作息時間控制課程設計報告

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 單片機課程設計 </p><p>　　課題名稱 作息時間控制 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 <

2、/p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2011年 01 月 03 日</p><p>　　課 程 設 計 任 務 書<

3、/p><p>　　課程名稱 單片機原理及應用 </p><p>　　課 題 作息時間控制器 </p><p>　　班 級 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學 號

4、 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務書下達日期 2011年12月18日</p><p>　　任務完成日期2012年 1月 3日 </p><p><b>　

5、　目錄</b></p><p><b>　　第1章 概論6</b></p><p>　　1.1 課題的提出及其意義6</p><p>　　1.2 課題設計內(nèi)容與要求7</p><p>　　第2章 整體設計方案7</p><p>　　2.1 總體思路7</p>

6、<p>　　2.2 方案確定8</p><p>　　第3章 硬件電路設計8</p><p>　　3.2 LED數(shù)碼管驅(qū)動電路9</p><p>　　3.3 按鍵電路9</p><p>　　3.4 蜂鳴器驅(qū)動電路10</p><p>　　3.5 繼電器電路11</p><p>

7、;　　第4章 軟件設計12</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件方案的設計12</p><p>　　4.2 I/O口的分配13</p><p>　　4.3 主程序設計13</p><p>　　4.4 子程序設計14</p><p>　　4.4.1 鍵盤掃描子程序的流程圖14</p><

8、p>　　4.4.2 時間比較子程序流程圖15</p><p>　　第5章 調(diào)試運行16</p><p>　　5.1 硬件調(diào)試16</p><p>　　5.2 軟件調(diào)試17</p><p>　　5.3 操作說明17</p><p>　　5.4proteus仿真18</p><p>

9、;<b>　　第6章 總結(jié)18</b></p><p><b>　　參考文獻19</b></p><p>　　附錄A 系統(tǒng)原理框圖21</p><p>　　附錄B 程序22</p><p><b>　　第1章 概論</b></p><p>

10、　　1.1課題的提出及其意義</p><p>　　作息時間控制器由單片機、LED數(shù)碼顯示器，鍵盤、蜂鳴器等基本元器件組成。具有時鐘調(diào)整功能，每到設定時間完成鈴聲與音樂的播放。作息時間控制器一般用于學校教學樓的時間控制。</p><p>　　1.2 課題設計內(nèi)容與要求</p><p>　　本課題是以單片機為核心，設計一個具有定時和計數(shù)功能的智能化作息時間控制器。該控制

11、器要求有以下內(nèi)容：</p><p>　　(1)按作息時間接通/斷開電鈴；</p><p>　　(2)課間接通/斷開播放音樂設備；</p><p><b>　　(3)時鐘顯示。 </b></p><p>　　作息時間控制系統(tǒng)廣泛應用于學校等各種環(huán)境,在設計此系統(tǒng)時,必須滿足如下五個要求</p><p&g

12、t;　　(1)確定系統(tǒng)設計方案；</p><p>　　(2)進行系統(tǒng)的硬件設計；</p><p>　　(3)完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；</p><p>　　(4)完成應用程序設計；</p><p>　　(5)進行部分單元電路幾應用程序的調(diào)試；</p><p>　　第2章 整體設計方案</p><

13、;p>　　2.1 總體思路 </p><p>　　根據(jù)課題的內(nèi)容與要求自己的思路如下： </p><p>　　（1）首先定時部分通過單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器T0控制時間。</p><p>　?。?）時間的顯示利用4個數(shù)碼管動態(tài)掃描來實現(xiàn)，每次顯示的延時時間調(diào)用延時1MS子程序?qū)崿F(xiàn)，不斷地調(diào)整延時時間使數(shù)碼管得顯示達到最佳。</p><

14、p>　?。?）數(shù)碼管的位碼由P2口控制，段碼由P0口控制。</p><p>　?。?）時間調(diào)整由K1和中斷子程序完成。</p><p>　　K1：當前時間調(diào)整鍵</p><p>　　K2：響鈴時間調(diào)整鍵</p><p>　　K3：加1，即對當前選擇數(shù)碼管數(shù)字加1</p><p><b>　　K4：確定鍵

15、</b></p><p>　?。?）利用端口P3.7驅(qū)動蜂鳴器，P3.6驅(qū)動繼電器。</p><p><b>　　2.2 方案確定</b></p><p>　　首先由單片機為核心，4個獨立按鍵，時鐘電路，復位電路，蜂鳴器，繼電器以及LED組成，下圖1-1是該課題設計方案的硬件圖。</p><p>　　圖 1-

16、1 系統(tǒng)的電路設計框圖</p><p>　　第3章 硬件電路設計</p><p><b>　　3.1單片機選擇</b></p><p>　　選擇STC89C52單片機，它有四個8位并行I/O端口，分別記作P0、P1、P2和P3。每個端口都是8位準雙向I/O口，共占32根管腳。每個端口包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和一個輸入緩沖器。如圖1-2&

17、lt;/p><p>　　圖1-2 單片機STC89C52</p><p>　　3.2 LED數(shù)碼管驅(qū)動電路</p><p>　　利用4位LED數(shù)碼管進行時鐘顯示，第1，2位是分顯示,第3,4位是小時顯示，利用單片機的P0口段碼選擇，P2.0,P2.1,P2.2，P2.3對數(shù)碼管進行位選。</p><p>　　圖1-3 數(shù)碼管顯示電路</p&

18、gt;<p><b>　　3.3 按鍵電路</b></p><p>　　利用4個獨立鍵盤作為該系統(tǒng)的按鍵控制。4個鍵盤分別接至P3口的P3.0,P3.1,P3.2,P3.3。</p><p>　　K1：當前時間調(diào)整鍵</p><p>　　K2：響鈴時間調(diào)整鍵</p><p>　　K3：加1，即對當前選擇數(shù)碼

19、管數(shù)字加1</p><p><b>　　K4：確定鍵</b></p><p><b>　　圖1-4 按鍵電路</b></p><p>　　3.4 蜂鳴器驅(qū)動電路</p><p>　　利用蜂鳴器模擬鈴聲，利用端口P3.7驅(qū)動蜂鳴器，每到下課或上課的時候，給P3.7一個高電平，蜂鳴器發(fā)出聲音，實現(xiàn)了打鈴

20、功能。圖1-5為蜂鳴器電路：</p><p>　　圖1-5 蜂鳴器電路</p><p>　　3.5 繼電器電路</p><p>　　利用繼電器的接通與關斷來模擬音樂播放，利用P1.5驅(qū)動繼電器工作，當?shù)酱笳n間時或放學時，給P3.6一個高電平則繼電器工作，即音樂播放開關閉合。圖1-6為繼電器電路。</p><p>　　圖1-6 繼電器電路&

21、lt;/p><p><b>　　第4章 軟件設計</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件方案的設計</p><p>　　進行應用軟件設計時采用模塊化設計，有以下幾點優(yōu)點：</p><p>　　（1) 每個模塊的程序結(jié)構簡單，任務明確，易于編寫、調(diào)試和修改。</p><p>　?。?) 程序可讀性

22、好，對程序修改可局部進行，其他部分可以保持不變。</p><p>　　（3) 對于使用頻率高的子程序可以建立程序庫，便于多個模塊調(diào)用。</p><p>　?。?) 便于分開合作，多個程序可同時進行程序編寫和調(diào)試工作，加快件的開發(fā)進度。</p><p>　　根據(jù)設計要求，首先要確定軟件設計方案，即確定該軟件應該完成哪些功能；其次是規(guī)劃這些功能需要分成多少個功能模塊，以

23、及每一個程序模塊的具體任務是什么。</p><p>　　其系統(tǒng)的軟件設計的模塊應該遵循下述原則：</p><p>　　(1) 每個模塊應具備獨立的功能，能產(chǎn)生一個明確的結(jié)果。</p><p>　　(2) 模塊之間的控制參數(shù)應盡量簡單，數(shù)據(jù)參數(shù)應盡量少?？刂茀?shù)是指模塊進入和退出的條件及方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間信息的交換方式、交換量的多少及交換的頻繁程度。</p

24、><p>　　(3) 模塊的長度適中。模塊語句的長度通常是在20-100句之間比較合適，模塊太長，調(diào)試和分析會有難度，修改時也會增加難度；模塊太短，信息交換太過頻繁，不利于模塊功能的體現(xiàn)。根據(jù)自己的總體思路，確定了各個模塊的功能，該系統(tǒng)總共分為6個模塊，系統(tǒng)的結(jié)構框圖如下圖1-7所示</p><p>　　4.2 I/O口的分配</p><p>　　P3.0-3.3 控制

25、鍵盤端口</p><p>　　P0.0-0.7 LED數(shù)碼管的段選</p><p>　　P2.0-2.3 LED數(shù)碼管的位選</p><p>　　P3.6 繼電器驅(qū)動</p><p>　　P3.7 蜂鳴器驅(qū)動</p><p><b>　　4.3 主程序設計</b></p>

26、;<p>　　圖1-8 主程序流程圖</p><p><b>　　4.4 子程序設計</b></p><p>　　該系統(tǒng)的子程序主要有3個分別是時間比較子程序，鍵盤掃描子程序（其中包括對時間的調(diào)整），時鐘顯示子程序。</p><p>　　4.4.1 鍵盤掃描子程序的流程圖：</p><p>　　主程序不斷在

27、掃描鍵盤狀態(tài)，當有鍵盤被按下時，對時間進行調(diào)整</p><p>　　圖1-9 鍵盤掃描流程圖</p><p>　　4.4.2 時間比較子程序流程圖： </p><p>　　程序運行時，提取實時的時鐘值跟設定值比較如果相等則蜂鳴器或繼電器打開，不等則繼續(xù)提取查詢。</p><p>　　圖2-1 時間比較流程圖</p><p&

28、gt;<b>　　第5章 調(diào)試運行</b></p><p>　　單片機應用系統(tǒng)的調(diào)試，包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，是一個很重要的步驟。硬件調(diào)試和軟件調(diào)試并不能完全分開，許多硬件錯誤事在軟件調(diào)試過程中被發(fā)現(xiàn)和糾正的，一般方法是先排除明顯的硬件故障，在進行軟硬件綜合調(diào)試。</p><p><b>　　5.1 硬件調(diào)試</b></p><

29、;p>　　當設計者完成了繪圖制板工作，并且拿到印制電路板，準備焊接元器件及插座，進行聯(lián)機仿真調(diào)試之前，應做好下述工作：</p><p>　?。?）未焊接元器件管座或元件之前，首先用眼睛和萬用表直接檢查線路板各處是否有明顯的斷路、短路的地方，尤其是要注意電源是否短路。這一步雖然簡單，而且枯燥，但非常重要。否則未檢查就焊上元件或管座，以至發(fā)現(xiàn)短路、開路、故障時，卻常因管座、元件遮蓋住線路難以進行故障定位，甚至還

30、要將已焊好的管座再拔下來，造成的麻煩可想而知的。</p><p>　?。?）元件在焊接過程中要逐一檢查，例如二極管、三極管、電容的極性，電阻的阻值和擺放的位置是否正確。</p><p>　?。?）元器件焊接完畢后，還有仔細檢查元件面各元件之間裸露部分有無相互接觸現(xiàn)象，焊接面的各焊點間有無連接或著是否出現(xiàn)虛焊。</p><p>　?。?）完成上述檢查后，先空載上電（未

31、插芯片），檢查電路電路板各引腳及插件上的電位是否正常，特別是單片機引腳上的各點電位是否正常。若一切正常，將芯片插入各管座，再通</p><p>　　電檢查各點電壓是否達到要求，邏輯電平是否符合電路或器件的邏輯關系。若有問題，掉電后再認真檢查故障原因。</p><p>　　在完成上述聯(lián)機調(diào)試準備工作后，在斷電情況下用，用串行口線將試驗板與PC機相連，下載綜合程序，然后操作實驗板上的按鍵，仔細

32、觀察實驗現(xiàn)象，反復調(diào)試，直到?jīng)]有錯誤為止。</p><p><b>　　5.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　單片機系統(tǒng)的開發(fā)除了需要硬件支持以外，同樣離不開軟件。CPU真正可執(zhí)行的是機器碼，用匯編語言或C語言等高級語言編寫的程序必須轉(zhuǎn)換為機器碼才能被執(zhí)行，轉(zhuǎn)換的方法有手工匯編和機器匯編兩種，前者比較麻煩，已不太實用了。機器匯編是指通過匯編軟件將程序變?yōu)闄C器碼

33、的編譯方法。這種匯編軟件稱為編譯器。本次系統(tǒng)開發(fā)用到了目前流行的Keil編譯器。</p><p><b>　　5.3 操作說明</b></p><p>　　接通電源后，開發(fā)板上的4個LED燈顯示分別為時鐘的十位，個位，分鐘的十位和個位，按鍵K1為當前時間調(diào)整鍵，K2為響鈴時間調(diào)整鍵，K3加一鍵，K4為確定鍵</p><p>　　5.4prote

34、us仿真</p><p><b>　　第6章 總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的課程設計，我深刻的體會到做一個實際產(chǎn)品的不易，盡管自身能力比較差，但是從中卻學到了很多書本上學不到的東西，比如如何寫課程設計報告，如何到網(wǎng)上查找芯片，對比芯片的好壞等等。</p><p>　　在這兩個星期的學習時間中，我遇到了相當多的困難，通過查找資料，問

35、同學，老師解決了一大部分。通過這次的課程設計，自己的實踐能力也有了很大的提高，以前學的都是理論知識感覺學不了多久自己很快就忘了，覺得沒多大用，只有像課程設計這樣的學習才能把很好的把實踐與理論很好的結(jié)合在一起，把我們所學的知識不斷的牢固，這才是我們每個人所看到的。</p><p>　　兩個星期的單片機課程設計對我們學習單片機起了很大的作用，但是還遠遠不夠，自己以后會在課余時間去努力學習該門課程，希望能學到更多的知識

36、，不斷地豐富自己。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王迎旭.《單片機原理及及應用》.機械工業(yè)出版社.2004年。</p><p>　　[2]劉樂善等.《微型計算機接口技術及應用》.華中科技大學出版社.2008年。</p><p>　　[3]周慈航.《單片機應用成學設計技術》.北京航

37、空航天大學出版社.2002年</p><p>　　附錄A 系統(tǒng)原理框圖</p><p><b>　　附錄B 程序</b></p><p>　　;-------------------------------------------主程序</p><p><b>　　ORG 0000H</b>&l

38、t;/p><p><b>　　SJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　SJMP T0_INT</p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN:SW1 EQU

39、 P3.1</p><p>　　SW2 EQU P3.2</p><p>　　SW3 EQU P3.3</p><p>　　SW4 EQU P3.4</p><p>　　MIAO EQU 30H</p><p>　　FEN EQU 31H</p><p>　　SHI EQU 32H</p&

40、gt;<p>　　;-----------------------------------------------鍵盤掃描子程序</p><p>　　KEY_WAIT:JNB SW1,SET_T</p><p>　　JNB SW2,SET_N</p><p>　　SW3_OK:JNB SW3,ADD_1</p><p>　　SW

41、4_OK:JNB SW4,SURE</p><p>　　SET_T:LCALL DELAYMS</p><p>　　MOV R0,#7AH</p><p><b>　　MOV A,@R0</b></p><p>　　JMP SW3_OK</p><p>　　SET_N:LCALL DELAYMS&

42、lt;/p><p>　　MOV R0,#60H</p><p><b>　　MOV A,@R0</b></p><p>　　JMP SW3_OK</p><p>　　ADD_1:LCALL DELAYMS</p><p><b>　　MOV R1,#4</b></p>

43、<p>　　CJNE R1,#0,NEXT</p><p>　　CJNE A,#2,QINQ_0</p><p><b>　　INC A</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p>　　JMP SW4_OK</p><p>　

44、　NEXT:CJNE R1,#1,NEXT1</p><p>　　CJNE A,#9,QINQ_0</p><p><b>　　INC A</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p>　　JMP SW4_OK</p><p>　　NEXT1

45、:CJNE R1,#2,NEXT2</p><p>　　CJNE A,#5,QINQ_0</p><p><b>　　INC A</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p>　　JMP SW4_OK</p><p>　　NEXT2:CJNE

46、 R1,#3,NEXT</p><p>　　CJNE A,#9,QINQ_0</p><p><b>　　INC A</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p>　　JMP SW4_OK</p><p>　　QINQ_0:MOV A,#0&

47、lt;/p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p>　　JMP SW4_OK</p><p>　　SURE:LCALL DELAYMS</p><p>　　RETURE:RET</p><p>　　;---------------------------------------

48、-----------當前時間計時</p><p>　　T0_INT:PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　MOV TMOD,#01H</p><p>　　MOV TH0,

49、#240</p><p>　　MOV TL0,#96</p><p><b>　　INC LEDHC</b></p><p>　　MOV A,LEDHC</p><p>　　CJNE A,#250,SONGLED</p><p>　　MOV LEDHC,#00H</p><p&

50、gt;<b>　　INC MIAO</b></p><p>　　MOV A,MIAO</p><p>　　CJNE A,#60,SONGLED</p><p>　　MOV MIAO,#00H</p><p><b>　　INC FEN</b></p><p>　　CJNE A

51、,#60,SONGLED</p><p>　　MOV FEN,#00H</p><p><b>　　INC SHI</b></p><p>　　CJNE A,#24,SONGLED</p><p>　　MOV SHI,#00H</p><p>　　EXIT:POP PSW</p>&

52、lt;p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　;---------------------------------------------------------------LE

53、D顯示程序</p><p>　　XIANSHI:MOV R0,#7AH ;送字符首地址</p><p>　　MOV R2,#04H ;燈個數(shù)</p><p>　　SEL_LED:MOV A,@R0</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;

54、查表</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　MOV R1,#0FEH ;燈位初值</p><p><b>　　MOV A,@R1</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><

55、;p>　　LCALL DELAYMS ;延時1ms</p><p>　　INC R0 ;修改字符指針</p><p><b>　　MOV A,@R1</b></p><p>　　RL A ;移動燈位</p><p>　　D

56、JNZ R2,SEL_LED ;4位是否顯示完</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;-------------------------------------------------------------延時1ms子程序</p><p>　　DELAYMS:MOV R7,#02H</p&g

57、t;<p>　　MOV R6,#0F8H</p><p><b>　　DJNZ R6,$</b></p><p>　　DJNZ R7,DELAYMS</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;-----------------------------------