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1、软件学院课程设计报告书课程名称嵌入式系统课程设计设计题目作息时间控制器专业班级学 号姓 名指导教师年月目录1 设计时间 12 设计目的 13 设计任务 14 设计内容 14.1 总体方案设计 14.1.1 需求规定 24.1.2 核心部件选型 24.1.3系统开发环境 34.2 硬件设计 34.2.1硬件开发环境简介 34.2.2LED数码管模块设计44.2.3键盘模块设计 44.2.4 蜂鸣器模块设计54.3 软件设计 64.3.1软件开发环境介绍64.3.2 主程序设计及流程图64.3.3中断程序设计及流程图124.3.4 软件模块 1 设计134.3.5软件模块 2 设计165 总结 1
2、96 附录 201设计时间2015.06.152015.06.192设计目的嵌入式系统课程设计是软件工程专业(嵌入式软件方向)学生的专业实 践课程，是学习嵌入式系统课程后必要的实践教学环节。课程设计是检验学 生是否掌握相关专业课程知识的重要手段，以学生为主体，充分调动学生的积极 性和创造性，重视学生实际动手能力的培养。通过本课程设计使学生加深理解、巩固课堂教学和平时实验内容，使学生初 步具备基于C和ARM汇编应用开发的系统分析、系统设计、系统实现与测试的 实际能力，强化学生的知识实践意识、提高动手能力，发挥学生的想象力和创新 能力，从而培养工程应用型人才。3设计任务(1) 以我校作息时间为蓝本
3、，控制步进机模拟上下课打铃；(2) 作息时间可以程序调整，每到时间点蜂鸣器发声。4设计内容本系统采用STC90C516RD+单片机为核心，制作一个作息时间控制器，设 计内容为通过软件编程的方法实现数码管显示时间，蜂鸣器到达提前定好的时间 进行响动报时同时用8位7段LED数码管、键盘控制时间和蜂鸣器完成该系统， LED数码管可以显示小时、分钟和秒，键盘设有8个按键可以改变小时、分钟 和秒，有走时准确、显示直观、运行稳定等优点。4.1总体方案设计本系统完成后，接通电源时，时间会自动在数码管校准并显示，可通过8 个按键对相应的数码管显示的时间进行更改，8个按键分别为两行四列矩阵键 盘，键盘第一列可改
4、变小时、第二列改变分钟、第三列改变秒钟，蜂鸣器可进行 报时，具体为当蜂鸣器到达系统指定时间时，蜂鸣器响动报警，当按下指定按键 时蜂鸣器也可响动报警。4.1.1需求规定数码管可显示可调整的24小时时钟。当时钟正常运行时，可调整时钟。在 时钟运行时，以8位数码管的高2位显示小时，4、5位显示分钟，低两位显示 秒钟，3、6显示横线用以隔断数字。可设定作息时间。由于此作息时间控制系统主要应用与学校，考虑到冬、夏 季作息时间的变更，可通过按键来调整作息时间。在设定作息时间时并不影响时 钟的正常运行，八位数码显示已设定好的作息时间，再通过小时、分钟和秒钟调 整按键设定作息时间。具有到时提示功能。当设定的作
5、息时间与实时时钟的时间相同时，蜂鸣器会 发出几秒的提示音。LED数码管：通过对LED的使用来实现显示时间的显示。按键：通过对按键的使用来完成对实时时间的调整和对作息时间的调整。蜂鸣器：通过数码管显示的时间来控制蜂鸣器的响动。具体硬件关系图如下图4-1所示。图4-1硬件结构图4.1.2核心部件选型本系统采用STC90C516RD+单片机，该单片机是宏晶科技生产的单时钟/机 器周期1T的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051系列单片机，指 令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。12时钟/机器周期和6时钟/机器 周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12M
6、Hz以下时, 复位脚可直接接地。蜂鸣器：要求设定的时间到，蜂鸣器会响。按键：随时对当前时间进行调整。要实现这一功能，可以接入键盘输入电路。LED数码管：本系统采用LCD12864数码管，led数码管(LED SegmentDisplays)由多个发光二极管封装在一起组成“8字型的器件，引线已在内部连接 完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成 8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示。 4.1.3系统开发环境单片机按键输入电路、单片机时钟电路、复位电路、LED显示器段码驱动 电路、LED显示器位码驱动电路、8位LED
7、显示电路、蜂鸣器电路。作息时间控制器其硬件电路方框图如图4-2所示。图4-2作息时间控制器其硬件电路方框图4.2硬件设计基于单片机的作息时间控制器，硬件电路有8个部分组成，即单片机按键输 入电路、单片机时钟电路、复位电路、LED显示器段码驱动电路、LED显示器 位码驱动电路、8位LED显示电路、蜂鸣器电路。4.2.1硬件开发环境简介STC90C516AD单片机是指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/周期 和6时钟/周期可以任意选择。芯片内置了 64KB的FLASH，4352字节的RAM。工 作频率范围040MHz,共有输入输出引脚32个，有EEPROM功能，看门狗功能。 芯片内部集成
8、MAX810专用复位电路，共有3个16位定时器/计数器，其中定时 器0还可以当成2个8位定时器使用；外部中断4路，8路10位A/D转换。该 单片机引脚图如图4-3所示。卩t o匸二PL1 PL2 Pl.3 PL4 Pl.5 PL6 PL? RSTRXD/P5.0 TXD/PSJ UH0/P3.2 iFm/ps T0/P3,4 TI/P3 5 I WR/P3.6 RD/P3.7 XTAL2 XTAL vssO 9 8 7 6 5 4 3 7- 1 O 9 8 7 6 5 4 3 t4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 冷-2 2 2 2 2 2 2 2 2vccp6,oPOJPQ.2M3P0.
9、4P0.5P0.6P0.7EA ALE.TROG PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P23F工2P2JP2.G图4-3 STC90C51单片机引脚图4.2.2LED数码管模块设计led数码管(LED Segment Displays)由多个发光二极管封装在一起组成8 字型的器件，引线已在内部连接完成，当数码管特定的段加上电压后，这些特定 的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。一般情况下，单个发光二极管的 管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到 电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称 为共阴数码管。常用LED数码管显示
10、的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、 8、9、A、B、C、D、E、F。8位共阳极数码管引脚图如图4-4所示。PDS L PPM - PD诂斗I WT3rwr；r rI5S2 7PD33411PDS51053BS1 11A DPTA DPT ib .A DPTaDPYbA百伍;屯 3如 8也3e g *5DS1LGBMI DS2图4-4 8位共阳极数码管引脚图4.2.3键盘模块设计键盘：两行四列矩阵键盘构成一个独立式键盘系统。键盘带时钟的引脚图如 图4-5所示。26Sl-TI：10Gl-II：64701214470LtI-H：.Gl-Wvcc o47CNS图4-5键盘的引脚图4.24蜂
11、鸣器模块设计蜂鸣器：设计要求定时时间到，要有到时提示。可以选择一只蜂鸣器HA)作为三极管VT1的集电极负载，当VT1导通时，蜂鸣器发出呜叫声；VT1截止时，蜂鸣器不发声。R5是限流电阻。该蜂鸣器驱动电路如图4-6所示。BellGt-JI：图4-6蜂鸣器引脚图Q19014O C SW-PB K2VCC OUTG1-TI：TL0038VCC 9oSW-PBK4OSW-PB LO ASW-PBK3Q29014.R4IKPC6 r_PC3PD0 tPC2PEl *PCIPCOPB6ATIiffiGA： .PE7AVCCPC5PB5PC4PE4PD3PBJPI：-4PE：2PD5PD2PD6PD7PEI
12、C1PB0164.3软件设计软件的设计即程序的编写。程序主要包括一下几个部分：主程序、LED时 钟显示子程序、键盘判断与中断子程序。在主程序中首先要对实时时钟和定时器进行初始化，利用函数为系统初始化 一个初始时间。再初始化开中断，然后进入一个主循环中，主循环中有两个判断 部分,一个是不断的扫描独立按键，当有那个按键被按下后就会响应对应的操作， 另一个部分是判断是在可以读取实时时钟的时间时，调用读取时间的函数读取芯 片的时间，把读取的时间放到一个数组中，然后判断当前的时间是否和自己设定 的作息时间是否一致，一致时便会执行响铃操作。LED时钟显示子程序中，先初始化复位一个高电平，在执行写时间和读时
13、 间程序。键盘判断中，先初始化变量，当按下按键时，延时，程序会判断是否按下按 键，若只是抖动则回到等待区域，若判断为按下按键，则返回按下的数值。中断子程序，先重置高八位和低八位的数值并给定初值,再循环设置标志位， 到并设定循环数值。431软件开发环境介绍DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片， 附加31字节静态RAM,采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突 发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、 日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。 工作电压宽达2.55.5V。采用双电源供电(主电
14、源和备用电源)，可设置备用 电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据 记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据 的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。本次设计中，使用DS1302提 供的RAM区保存5个闹铃数据，达到掉电不丢失功能。4.3.2主程序设计及流程图(1)主程序：void main (void)unsigned char num;Init_TimerO();Dsl302_Init();Dsl302_Write_Time();while (1)主循环num=KeyScan(); 按键扫描switch(num)case 7:while(i-)DelayMs(1);SPEAKER=!SPEAKER;i=500;break;case 8:while(i-)DelayMs(1);SPEAKER=!SPEAKER;i=500;break; defau
