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1、湖湖南南化化工工职职业业技技术术学学院院毕毕业业设设计计说说明明书书所有单片机论文尽在所有单片机论文尽在 QQQQ：16341892381634189238。所有单片机资料请资讯。所有单片机资料请资讯 QQ:QQ: 16341892381634189238 . .所有单片机项目尽在所有单片机项目尽在 QQ:QQ: 16341892381634189238题题 目目 ： ： 基基 于于 单单 片片 机机 的的 作作 息息 时时 间间 控控 制制 系系 的的 设设 计计 与与 实实 现现作作 者者 ： ： 刘刘 广广 学学 号号 ： ： 18 系系 别别 ： ： 自自 动动 化化 系系 专专 业业
2、 ： ： 电电 子子 信信 息息 工工 程程 指指导导教教师师： ：授授2009 年年 11 月月 湖湖 南南 株株 洲洲目目 录录一、引言一、引言-31.11.1 单片机的作息时间控制系统设计的目的和意义单片机的作息时间控制系统设计的目的和意义-31.21.2 方案比较方案比较-3二、整体设计方框图二、整体设计方框图-4三、模块电路设计三、模块电路设计-53.13.1单片机核心控制模块单片机核心控制模块-53 3.2 2 键盘模块键盘模块-73.33.3 实时时钟模块实时时钟模块-123.43.4 数据存储模块数据存储模块-143.53.5 温度传感器模块温度传感器模块-3.63.6 红外模
3、块红外模块-3.73.7 电机模块电机模块-3.83.8 显示模块显示模块-3.93.9 外围驱动模块外围驱动模块-四、单片机软件系统设计四、单片机软件系统设计-154.14.1 系统实现工作流程系统实现工作流程-4.24.2 系统流程图系统流程图-4.34.3 系统源程序系统源程序-五、元件明细表五、元件明细表-16六、整机电路图六、整机电路图-196.16.1 整体原理图整体原理图-196.26.2 整体整体 PCBPCB 图图-206.36.3 整体整体 PCBPCB 3D3D 图图-七、总结与致谢七、总结与致谢-24八、参考文献八、参考文献-24一、引言1.1 单片机作息时间控制系统设
4、计的目的和意义随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了很强的生命力。进入 21 世纪以来，开发推出单片机的公司很多，各种高性能单片机芯片市场也异常活跃，新技术的不断采用，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。本设计是一个具有打铃、当前环境温度显示、教室灯光、广播、校门开关的自动控制等功能的作息时间控制系统。同时该系统也是一可调式万年历，采用SG12864 液晶具有良好的菜单式人机界面更使本系统
5、增色不少。它利用 PCF8563 实时时钟芯片计时，进行年历计算，并用 SG12864 将当前日期、星期、时间出来；在进行时间计算，分每加一时，都与规定的作息时间比较，如果相等则进行相应的控制或动作。由单片机核心控制模块、键盘模块、电机模块、实时时钟模块、红外模块、液晶显示模块、温度传感器模块、数据存储模块、外围驱动模块九部分组成，系统扩展 16 个矩阵按键用于打铃时间调整及时间校正。现代机关企业，特别是学校要求对时间加以控制，要按时打铃及播放广播，以保证学习与工作的正常运行。本设计实现了这些功能，给学校及其他机关企业带来方便，整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时间控制的智能化。1.2 方
6、案比较作息时间控制系统的设计有很多方案可以实现，其主流技术主要有以下几种：（1）用可编程逻辑器件（如 CPLD、FPGA）来实现，而在本设计中如要实现功能相对来说比较复杂，必须得用到 FPGA 来实现，而 FPGA 的价格相对较贵，且系统设计比较困难。（2）用 PLC 来实现，PLC 其实就是一被封装起来的单片机，里面设有监控程序，并对 I/O 端口进行了光电隔离。这样一来使得 PLC 性能稳定且容易使用，且只需简单外围电路就可以实现该系统功能，但 PLC 比较昂贵，这样会使成本增高而失去市场竞争。（3）就是用 555 定时器产生时钟脉冲和数字芯片（如 74LS14）来实现，但要来实现本设计需
7、要大量的数字芯片，使得系统稳定性下降，生产难度加大，而且成本会增加。（4）就是应用单片充当主控器来再加上适量的外围实现此功能，且单片机价格便宜，性能稳定。应用的外围器件相对较少，这就提高了系统的稳定性，且单片机控制简易，开发工具简单，很容易大批量生产。经过以上比较，最终我们选择第（4）种方案来实施。二整体设计方框图单片机核心 控制模块显示模块键盘模块外围驱动模 块数据存储模 块实时时钟模 块温度传感器 模块红外模块电机模块三模块电路设计3.1 单片机核心控制模块A核心器件的选择单片机是本设计的核心器件，因此单片机的选择决定了该设计的稳定和性能，目前单片机市场种类繁多，有几千种不同型号，单片机的
8、选择应遵循在能满足性能条件下尽可能的选择功耗小资源少价格低，而且货源充足的。现在主流单片机种类有以下几类：PIC 单片机： 是 MICROCHIP 公司的产品,其突出的特点是体积小 ,功耗低,精简指令集 ,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口 ,代码保密性好 ,大部分芯片有其兼容的FLASH 程序存储器的芯片 。 EMC 单片机：是台湾义隆公司的产品 ,有很大一部分与 PIC 8 位单片机兼容 ,且相兼容产品的资源相对比 PIC 的多,价格便宜,有很多系列可选 ,但抗干扰较差 。 ATMEL 单片机(51 单片机)：ATMEL 公司的 8 位单片机有 AT89、AT90 两个系列,AT89
9、系列是 8 位 Flash单片机,与 8051 系列单片机相兼容 ,静态时钟模式 ;AT90 系列单片机是增强RISC 结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash 的单片机,也叫 AVR 单片机。 PHLIPIS 51PLC 系列单片机 (51 单片机)：PHILIPS 公司的单片机是基于 80C51 内核的单片机 ,嵌入了掉电检测、模拟以及片内 RC 振荡器等功能 ,这使 51LPC 在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求 。 HOLTEK 单片机：台湾盛扬半导体的单片机 ,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差 ,适用于消费类产品。 TI 公司单片机(51 单片机)：
10、德州仪器提供了 TMS370 和 MSP430 两大系列通用单片机 .TMS370 系列单片机是 8 位 CMOS 单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式 ,适用于复杂的实时控制场合;MSP430 系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16 位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合 。最后我们决定选用 ATMEL 公司的 AT89S51 单片机，AT89S51 是 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能、高性价比的 CMOS 8 位单片机，片内含 4K bytes 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，AT89S51 含有 1288字节内部 RAM、32 个可编程 I/O 口线、2 个 16 位定时/计数器、6 个中断源和全双工串行 UART 通道，已能满足系统控制需
