基于单片机的作息时间控制器设计.doc

单片机原理及系统课程设计 "评语： " " " " " " " " " " " " " "考勤（10）"守纪（10 "过程（30）"设计报告（30"答辩（20 "总成绩（100" " "） " "） "） "） " " " " " " " " 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年 1 月 13 日 基于单片机的作息时间控制器设计 1. 课程设计目的 （1）进一步熟悉和掌握单片机的最小系统结构及其工作原理。 （2）掌握单片机的接口技术和键盘扫描、数码管显示的原理及拓展使用方法。 （3）通过课程设计，提高综合运用所学知识的能力，掌握单片机程序设计、调试，应用 电路设计、分析及调试检测。 2. 设计方案及原理 本设计是作息时间控制器，设计其实现的功能主要有：使用4位七段显示器来显示当 前的时间，由LED闪动作为秒计数表示，显示格式为"时分"， 并可显示日期，显示格式为"月日"，年份单独显示。由4个按键来作功能设置，可以设置 现在的日期、时间及定时设置时间，一旦设置的时间到则作出相应动作：发光二极管闪 亮，同时播放音乐。 图1 系统方框图 3. 硬件设计 3.1单片机 AT89C52提供以下标准功能：8K字节FLASH闪存，256字节内部RAM，32个I/O口线，3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，片内振荡器及时 钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持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，串行通信口及中断系统继续工作 。掉电方式保存RAM中的内容，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。 3.2 按键控制模块 按键设定部分比较简单，因为本系统按键少，所以在设计上采用了独立按键方式，程 序的编制上也采用了简单的扫描方式。按键控制模块主要有由四个按键组成：K1、K2、 K3、K4、。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。 图2 按键控制模块 3.3 数码管显示模块 时间显示模块主要由四位七段数码管来显示，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。 图3 数码管显示模块 3.4 闹钟模块 闹钟模块快的主要功能即闹铃。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。 图4 闹钟模块 4. 软件设计 单片机作息时间控制的动作利用时间计时处理来做秒计数，当所设置的时间到了，则 发出一阵声响。单片机定时器负责定时的计数，不会因为按键处理而中断时间秒数的增 加，时，分，秒数据是存在变量内并写入七段显示器的缓冲区内，而由显示器扫描程序 中定时扫描而显示出时间。 4.1 主程序设计 在主控程序循环中主要工作为扫描是否有按键，若有按键则应做相应的功能处理，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，秒的数据转换为数字数据并显示在七段 显示器上。 程序中是这样判断是否过了1S的：设一旧秒数变量，当新旧秒数变量不一样时，则表 示已过了1S，要做相关程序时间处理了。 图5 主程序流程图 4.2 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。 图6 中断子程序程序流程图 4.3 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。 5. 系统仿真 图6 系统仿真图 6. 总结 本次课程设计是对所学知识的一次综合性运用。在设计的过程中发现了自身知识的不 足。这次课程设计收获很多，体会也很深刻，并且对我们所学的东西也产生了浓厚的兴 趣。在设计过程中，也学会了很多新的东西，比如一些仿真软件的应用， 【基于单片机的作息时间控制器设计】 课程设计的核心目标在于深入理解和应用单片机的原理及系统，包括单片机最小系统结构、接口技术、键盘扫描和数码管显示等。设计的作息时间控制器旨在通过4位七段显示器显示当前时间（时分格式）、日期（月日格式）以及实现定时功能，当设定时间到达时，触发特定响应，如LED闪烁和音乐播放。 硬件设计部分主要包括以下几个关键模块： 1. **单片机** - 使用的是AT89C52，具备8K字节的FLASH存储、256字节内部RAM、32个I/O端口、3个16位定时器/计数器、两级中断结构和全双工串行通信口。该单片机支持低功耗工作模式，如空闲模式和掉电模式，以适应不同应用场景。 2. **按键控制模块** - 采用独立按键方式，包括四个按键（K1、K2、K3、K4），分别用于模式切换、数值增加、闹钟设置和数值减少。K1用于在不同功能间切换，K2和K4用于数值增减，K3作为闹钟开关。 3. **数码管显示模块** - 四位七段数码管显示时间，每60次LED闪烁代表分钟增加，每60分钟小时增加，每天24小时天数增加。时间显示格式符合日常习惯。 4. **闹钟模块** - 当设定时间与当前时间匹配时，系统启动闹钟功能，LED闪烁一分钟，随后自动停止，也可以通过K3键手动关闭。 软件设计方面，主要涉及主程序和中断子程序： 1. **主程序** - 主程序不断扫描按键输入，处理对应功能，并检查时间是否需要更新。时间更新通过检测秒数变化实现，每过1秒，更新时间数据并在数码管上显示。 2. **中断子程序** - 中断子程序提供时间基准，每连续中断20次代表1秒。此程序还负责管理日期和时间的递增，考虑了月份的天数差异和闰年情况，确保时间的正确推进。 3. **按键扫描子程序** - 关键在于检测按键是否被按下，并根据按键状态执行相应功能，如时间设置、闹钟开启等。 整个设计过程强调了单片机编程、硬件电路设计与调试的综合能力，为电气工程及其自动化专业的学生提供了实践和理论结合的平台。通过这个设计，学生不仅能够深入理解单片机工作原理，还能提升对实际问题的解决能力。同时，课程设计的评分标准涵盖考勤、纪律、设计报告、答辩等方面，全面评估学生的参与度和成果质量。