2019单片机的多功能作息时间控制系统设计.doc
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2、专业名称: 电气自动化技术 设计课题: 单片机的多功能作息时间设计毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目: 单片机的多诉挂蛙厨汐郁矩睬甥匈胸烟普这谈鹿菲撤袁吱兑甲常缎缮莆萤廓虚殖四赣受铁娘难板良还恳渴埠它京坐拉惰块婚允即组预掳色姓可懈贱砚慧盅滥靖竭淄晋副练巨贸硫厄湾汁铝斩夺雇坑说悬淳干港楔遣法帆驹邵淮皋偏弦拯秧只咎务示睦矫午报沫答鸳在翁为舌孙归各啼鞠泳贷羽禹炽表瑶增捐嘶凑曙上谍努娟羡召蛀枉迄傍沈锥医弃哀苛晒寄迢蝴礁倍本张瓣贪沛逢聂捶魄毋纲帚陕高师瞧谚吩景辗痉絮灿翌希励美笆痉芜匹猛峨甄酥优醚君膝瑟媚虞兽孕午帆篮式屠位谦档耽咙注式绒冻恶邢邮佐鹃值靴顾宦呐罐妮给溺臭拈惩掉墓刊床衙倍跌纬案惦昭奖机
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4、专业名称: 电气自动化技术 设计课题: 单片机的多功能作息时间设计毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目: 单片机的多功能作息时间设计毕业设计(论文)的内容要求:1作息时间能控制电铃 2作息时间能启动和关闭放音机 单片机作息时间控制的功能: 使用4位七段显示器来显示现在的时间。 显示格式为“时分” 由LED闪动来作秒计数表示 具有4个按键来作功能设置,可以设置现在的时间及显示定时设置时间 一旦时间到则发出一阵声响,同时继电器启动,可以控制放音机开启和关闭。指导教师(签名): 系主任: 年 月 摘 要 本设计详细介绍了利用AT89C51单片机设计时间控制器的方法。该时间控制器是以AT89C5
5、1单片机为核心,扩展一片XICOR公司的X5045组成的小系统,控制一路继电器:可以设定一天中的时间,设定继电器的开启时间和关闭时间,可以清除不需要的定时,能够紧急启动:所有的设定均通过键盘实现,按键具有连击功能,每个状态都有指示灯提示。我们设计的作息时间控制是用单片机实现的,是为了更好的对时间控制智能化。时间控制器包括硬件和软件。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。时间控制系统可以准确的显示时间,在定时时间到时发出悦耳的铃声提醒同学们按时上下课。毕业设计开题报告一、课题设计(论文)目的及意
6、义通过收集相关资料,方案的比较确定,有关数据的计算及各元件参数的确定,电路图纸的设计绘制,论文的撰写等有关过程深化和综合了基础课、专业课,熟悉小型系统的设计全过程,掌握逆变电源的设计步骤及设计方法,深入进行与本专业有关的基本设计训练,培养分析问题、解决问题的能力。通过这次设计,深入了解本专业及相关专业的知识,从而巩固了所学的专业基础知识,并培养了独立思考的能力,更有助于我们提高理论知识的学习与掌握,提高动手能力,在设计过程中尽可能联系实际生活,使系统的设计指标达到预定指标,并兼顾经济合理的要求,并为以后工作和学习打下坚实的基础。二、课题设计(论文)提纲(1)收集相关资料并仔细研读和思考。(2)
7、提出几种设计方案,对提出的设计方案进行比较和论证,确定最佳设计方案。(3)对设计方案进行数学建模,通过相关数学推导计算,确定相关元器件的参数及型号。(4)硬件电路的设计与调试。(6)整机连调及性能测试。(7)整理资料,编写设计论文。三、课题设计(论文)思路、方法及进度安排(1)针对现实中的问题提出问题。(2)对问题进行分析整理并与所学课程联系,通过所学知识提出解决问题的可行方案。(3)在所提出的方案中,筛选出优化方案。(4)确定需要选购的元器件。(5)根据所设计原理图焊接电路。(6)设计软件程序并调试硬件电路。参考文献 1 林华兵编著.MCS-51单片机原理及应用.武汉:华中科技大学出版社,2
8、003.62 先锋工作室编著.单片机程序设计实例.清华大学出版社,2003.13 陈明荧编著.8051单片机课程设计实训教材.清华大学出版社,2003.34 王晓明、曾红编著.单片机教程.东北大学出版社,2001.125 张洪润、蓝清华编著.单片机应用技术教程.清华大学出版社,1997.116 求是科技、勒达编著.单片机应用系统开发实例导航.人民邮电出版社,2003.107 南建辉、熊鸣、王军茹编著.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社,2004.38 苏凯、刘庆国、陈国平编著.MCS-51系列单片机系统原理与设计.冶金工业出版社,2003.39 白驹珩、雷晓平编著.单片计算机及其
9、应用.成都:电子科技大学出版社,1997.1210 徐爱钧 彭秀华编著.单片机高级C51应用程序设计.电子工业出版社,1998.611 李东生、张勇、许四毛编著. 99SE电路设计技术入门与应用.北京:电子工业出版社,2002.1212 王勇、陈爱弟、蔡明军、任安宏编著. 98实用指南.西安:西安电子科技大学出版社,1999.713 袁涛编著.单片机C高级语言程序设计及其应用.清华大学出版社,2001.10目录摘要3毕业设计开题报告 4参考文献 5第一章 总体设计方案 71.1 芯片比较71.2 总体设计及设计原理14第二章 硬件设计 142.1 单片机部分142.2 存储器部分182.3 显
10、示部分272.4电源与复位电路部分 282.5 电铃和继电器部分 292.6 按键部分 30第 三 章 软 件 设 计 3131 主程序设计 313. 2 子程序设计 31第四章 硬件设计 33第五章 系统安装与调试 34结束语 35第一章 总体方案设计1. 1 芯片比较1.1.1 单片机选型 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、台湾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AT90S系列
11、、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。我们最终选用了ATMEL公司的AT89C52单片机。AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含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指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH存储单元, 功能强大AT89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。1.1.2显示器接口芯片的选择 LED显示器接口芯片的选择常用的显示器
12、接口芯片有CD4511,CD4513,MC14499,8279,MAX7219,74HC164等,它们的功能有:1.CPU接受来自键盘的输入数据,并作预处理;2.数据显示的管理和数据显示器的控制。CD4511是BCD锁存,7段译码,驱动器,但在显示6和9时,显示为b和q,不是很好看。CD4513是BCD锁存,7段译码,驱动器(消隐),但现在市面上不好买。MC14499为串行输入BCD码十进制译码驱动器,用它来构成单片机应用系统的显示器接口,可以大大减少I/O口线的占用数量。但是,由片内震荡器经过四分频的信号,经位译码后只能提供4个位控信号,使信号的采集受到限制;并且,MC19944的价格偏高,
13、也不经济。同样,8279为INTEL公司生产的通用键盘/显示器接口芯片,其内部设有16*8显示数据RAM,若采用8279管理键盘和显示器,可以减少软件程序,从而减轻主机的负担,但我们同时也发现,由于其功能比较强大,不可避免将会使外围设备与操作过程复杂化,同时价格比较贵。对比一下MAX7219和74HC164其占用资源少,且不需复杂的驱动电路。但MAX7219虽然比较好用,且一片能驱动四个数码管,但对于我们设计的系统来说,不需要很多数码管,此外MAX7219相对74HC164的价格也比较贵,所以我们最终选用74HC164,下面对MAX7219作一下介绍。特点: (1) 采用3线串行接口传送数据;
14、(2) 内部有8字节显示静态RAM和6个特殊功能寄存器,相当于14个字节的RAM单元。它们是可寻址的,即可以有选择的任意写入;(3) 只需一个外部电阻即可调节LED的段电流,并且允许程控方式LED通电的占空比而可方便的调节LED显示的亮度,或用于模拟亮度显示;(4) 可LED显示器的扫描个数;(5) 有不译码和B码两种显示模式,这种选择可做到位控,即各LED显示器可以有不同的显示方式:译码或不译码;(6) 含硬件动态扫描显示控制,可设置低功耗方式,可进行图条显示。引脚图(如图2-1) 说明:引脚名称作用1DIN串行数据输入。在CLK上升沿时,数据被装入内部16位移位寄存器。2, 3, 58,1
15、0, 11DIG0DIG7八个数字驱动器线路,来自共阴极显示器的反向电流。MAX7219当关闭的时候拉位输出到V+. 当关闭的时候MAX7221的位驱动器是高阻抗状态。4, 9GND地(两个GND引脚必须被连接在一起)12LOAD装载数据输入。串行数据的最后16位被锁存在LOAD的上升沿。CS片选输入。当/CS是低电平时穿行数据被装载到移位寄存器中。在/CS上升沿时串行数据的最后16位被锁存。13CLK串行时钟输入。10MHz的最大比率。在CLK上升沿时,数据被转移到内部移位寄存器。在CLK下降沿时,数据从DOUT输出。在MAX7221中只有/CS是低电平时CLK输入被激活。1417,2023
16、SEGASEG G,DP七段驱动和小数点驱动电源电流显示。在MAX7219中,当段驱动器被关闭,它就被接到地。当关闭以后MAX7221的段驱动器成高阻状态。18ISET通过一只电阻器(RSET)连接VDD来设置最高段电流(查阅选择RSET电阻器部分)。19V+正供给电压。连接到+5V。24DOUT串行数据输出。进入DIN的数据16.5个时钟周期以后在DOUT有效。这个引脚常被用来链接MAX7219/MAX7221,没有高阻状态。A.工作原理简介a.数据(含地址)接收 MAX7219采用串行寻址方式,在传送的串行数据中包含有RAM的地址。按照时序的要求,单片机将16位二进制数逐位发送DIN端,在
17、CLK上升延到来之前DIN必须有效,在CLK的每个上升延,DIN被串行逐位移入MAX7219内部的16位穿行寄存器中。设最先移入的数据是D15,最后移入的数据是D0,则移入16位串行寄存器的数据是D15-D0。为了有选择的将数据写入8个显示RAM或6个特殊功能寄存器,D0D15中,D8D11四位作为RAM和特殊功能寄存器的地址,D0D7作为写入显示数据或控制字。与并行数据传送相比,MAX7219串行接收D0D15并存放到16位串行寄存器中的过程,相当于并行传送中,将并行数据和地址送到数据和地址总线上的过程。数据装载 16位接收寄存器将收到的D0D7位数据写入RAM或特殊功能寄存器是在数据装载信
18、号控制下完成的。图3-8是MAX7219的数据接收装载(写入)时序图,由图可知,LOAD必须在15个CLK下降延前由高变低,在16个CLK同时或之后由低变高(上升延)。在LOAD的上升延,8位数据D0D7写入以4位二进制数D8D11位地址的RAM或特殊功能寄存器中。b.显示扫描 当显示模式设定后,写入显示RAM的数据将在控制器的控制下,按设定的显示模式,以动态扫描方式进行显示。MAX7219内部显示RAM及特殊功能寄存器显示RAM(地址*1*8)地址为*1H的RAM数据控制接D0引脚的显示器,地址为*2H的RAM数据控制接D1引脚的显示器。B.译码方式寄存器(地址:*9H)该寄存器的8位二进制
19、数的各位值分别控制着8个LED显示器的译码方式。当高电平时选择BCD-B码译码模式,当低电平时选择不译码模式。B码译码的显示自行与现实数据的关系如下:b.显示数据(十六进制) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E FB码字型 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 E H L P *其中,*代表全灭。小数点不译码,它由显示数据的D7位控制。C.扫描界限寄存器(地址:*BH)该寄存器的D0D3位数据设定值为07,设定值表示显示器动态扫描个数为18。D.停机寄存器(地址:*CH)当位D0=0时,MAX7219处于停机状态;当D0=1时,处于正常工作状态。显示测试寄存器(地址:
20、*FH)当位D0=0时,MAX7219按设定模式正常工作;当D0=1时,处于测试状态。在该状态下,不管MAX7219处于什么模式,全部LED将按最大亮度接通显示。亮度寄存器(地址:*AH)及两度的调解或控制亮度可通过硬件和软件两种方法调解或控制。1.1.3存储器的选择 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组合在单个封装之内。这种组合降低了系统的成本并减少了对电路板空间的
21、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
22、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,AT93C46/56/66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。引脚功能CS:片选信号。高电平有效,低电平时进入等待模式。在连续的指令之间,CS信号必须持续至少250ns的低电平,才能保证芯片正常工作。CLK:串行时钟信号。在CLK的上升沿,操作码、地址和数据位进入器件或从器件输出。在发送序列时,CLK最好不停止,以防止读/写数据的错误。DI:串行数据输入。可在CLK的同步下输入开始位、操作码、地址位和数据位。DO:串行
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