時(shí)打鈴控制電路等。利用數(shù)碼顯示器來(lái)顯示時(shí)間，利用或門、與門、非門、與非門、等電路元件進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)打鈴的控制。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn) 1 秒定時(shí)中斷，沒(méi)產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器內(nèi)相應(yīng)的秒值加 1；若秒值達(dá)到 60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加 1；若分值達(dá)到 60，則清零分字節(jié)，并將 時(shí)字節(jié)值加 1；若時(shí)值達(dá)到 24，則將時(shí)字節(jié)清零。 方案確定 方案一的設(shè)計(jì)只能事先設(shè)定打鈴時(shí)間不能完全自動(dòng)打鈴，且在修改打鈴時(shí)間上存在一定的困難。并在修改打鈴時(shí)間上有了很大的方便，只需修改一部分程序便能實(shí)現(xiàn)不同的需要。 基本方案 設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)要概述 作息時(shí)間控制器系統(tǒng) 裝置用于工廠、學(xué)校等地的時(shí)間控制，本設(shè)計(jì)是按照學(xué)校作息時(shí)問(wèn)設(shè)定的，模擬了電了鐘顯示時(shí)、分、秒。 首先設(shè)計(jì)出本系統(tǒng)的硬件基本框圖，根據(jù)框圖設(shè)計(jì)電氣原理圖，簡(jiǎn)要概述基本原理，按照設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)出各部分程序。 單片機(jī)選型 根據(jù)課題的具體內(nèi)容，任務(wù)要求，計(jì)時(shí)、校時(shí)、定時(shí)、鍵盤顯示等功能，經(jīng)多方面考慮，所選系統(tǒng)選項(xiàng)用．與 MSC51 單片機(jī)完全兼容的 STC89C52 低功耗單片機(jī)。通過(guò)內(nèi)部定時(shí)產(chǎn)生中斷，從而使驅(qū) 動(dòng)電鈴打鈴。同理，對(duì)分單元和時(shí)單元計(jì)數(shù)從而產(chǎn)生秒，分，時(shí)的值，通過(guò)六位七段顯示器進(jìn)行顯示。 本系統(tǒng)采用四個(gè)按鍵，當(dāng)時(shí)鐘時(shí)間和設(shè)置時(shí)間一 直時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序動(dòng)作，進(jìn)行打鈴，每次打鈴 30S 主要 原件參數(shù)及功能簡(jiǎn)介 主控器 STC89C52 STC89C52 公司生產(chǎn)的 STC89C52 單片機(jī)用高性能的靜態(tài) 89C51 設(shè)計(jì)，由先進(jìn)工藝制造，并帶有非易失性 FLASH 程序存儲(chǔ)器，它是 時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。提供秒分時(shí)日日期。 2）管腳描 述 XI XZ 晶振管腳 GND 接地 RST 復(fù)位腳 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳 SCLK 串行時(shí)鐘 Vcc1， Vcc2 電源供電管腳 DS1302 串行時(shí)鐘芯片 8 腳 DIP DS1302S 串行時(shí)鐘芯片 8 腳 SOIC 200mil DS1302Z 串行時(shí)鐘芯片 8 腳 SOIC 150mil 圖三 DS1302 單元電路的設(shè)計(jì) 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示部分采用普通的 STC89C52 顯示 圖四 顯示電路 顯示部分采用 2 塊 4 位數(shù)碼管，即 8 位共陽(yáng)數(shù)碼顯示，由 STC89C52 芯片對(duì)該數(shù)碼管傳送數(shù)據(jù)。該 顯示采用的是動(dòng)態(tài)顯示，段控和位控都經(jīng)過(guò)反相器，顯示的字形代碼是共陽(yáng)的顯示代碼，位控信號(hào)輸出時(shí)是高電平有效，在校時(shí)時(shí)，采用的是點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)信位調(diào)節(jié)器標(biāo)志，哪位小數(shù)點(diǎn)亮表示調(diào)整的是該 位 的值。 圖五 按鍵電路 各鍵功能已寫入程序，在使用按鍵的時(shí)候，根據(jù)有無(wú)按鍵否，一一進(jìn)行判斷，軟件中采用 if 嵌套模式，因此使各按鍵的功能具有 多樣性和課重復(fù)使用性。通過(guò)選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍，按增加鍵為選中位加 1，按減少鍵為選中位減 1。 響鈴電路設(shè)計(jì) 響鈴電路用到了蜂鳴器、三極管、 1K 電阻。三極管一段電源另一端與電阻相連并接入 STC89C52 的 接口。到達(dá)預(yù)定時(shí)間啟動(dòng)蜂鳴器開(kāi)始打鈴，打鈴的方式分為起床、熄燈和上下課鈴兩種。 通過(guò)選擇鍵選擇調(diào)整位，選中位閃爍，按增加鍵為選中位加 1，按減少鍵為選中位減 1。 第四章 軟件電路設(shè)計(jì)及流程圖 基本原理概述 主程序首 先是初始化部分，主要是計(jì)時(shí)單元清零，中斷初始化，堆棧指針初始化，啟動(dòng)定時(shí)器工作，然后是調(diào)用顯示子程序。 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 定時(shí) 100ms，即 ， 10 次中斷即為 1 秒，60 秒為 1 分， 60 分為 1 小時(shí)， 24 小時(shí)為一天，如此循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。 ，因此時(shí)，分，秒單元加 1后要進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整，即要執(zhí)行 DAA 指令，還要注意的是時(shí)計(jì)到 24 就回零，分和秒計(jì)到 60 就回零。 顯示程序設(shè)計(jì)和按鍵判斷與按鍵處理程序設(shè)計(jì) 顯示采用的是動(dòng)態(tài)顯示，段控和位控都經(jīng)過(guò)反相器，顯示的字形代碼是共陽(yáng)的顯示代碼，位控信號(hào)輸出時(shí)是高電平有效，在校時(shí)時(shí)，采用的是點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)信位調(diào)節(jié)器標(biāo)志，哪位小數(shù)點(diǎn)亮表示調(diào)整的是該 位 的值。 按鍵判斷程序有編寫時(shí)應(yīng)注意按鍵的去抖動(dòng)，該系統(tǒng)采用的是延時(shí)去抖動(dòng)的方法，延時(shí)是通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)按鍵按下后都要等待釋放后再返回。 流程圖 系統(tǒng)主程序流程圖 圖 7 主程序流程圖 系統(tǒng)定時(shí)中斷流程圖 圖 8 中斷流程圖 第五章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)概要 程序名稱： 基于單片機(jī)的 作息時(shí)間器 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 說(shuō)明：實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)制電子鐘， 8 位數(shù)碼管顯示，顯示時(shí)分秒顯示格