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1、目 录 011567摘要学校时间方面，由于时间多，时间乱等原因，不得不去改善其时间方面的设备。单片机作息时间控制实现了对时间控制的智能化，摆脱了传统由人来控制时间长短的不便，是现代学校必不可少的设备。在整个设计中，我们主要用的是单片机的自动控制原理，包括硬件和软件。在硬件部分，包括继电器，存储器和显示器接口芯片；软件部分，主要是主程序设计。软硬件结合在一起，先调试子程序，然后逐级叠加调试，最后系统调试通过。在本论文中我是利用单片机把自动复位电路，显示电路，电源电路，继电器电路，电铃电路连接起来，再通过单片机的编程实现设计要求。单片机作息时间控制系统是利用定时器计时处理来做秒计数，当所设置的时间
2、到了，则发出一阵声响，启动继电器，由继电器可以控制放音机开启或关闭。时，分，秒数据是存在变量并写入七段显示器的缓冲区，由显示器扫描程序中定时扫描而显示出时间。关键词：单片机；定时；显示1 概述科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围部件和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。硬件是应用系统的基础，软件则
3、在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，却一不可。软件和硬件总体包括，电源电路、显示电路、复位电路、扩展存储器、电铃电路等，通过以上几部分的组合，最终达到一定的效果。设计系统图如图1.1所示：图1-1系统连接图2 硬件设计2.1 单片机部分2.1.1 单片机的选择当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。常用的单片机有很多种：Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的
4、AT90S系列、国三星公司的KS57C系列4位单片机、义隆的EM-78系列等。我们最终选用了ATMEL公司的AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统与8051产品引脚兼容，片置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大AT89C51单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。所以我们最终选用AT89C51单片机。2.1.2 AT89C51的功
5、能概述（1）、特点：1.与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。2.8K字节可重擦写FLASH闪存。3.1000次擦写周期。4.全静态操作：0Hz-24MHz。5.三级加密程序存储器。6.256X8字节部RAM。7.32个可编程I/O口线。8.2个16位定时/计数器。9.5个中断源。10.可编程串行UART通道。11.低功耗空闲和掉电模式。（2）、功能特性概述：AT89C51提供以下标准功能：8K字节FLASH闪存，256字节部RAM，32个I/O口线，2个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器与时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持
6、两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口与中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C51的芯片管脚图如图:图2-1 AT89C51引脚图引脚功能说明：VCC电源电压GND接地P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。在FLASH编程时，
7、P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口P1口是一个带部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。与AT89C52不同之处是，P1.0和P1.1不可以分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），参见表2-1.1。FLASH编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表2-1 P1.0和P1.1的第二功能引脚号功能特性P1.0T2（
8、定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）P2口P2是一个带部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的容。P3口P3口是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O
9、口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：表2-2.2 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号
10、。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行
11、外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程
12、电压Vpp。2.1.3 单片机硬件资源分配P2.4 连接按键P2.5 连接按键P2.6 连接按键P2.7 连接按键P3.4 连接蜂鸣器P3.5 接继电器P1.4 连接X5045的SO端P1.5 连接X5045的/CS端P1.6 连接X5045的SCK端P1.7 连接X5045的SI端2.2 存储器部分2.2.1 存储器的选择中的看门狗对系统提供了保护功能。当系统发生故障而超过设置时间时，电路中的看门狗将通过RESET信号向CPU 作出反应。X5045提供了三个时间值供用户选择使用。它所具有的电压监控功能还可以保护系统免受低电压的影响，当电源电压降到允许围以下时，系统将复位，直到电源电压返回到稳
13、定值为止。X5045的存储器与CPU 可通过串行通信方式接口，共有4096个位，可以按512 x 8个字节来放置数据。为了改善主CPU的资源与时序的分配，我们对AT89C51进行串行数据存储器的扩展。常用的存储芯片有很多，如AT93C46/56/66，X5045。经过比较选择，最终选用了XICOR公司的X5045。X5045把三种常用的功能：看门狗定时器，电压控制和EEPROM组合在单个封装之。这种组合降低了系统的成本并减少了对电路板空间的要求。看门狗定时器对微控制器提供了独立的保护系统。低VCC检测电路可以保护系统免受低电压的影响，同时X5045是串行EEPROM 具有简单的三总线工作的串行
14、外设接口，是一种有独特功能的高性能价格比存储器件。AT93C46/56/66是ATMEL公司推出的低功耗、低电压电可擦除的可编程只读存储器。它采用CMOS技术和Fairchild Semiconductor公司的Mi-croWire工业标准3线串行接口，具有1Kb/2kB/4kB的容量，并可通过ORG管脚配置成128*8/256*8/512*8或64*16/128*16256*16等结构。该系列存储器可靠性高，能够重复写100万次，数据可以保存100年不丢失；采用8脚PDIP/SOIC封装和14脚SOI封装（SOI封装为JEDEC和EIAJ标准），与并行的EEPROM相比，AT93C46/56
15、/66可大大节省印制板空间，且接线简单，因而在多功能的精密测试仪中具有广阔的前途。2.2.2 X5045的功能概述（1）、特点：1 可编程的看门狗定时器。2.上电复位与低VCC检测，即在上电和VCC低于检测门限时，输出复位信号。输出复位高电平有效，直至VCC=1V复位信号仍有效。3.SPI接口方式，最高可达1MHZ的串行时钟频率。4.512*8位串行EEPROM。5.低功耗CMOS，3mA工作电流，10uA备用电流。6.电源电压：2.7V-5.5V。7.分块锁定，可保护1/4，1/2或所有EEPORM列。8.偶然性写保护。9.高可靠性，数据可保存100年，每字节可擦除次数可达到10万次。10.可编程的复位门限。需要加高电压（15-18V加在WP引脚）与一个专门的时序。11.8引脚小型DIP封装。（2）、功能特性概述X5045引脚图如图2-2所示：图2-2 X5045引脚图1串行输出（SO）SO是一个
