信息工程學(xué)院課程設(shè)計報告書題目可編程作息時間控制器設(shè)計專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2013年5月13日信息工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)號學(xué)生姓名專業(yè)（班級）設(shè)計題目可編程作息時間控制器設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)05V低電壓驅(qū)動蜂鳴器5V外部穩(wěn)壓電源供電1602LCD顯示日期和時間LED提示鬧鐘到來設(shè)計要求1按照給定的時間模擬控制，實現(xiàn)廣播、上下課打鈴、燈光控制（屏幕顯示）。2具備日期和時鐘顯示。工作量文字報告字?jǐn)?shù)大約在2000字，頁數(shù)在20頁左右工作計劃1整體設(shè)計構(gòu)思（2查閱有關(guān)資料（3）編寫調(diào)試程序（4）畫出電路圖（5）裝載程序，查看結(jié)果參考資料1單片機原理及應(yīng)用（第二版）張毅剛彭喜元彭宇北京高等教育出版社2劉和平單片機編程與入門重慶大學(xué)出版社,20026899,1111223陳明熒89C51單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材清華大學(xué)出版社,20033867,102118指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字年月日信息工程學(xué)院課程設(shè)計成績評定表學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)（班級）電子課程設(shè)計題目可編程作息時間控制器設(shè)計指導(dǎo)教師評語成績指導(dǎo)教師年月日摘要本設(shè)計是可編程作息時間控制器設(shè)計，由單片機AT89C51芯片和LCD、LED顯示器，輔以必要的電路，構(gòu)成一個單片機四路可調(diào)鬧鐘。電子鐘可采用數(shù)字電路實現(xiàn)，也可以采用單片機來完成。LCD顯示“時”，“分”，LED亮燈來表示鬧鐘的到來，定時時間到能發(fā)出警報聲?，F(xiàn)在是自動化高度發(fā)達的時代，特別是電子類產(chǎn)品都是靠內(nèi)部的控制電路來實現(xiàn)對產(chǎn)品的控制，達到自動運行的目的，這就需要我們這里要做的設(shè)計中的電器元件及電路的支持。在這次設(shè)計中主要是用AT89S51來進行定時，也結(jié)合著其他輔助電路實施控制，在定時的時候，按一下控制小時的鍵對小時加一；按一下控制分鐘的鍵對分鐘加一；到達預(yù)設(shè)的時間，此電路就會發(fā)出報警聲音提示已經(jīng)到點。關(guān)鍵字四路可調(diào)鬧鐘AT89C51LCD目錄1任務(wù)提出與方案論證111單片機型號的選擇112按鍵的選擇113顯示器的選擇114計時部分的選擇12總體設(shè)計221系統(tǒng)總框圖222原理及工作過程說明223系統(tǒng)電路圖33詳細(xì)設(shè)計431主程序部分的設(shè)計432獨立式鍵盤的接口電路4331602LCD液晶顯示器534鬧鐘子函數(shù)104總結(jié)11參考文獻121任務(wù)提出與方案論證11單片機型號的選擇通過對多種單片機性能的分析，最終認(rèn)為AT89C51是最理想的電子時鐘開發(fā)芯片。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS51兼容，且具有4K字節(jié)可編程序存儲器和1000次擦寫循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年，是最好的選擇。12按鍵的選擇本次設(shè)計按照題目要求使用獨立式按鍵。由于按鍵較少，在修改時間或設(shè)置鬧鈴時間時就不能直接輸入，只能通過加或減完成，稍為麻煩一些，但其程序簡單。13顯示器的選擇選用1602LCD液晶顯示器。14計時部分的選擇如果使用時鐘芯片，系統(tǒng)就不怕掉電且時間精確。但這種芯片比較貴，況且，設(shè)計本系統(tǒng)主要是為了學(xué)習(xí)單片機程序的編寫和調(diào)試以及設(shè)計硬件電路的一些方法，因此采用軟件的方法來計時而沒有采用價格較高的時鐘芯片。2總體設(shè)計21系統(tǒng)總框圖22原理及工作過程說明制作一個可編程作息時間控制器鬧鐘，當(dāng)4路鬧鐘中的任一路到時，均會點亮燈、打鈴。如有需求，可對程序進行調(diào)整，增加鬧鐘的路數(shù)及到時后的處理方式。定時鬧鐘的基本功能如下。1顯示時鐘時間，格式為“時時分分”，并可重新設(shè)置。2顯示鬧鈴時間，格式為“時時分分”，且顯示閃爍以便與時鐘時間相區(qū)分。鬧鈴時間可重新設(shè)置。3程序執(zhí)行后工作指示燈LED閃爍，表示時鐘工作為時鐘顯示模式LCD顯示的初始時間為“2358”。按下K2，閃爍顯示的“0000”為鬧鈴的時間，單擊K3又返回時鐘顯示模式。時鐘從“2358”開始計時，定時時間“0000”到時，繼電器開關(guān)接通，控制電器的開啟，且可發(fā)出聲響（可控）。時鐘與鬧鈴時問的設(shè)置可通過4個功能按鍵KLK4實現(xiàn)，具體說明如下。1時鐘時間的設(shè)置首先單擊KL進入時鐘設(shè)置模式。此時每單擊一下KL，則小時增L，單擊一下K2，則分鐘增1，再單擊K3則設(shè)置完成，返回時鐘顯示模式。此時小時和分鐘均已發(fā)生變化。2鬧鈴的時間設(shè)置首先單擊，K3進入鬧鈴的設(shè)置模式。此時每單擊一下KL，則小時增1，單擊一下K2，則分鐘增L，最后單擊K3則設(shè)置完成，返回鬧鈴顯示模式。此時鬧鈴的小時和分鐘均已發(fā)生變化。3K4的功能鬧鐘更換。4K2單獨的功能顯示鬧鈴時間。23系統(tǒng)電路圖VDGNDVDGNDRWVDRSERSEXTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0/AD0391/18P02/AD2373/36P04/AD4355/54P06/AD637/72P1012P12334P14556P16778P30/RXD101/TP32/IN012/IT13P34/014P37/RD176/W65/T15P27/A1528P20/A8211/9P2/A0233/14P24/A2255/1366/47U1AT89C51R11KX1CRYSTALC130PFC230PFC330PFD71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016L1234567816514312109RNRX8VCVDVCBUZ1BUZERD2LEDREDR215R330SW1SWSPT3詳細(xì)設(shè)計31主程序部分的設(shè)計程序部分主要采用了程序結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計，避免了一些函數(shù)的不必要的重復(fù)書寫，使程序變得單間易懂。程序在執(zhí)行時，主程序要須通過調(diào)用子函數(shù)就可完成相應(yīng)的功能。主程序流程圖如下圖31。圖31主程序流程圖32獨立式鍵盤的接口電路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD63P07/AD732P101P112P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TXD1P32/INT012P33/INT113P34/T014P37/RD17P36/WR16P35/T115P27/A1528P20/A821P21/A92P22/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427U1AT89C51PROGRAMKEILWANGHEX在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時，可將每個按鍵接在一根I/O接口線上，這種方式的連接稱為獨立式鍵盤。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O接口線，每根I/O接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他I/O接口線。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O接口線，I/O接口線浪費較大。故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。331602LCD液晶顯示器VDDGNDGNDRWRSED714D613D512D41D310D29D18D07E6RW5RS4VS1VD2VE3LCD1LM016L1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖331所示圖3311602LCD尺寸圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示容量162個字符芯片工作電壓4555V工作電流20MA50V模塊最佳工作電壓50V字符尺寸295435WHMM引腳功能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表31所示表31引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明日期顯示定時計數(shù)器鬧鈴1時間到鬧鈴2時間到鬧鈴3時間到鬧鈴4時間到時間顯示1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳VSS為地電源。第2腳VDD接5V正電源。第3腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳背光源正極。第16腳背光源負(fù)極。108231602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表32所示表32控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回0000000013置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L6置功能00001DLNF7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明1為高電平、0為低電平）指令1清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移S屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4顯示開關(guān)控制。D控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5光標(biāo)或顯示移位S/C高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令6功能設(shè)置命令DL高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F低電平時顯示5X7的點陣字符，高電平時顯示5X10的點陣字符。指令7字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8DDRAM地址設(shè)置。指令9讀忙信號和光標(biāo)地址BF為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10寫數(shù)據(jù)。指令11讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時序表如下表33基本操作時序表讀狀態(tài)輸入RSL，R/WH，EH輸出D0D7狀態(tài)字寫指令輸入RSL，R/WL，D0D7指令碼，E高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RSH，R/WH，EH輸出D0D7數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RSH，R/WL，D0D7數(shù)據(jù)，E高脈沖輸出無讀寫操作時序如圖332和333所示圖333讀操作時序圖333寫操作時序1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖334是1602的內(nèi)部顯示地址。圖3341602LCD內(nèi)部顯示地址例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）10000000B80H11000000BC0H。在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標(biāo)是自動右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖335所示，這些字符有阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”圖335字符代碼與圖形對應(yīng)圖1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程延時15MS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5MS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5MS寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指令38H顯示模式設(shè)置寫指令08H顯示關(guān)閉寫指令01H顯示清屏寫指令06H顯示光標(biāo)移動設(shè)置寫指令0CH顯示開及光標(biāo)設(shè)置34鬧鐘子函數(shù)鬧鐘時間的判別主要是通過設(shè)定時間與實時時間對逐位對比確定是否進行鬧鈴。其工作流程圖如下圖34。中斷鬧鐘1到鬧鐘2到鬧鐘3到鬧鐘4到鬧鐘打開顯示時間和日期NNYYYY圖344總結(jié)通過自己的不懈努力，我終于完成了設(shè)計的任務(wù)要求。功能上基本達標(biāo)時鐘的顯示，日期顯示，調(diào)時功能、校時功能、鬧鈴功能、鬧鐘設(shè)功能。其精確可以滿足日常生活顯示時間的需要。在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前沒有做過這樣的設(shè)計但通過這次設(shè)計我學(xué)會了很多東西，單片機課程設(shè)計重點就在于軟件算法的設(shè)計，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個程序并不是一件簡單的事，比如寫一個程序看其功能很少認(rèn)為編寫程序簡單，但到編程的時候才發(fā)現(xiàn)一些細(xì)微的知識或低級錯誤經(jīng)常犯做不到最后常常失敗，所以有些東西只有學(xué)精弄懂并且要細(xì)心才行，只學(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。從這次的課程設(shè)計中，我們真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的練習(xí)的過程中才能提高，我想這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。NN參考文獻1單片機原理及應(yīng)用（第二版）張毅剛彭喜元彭宇北京高等教育出版社2劉和平單片機編程與入門重慶大學(xué)出版社,20026899,1111223陳明熒89C51單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材清華大學(xué)出版社,20033867,102118附錄INCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARSBITKEY1P10SBITKEY2P11SBITKEY3P12SBITKEY4P13SBITLCDENP34SBITLCDRSP35SBITLCDRWP36SBITLEDP22SBITSOUNDP27INTA,B,I,MIN,HOUR,MINGE,MINSHI,HOURGE,HOURSHI,SEC,SECGE,SECSHI,CNT,CNT1,NIAN2013,YUE5,RI5,AMIN11,AHOUR1,AMINGE1,AMINSHI1,AHOURGE1,AHOURSHI1,AMIN21,AHOUR2,AMINGE2,AMINSHI2,AHOURGE2,AHOURSHI2,AMIN31,AHOUR3,AMINGE3,AMINSHI3,AHOURGE3,AHOURSHI3,AMIN41,AHOUR4,AMINGE4,AMINSHI4,AHOURGE4,AHOURSHI4UCHARCODETABLE10,1,2,3,4,5,6,7,8,9UCHARCODETABLE2“TIME0000“UCHARCODEALARM_1“ALAR10000“UCHARCODEALARM_2“ALAR20000“UCHARCODEALARM_3“ALAR30000“UCHARCODEALARM_4“ALAR40000“UCHARCODERIQI“20130506“UCHARNUM1,NUM2,ALARM1,ALARM2,ALARM3,ALARM4BITFLAG0VOIDDELAYUNSIGNEDINTZ/延時程序UINTI,JFORIZI0IFORJ110J0JVOIDWRITE_COMUCHARCOM/LCD命令控制，寫指令函數(shù)DELAY5LCDRS0P0COMDELAY5LCDEN1DELAY5LCDEN0VOIDWRITE_DATAUCHARDATE/LCD數(shù)據(jù)控制，寫數(shù)據(jù)函數(shù)DELAY5LCDRS1P0DATEDELAY5LCDEN1DELAY5LCDEN0VOIDWRITE_NIANUCHARADD,UINTDATE/年顯示函數(shù)UCHARQIAN,BAI,SHI,GEQIANDATE/1000BAIDATE1000QIAN/100SHIDATEQIAN1000BAI100/10GEDATE10WRITE_COM0X800X40ADDWRITE_DATATABLE1QIANWRITE_DATATABLE1BAIWRITE_DATATABLE1SHIWRITE_DATATABLE1GEVOIDWRITE_YUEUCHARADD,UCHARDATE/月顯示函數(shù)UCHARSHI,GESHIDATE/10GEDATE10WRITE_COM0X800X40ADDWRITE_DATA0X30SHIWRITE_DATA0X30GEVOIDWRITE_RIUCHARADD,UCHARDATE/日顯示函數(shù)UCHARSHI,GESHIDATE/10GEDATE10WRITE_COM0X800X40ADDWRITE_DATA0X30SHIWRITE_DATA0X30GEVOIDQIWRITE_NIAN0,NIANWRITE_YUE5,YUEWRITE_RI8,RIWRITE_COM0X800X407WRITE_DATAWRITE_COM0X800X404WRITE_DATAVOIDTIME/設(shè)置時間函數(shù)WHILE1IFKEY10DELAY10IFKEY10IFHOUR23/“時“設(shè)置HOUR0ELSEHOURHOURGEHOUR10HOURSHIHOUR/10WRITE_COM0X0FDELAY2WRITE_COM0X806WRITE_DATATABLE1HOURGE/“時“個位寫入LCD第1行第6位DELAY5WRITE_COM0X805DELAY2WRITE_DATATABLE1HOURSHI/“時“十位寫入LCD第1行第5位WHILEKEY1IFKEY20DELAY10IFKEY20IFMIN59/“分“設(shè)置MIN0ELSEMINMINGEMIN10MINSHIMIN/10WRITE_COM0X0FWRITE_COM0X809WRITE_DATATABLE1MINGE/“分“個位寫入LCD第二行第9位DELAY1WRITE_COM0X808WRITE_DATATABLE1MINSHI/“分“十位寫入LCD第二行第8位DELAY1WHILEKEY2IFKEY30DELAY10IFKEY30WRITE_COM0X0C/整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍TR11/定時計數(shù)器1啟動WHILEKEY3BREAK/KEY3松開時，顯示時間“時“分“位均已設(shè)置完畢VOIDDISPLAY1/設(shè)置鬧鐘1時間函數(shù)WHILE1IFKEY10DELAY10IFKEY10IFAHOUR123/鬧鐘“時“設(shè)置AHOUR10ELSEAHOUR1AHOURGE1AHOUR110AHOURSHI1AHOUR1/10WRITE_COM0X0FWRITE_COM0X800X408WRITE_DATAWRITE_COM0X800X407WRITE_DATATABLE1AHOURGE1DELAY1WRITE_COM0X800X406WRITE_DATATABLE1AHOURSHI1DELAY1WHILEKEY1IFKEY20/鬧鐘“分“設(shè)置DELAY10IFKEY20IFAMIN159AMIN10ELSEAMIN1AMINGE1AMIN110AMINSHI1AMIN1/10WRITE_COM0X0FWRITE_COM0X800X4010WRITE_DATATABLE1AMINGE1DELAY1WRITE_COM0X800X409WRITE_DATATABLE1AMINSHI1DELAY1WHILEKEY2IFKEY30ALARM1ALARM1DELAY10IFKEY30WRITE_COM0X0CWRITE_COM0X800X40FORI0I4CNT10ELSEIFKEY30CNTDELAY10IFCNT1WHILEKEY3/表示鬧鐘時間設(shè)置退出AHOURGE1AHOUR110AHOURSHI1AHOUR1/10WRITE_COM0X800X407WRITE_DATATABLE1AHOURGE1DELAY5WRITE_COM0X800X406DELAY2WRITE_DATATABLE1AHOURSHI1AMINGE1AMIN110AMINSHI1AMIN1/10WRITE_COM0X800X4010WRITE_DATATABLE1AMINGE1DELAY5WRITE_COM0X800X409DELAY2WRITE_DATATABLE1AMINSHI1WRITE_COM0X800X40FORI0I10CNT0ELSEIFKEY40DELAY5IFKEY40WHILEKEY4AIFA20FORB0B6BSOU