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1、 目 录第一章 绪论11.1单片片机作息息时间控控制系统统设计的的目的和和意义11.2 方方案比较较11.3 整整体设计计方框图图2第二章 模块电电路设计计32.1 单单片机核核心控制制模块32.2 键键盘模块块52.3实时时时钟模模块62.4 数数据存储储模块92.5 温温度传感感器模块块152.6 红红外模块块172.7 电电机模块块202.8 显显示模块块232.9 外外围驱动动模块25第三章 系统软软件设计计273.1 系系统实现现工作流流程273.2 系系统流程程图27结论与体会会31主要参考材材料：32附录1：元元器件表表33附录2：总总电路原原理图34I第一章 绪论1.1单片片机
2、作息息时间控控制系统统设计的的目的和和意义随着计算机机技术的的发展和和在控制制系统中中的广泛泛应用，以以及设备备向小型型化、智智能化发发展，作作为高新新技术之之一的单单片机以以其体积积小、功功能强、价价格低廉廉、使用用灵活等等优势，显显示出了了很强的的生命力力。进入入21世世纪以来来，开发发推出单单片机的的公司很很多，各各种高性性能单片片机芯片片市场也也异常活活跃，新新技术的的不断采采用，更更加使单单片机的的种类、性性能以及及应用领领域不断断扩大和和提高。因因其功耗耗低，超超高型，低低成本，功功能完整整，在国国内越来来越受到到用户的的重视和和广泛使使用。本设计是一一个具有有打铃、当当前环境境温
3、度显显示、教教室灯光光、广播播、校门门开关的的自动控控制等功功能的作作息时间间控制系系统。同时该该系统也也是一可可调式万万年历，采采用SGG128864液液晶具有有良好的的菜单式式人机界界面更使使本系统统增色不不少。它它利用PPCF885633实时时时钟芯片片计时，进进行年历历计算，并并用SGG128864将将当前日日期、星星期、时时间出来来；在进进行时间间计算，分分每加一一时，都都与规定定的作息息时间比比较，如如果相等等则进行行相应的的控制或或动作。由由单片机机核心控控制模块块、键盘盘模块、电机模模块、实实时时钟钟模块、红红外模块块、液晶晶显示模模块、温温度传感感器模块块、数据据存储模模块、
4、外外围驱动动模块九部分组组成，系系统扩展展16个矩阵按键键用于打打铃时间间调整及及时间校校正。现现代机关关企业，特特别是学学校要求求对时间间加以控控制，要要按时打打铃及播播放广播播，以保保证学习习与工作作的正常常运行。本本设计实实现了这这些功能能，给学学校及其其他机关关企业带带来方便便，整体体性好，人人性化强强、可靠靠性高，实实现了对对时间控控制的智智能化。1.2 方方案比较较作息时间控控制系统统的设计计有很多多方案可可以实现现，其主主流技术术主要有有以下几几种：（1）用可可编程逻逻辑器件件（如CCPLDD、FPPGA）来来实现，而而在本设设计中如如要实现现功能相相对来说说比较复复杂，必必须得
5、用用到FPPGA来来实现，而而FPGGA的价价格相对对较贵，且且系统设设计比较较困难。（2）用PPLC来来实现，PPLC其其实就是是一被封封装起来来的单片片机，里里面设有有监控程程序，并并对I/O端口口进行了了光电隔隔离。这这样一来来使得PPLC性性能稳定定且容易易使用，且且只需简简单外围围电路就就可以实实现该系系统功能能，但PPLC比比较昂贵贵，这样样会使成成本增高高而失去去市场竞竞争。（3）就是是用5555定时时器产生生时钟脉脉冲和数数字芯片片（如774LSS14）来来实现，但但要来实实现本设设计需要要大量的的数字芯芯片，使使得系统统稳定性性下降，生生产难度度加大，而而且成本本会增加加。（
6、4）就是是应用单单片充当当主控器器来再加加上适量量的外围围实现此此功能，且且单片机机价格便便宜，性性能稳定定。应用用的外围围器件相相对较少少，这就就提高了了系统的的稳定性性，且单单片机控控制简易易，开发发工具简简单，很很容易大大批量生生产。经过以上比比较，最最终我们们选择第第（4）种种方案来来实施。1.3 整整体设计计方框图图第二章 模块块电路设设计2.1 单单片机核核心控制制模块2.1.11核心器器件的选选择单片机是本本设计的的核心器器件，因因此单片片机的选选择决定定了该设设计的稳稳定和性性能，目目前单片片机市场场种类繁繁多，有有几千种种不同型型号，单单片机的的选择应应遵循在在能满足足性能条
7、条件下尽尽可能的的选择功功耗小资资源少价价格低，而而且货源源充足的的。现在在主流单单片机种种类有以以下几类类：PIC单单片机： 是MMICRROCHHIP公公司的产产品,其其突出的的特点是是体积小小,功耗耗低,精精简指令令集,抗抗干扰性性好,可可靠性高高,有较较强的模模拟接口口,代码码保密性性好,大大部分芯芯片有其其兼容的的FLAASH程程序存储储器的芯芯片。 EMC单单片机：是台湾湾义隆公公司的产产品,有有很大一一部分与与PICC 8位位单片机机兼容,且相兼兼容产品品的资源源相对比比PICC的多,价格便便宜,有有很多系系列可选选,但抗抗干扰较较差。 ATMEEL单片片机(551单片片机)：A
8、TMMEL公司的的8位单单片机有有AT889、AAT900两个系系列,AAT899系列是是8位FFlassh单片片机,与与80551系列列单片机机相兼容容,静态态时钟模模式;AAT900系列单单片机是是增强RRISCC结构、全全静态工工作方式式、内载载在线可可编程FFlassh的单单片机,也叫AAVR单单片机。 PHHLIPPIS 51PPLC系系列单片片机(551单片片机)：PHIILIPPS公司司的单片片机是基基于800C511内核的的单片机机,嵌入入了掉电电检测、模模拟以及及片内RRC振荡荡器等功功能,这这使511LPCC在高集集成度、低低成本、低低功耗的的应用设设计中可可以满足足多方面
9、面的性能能要求。 HOOLTEEK单片片机：台台湾盛扬扬半导体体的单片片机,价价格便宜宜,种类类较多,但抗干干扰较差差,适用用于消费费类产品品。 TII公司单单片机(51单单片机)：德州州仪器提提供了TTMS3370和和MSPP4300两大系系列通用用单片机机.TMMS3770系列列单片机机是8位位CMOOS单片片机,具具有多种种存储模模式、多多种外围围接口模模式,适适用于复复杂的实实时控制制场合;MSPP4300系列单单片机是是一种超超低功耗耗、功能能集成度度较高的的16位位低功耗耗单片机机,特别别适用于于要求功功耗低的的场合。最后我们决决定选用用ATMMEL公公司的AAT899S511单片
10、机机，ATT89SS51是是ATMMEL公公司生产产的低功功耗，高高性能、高高性价比比的CMMOS 8位单单片机，片片内含44K bbytees的可可系统编编程的FFlassh只读读程序存存储器，器器件采用用ATMMEL公公司的高高密度、非非易失性性存储技技术生产产，兼容容标准880511指令系系统及引引脚。它它集Fllashh程序存存储器既既可在线线编程（IISP）也也可用传传统方法法进行编编程及通通用8位位微处理理器于单单片芯片片中，AAT899S511含有11288字节节内部RRAM、332个可可编程II/O口口线、22个166位定时时/计数数器、66个中断断源和全全双工串串行UAART
11、通通道，已已能满足足系统控控制需求求。2.1.22模块电电路设计计单片机运运行需要要满足几几个条件件，首先先必需提提供电源源，还时时钟振荡荡源，还还有复位位。由于于十二个个时钟周周期构成成一个机机器周期期，在这这里为方方便计算算我们选选取晶振振频率为为12MM HZZ的晶振振，因为为晶振产产生的信信号比较较弱，电电容选取取范围只只能是小小于300PF，在在这里我我们选取取C1、CC2为222PFF。当单单片机的的复位端端持续为为两个机机器周期期高电平平时产生生复位，因因此复位位电路的的参数需需要根据据晶振来来决定，单单片机控控制系统统一般都都要求达达到上电电复位，因因此这就就对电容容和电阻阻的
12、选择择有一定定的要求求，这可可以通过过计算来来得出元元件参数数，但单单片机最最小系统统的参数数有一个个经验值值，在这这里我们们选用取取R2 1000、R11 100K，CC3取110UF。由由于单片片机的PP0口结结构的特特殊性，需需加上拉拉电阻，这这里我们们选取阻阻值为110K的的电阻，而而耐压值值的选择择我们则则只须选选择大于于7.55V就行行了。2.1.33 模块电电路图 如图22.1所所示图2.1 单片机机核心控控制模块块电路图图2.2 键键盘模块块2.2.11 键盘电电路选择择键盘可以有有几种选选择：一一种是利利用键盘盘LEDD芯片（如如HD772799、HDD82779、MMAX7
13、72199等），一一种则是是直接利利用单片片机I/O口搭搭建键盘盘电路。采用键盘LLED芯芯片，具具有编程程简单，抗抗干扰能能力强、稳稳定性好好、功能能强大等等特点，但但其成本本比较高高，而且且占用额额外的功功耗和空空间，通通常用在在对键盘盘读取要要求较高高的场合合。而普通的键键盘电路路，则有有电路简简单，成成本低等等特点，但但其抗干干扰能力力较前者者弱。而而键盘电电路结构构又分为为直接型型和矩阵阵型，直直接型具具有编程程、电路路简单等等特点，但但占用的的I/OO口比较较多，适适用于只只需少量量键盘的的场合。矩矩阵型具具有电路路、编程程复杂等等特点，但但占用II/O口口少，比比较适应应于要求求
14、键盘比比较多的的场合。而本设计的的显示电电路是采采用的LLCD显显示，且且对键盘盘读取要要求也不不是太高高，采取取键盘芯芯片不能能充分利利用其功功能，有有点浪费费。且单单片机II/O口口比较紧紧张，所所以决定定采用普普通矩阵阵键盘。2.2.22 模块电电路设计计在本设计计中有用用到数字字键0-9，且且还有上上、下、左左、右、确确定、取取消键。一一共十六六个键，刚刚好可用用8个II/O口口组成44*4矩矩阵键盘盘。而矩矩阵键盘盘的搭建建比较简简单，只只需遵循循行列相相交搭建建就行，而而必需在在行或列列添加上上拉电阻阻，而上上拉电阻阻的选取取就只需需遵循上上拉电流流小于单单片机最最大灌电电流就行行
15、，在这这里我们们选取110K的的电阻来来充当上上拉电阻阻。2.2.33 模块电电路图 如如图2.2所示示图2.2 键盘盘模块电电路2.3实时时时钟模模块2.3.11核心器器件选择择在单片机机内部，可可以利用用定时器器进行计计时，也也可以实实现功能能，但利利用内部部定时器器进行计计时会产产生计时时不精确确，且增增加了CCPU的的负担和和编程的的难度，再再就是掉掉电重启启后时间间会全部部被初始始化。因因此我们们采用实实时时钟钟芯片，实实时时钟钟芯片的的种类繁繁多。在在这里我我们选用用PCFF85663实时时时钟芯芯片。PCF885633 是低低功耗的的CMOOS 实实时时钟钟日历历芯片，它它提供一一个可编编程时钟钟输出，一一个中断断输出和和掉电检检测器，所所有的地地址和数数据通过过I2C 总线接接口串行行传递。最最大总线线速度为为4000Kbiits/s，每每次读写写数据后后，内嵌嵌的字地地址寄存存器会自自动产生生增量，可可编程时时钟输出出刚好可可以为红红外发射射管提供供载波信信号。其主要特性性为：1）低工作作电流：典型值值为0.25A（VDDD=3.0V，Tammb=225时）。2） 世纪纪标志3） 大工工作电压压范围：1.005.554）
