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1、设计题目作息时间控制系统的设计设计类型工程设计 类导师姓名主 要 内 容 及 目 标设计一个时钟控制器，该时钟控制器有4位LED数码显示器，具有基本时 钟功能，通过外扩继电器，光电耦合器或固体继电器可实现多点多路电气设备 的控制，并且能够进行声光提示和用LED显示被控对象的序号数。具 有 的 设 计 条 件PC机一台，AT89S52最小系统版等计 划 学 生 数 及 任 务学生数：3人（1）：明确课题对程序功能。（2）：把复杂问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。（3）：编制程序，根据流程图精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序（4）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结
2、果正确为止。提交设计报告书（应包括设计思想、硬件设计电路图、软件设计流程、设计 心得，并附设计软件）计 划 设 计 进 程（按课程设计周计算）第一周设计任务：（1）：明确课题对程序功能，运算精度等方面的要求及硬件条件（2）：把复杂 问题分解为若干模块，确定各模块处理方法，画出流程图。第二周设计任务：（3）：编制程序，根据流程图精心选择合适的指令和寻址方式来编制源程序（4）：对程序进行汇编，调试和修改，直到程序运行结果正确为止。参考文献1李玉梅基于MCS-51系列单片机原理的应用设计国防工业出版社顾林赵伟军王泰单片机计算机原理开发应用高等教育出版社3 张洪润蓝清华单片机应用技术教程清华大学出版社
3、4 于海生计算机控制技术机械工业出版社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
4、一分，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，P2.4P2.7 口按键输 入控制、P2.0P2.3 口用来扫描，为动态显示，P3 口闹钟模块，P1 口为状态显 示模块，显示工作状态序号。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1概述11.1 51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
5、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42.4 闹钟模块53软件设计63.1系统软件设计思想63.2 系统主程序63.3中断子程序73.4按键扫描子程序94 Proteus软件仿真与系统测试104.1 Proteus 软件简介104.2 Proteus 软件仿真114.3 系统测试145课程设计体会15参考文献：15附1：源程序代码16附2：系统原理图26附3：系统实物图271概述1.1 51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
6、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
7、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。1.2设计要求及功能本设计是作息时间控制器，其设计实现的功能主要有：4位七段数码管始 终显示当前的时间。当继电器不工作时，黄色LED灯亮，一位七段数码管显示 数字序号“1”；继电器吸合时，一位七段数码管显示序号“2”，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
8、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系统总体方案框图按键控制模块单片机最小系统数码管显示模块闹钟模块图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
9、音乐。2.2按键控制模块加一 -CO设定闹神I.P2.6OO O *减一 C P%7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，分别代表设置 加时，设定闹钟，减时功能。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、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
10、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
11、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。D1i 口 m . NPN . . TEXT ILS1i-ZI /SPEAKER 2.4闹钟模块R2R1 很I |叮巨 200 EXT- 图2-4闹钟音乐模块闹钟模块快的主要功能：闹
12、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，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、
13、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。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
14、32时，月值加一，同时天值为1； 4、6、9、11月为30天，当计数到此类月份 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。一一 N是否到24小时？ 图3-3定时器中断函数A返回主函数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。1模式按键切换处理1响应设定变量加一瞄r,闹钟使能+相应设定变
15、量减一图3-4按键扫描子程序4 Proteus软件仿真与系统测试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，Proteus 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
