基于AT89C51的可編程作息時(shí)間控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)李嘉誠(chéng)(南昌大學(xué)軟件學(xué)院,江西南昌330029摘要:描述了可控作息時(shí)間控制器功能及其設(shè)計(jì)思路,包括廣播模塊、控制模塊、顯示模塊、鬧鈴模塊、時(shí)鐘部分和單片機(jī)模塊。在此基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)單介紹了其中的器件,包括AT89C51單片機(jī)、LED燈、蜂鳴器、喇叭、DS1302、排阻、LCD1602液晶顯示屏等。進(jìn)一步闡述了實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的原理圖,最后在Protues仿真軟件上使用Keil下C51的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了可控的作息時(shí)間控制器。關(guān)鍵詞:可編程;作息時(shí)間控制器;AT89C51單片機(jī);ProtuesDOI:10.11907/rjdk.1511380中圖分類號(hào):TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-7800(2016001-0104-03基金項(xiàng)目:2014校級(jí)創(chuàng)新科研項(xiàng)目(2014作者簡(jiǎn)介:李嘉誠(chéng)(1994-,男,湖北武漢人,南昌大學(xué)軟件學(xué)院學(xué)生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、嵌入式系統(tǒng)。0引言傳統(tǒng)作息時(shí)間設(shè)備的功能不具有多樣性,用于平時(shí)45分鐘的教學(xué)模式,就難以用于不同時(shí)間要求的考試模式,給日常管理帶來(lái)極大不便。而靈活可控的作息時(shí)間設(shè)備是日常教學(xué)、考試等事件順利進(jìn)行的有力保證。利用AT89C51器件,本文實(shí)現(xiàn)了用鍵盤即可便捷地根據(jù)應(yīng)用需要修改作息時(shí)間,以滿足各類需要[1]。1時(shí)間控制器作息功能及設(shè)計(jì)思路1.1功能分析(1日期和時(shí)間顯示:系統(tǒng)在時(shí)間顯示模式下顯示時(shí)間,由LCD顯示。(2鬧鐘功能:本系統(tǒng)存在4個(gè)鬧鐘,鬧鐘分鐘與小時(shí)時(shí)間一致時(shí),開啟鬧鐘[2]。(3設(shè)置功能:用戶可以在鬧鐘調(diào)節(jié)模式下使用4個(gè)(7ZigBee節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持3種節(jié)點(diǎn)類型:協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)[5]。考慮智能家居的應(yīng)用范圍較小,且各節(jié)點(diǎn)之間的作用相對(duì)獨(dú)立,所以選用星型網(wǎng)絡(luò)。主控制器和若干個(gè)ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)模塊組成星形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。其中主控制器是全功能設(shè)備,充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的建立,監(jiān)督節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài),同時(shí)完成網(wǎng)絡(luò)初始化、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等功能。ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)模塊只與主控制器通訊,以節(jié)約電能。3結(jié)語(yǔ)本文對(duì)智能家居主控制器進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一種基于PXA270的智能家居主控制器。針對(duì)PXA270的特點(diǎn),定制了Linux內(nèi)核?；贐lob的Bootloader,采用西門子公司的MC55I作為GPRS傳輸模塊,通過HTML程序?qū)崿F(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)和用戶手機(jī)的無(wú)縫連接。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該控制器具有功耗低、成本低、可靠性高、可擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。參考文獻(xiàn):[1]李新春,趙雙華.基于ARM與GPRS的家庭智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2010,19(5:227-229.[2]王剛黃,宗福,陳曾平.基于GPRS的遠(yuǎn)程通信與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù),2008(11:21-22.[3]王黎明,夏立,卜樂平,等.深入淺出Xscale嵌入式系統(tǒng)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2011.[4]趙國(guó)義.嵌入式Linux內(nèi)核的配置與編譯系統(tǒng)研究[J].電腦編程技巧與維護(hù),2006(11:71-75.[5]章偉聰,俞新武,李忠成.基于cc2530及Zigbee協(xié)議棧設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2011,20(7:184-187.(責(zé)任編輯:杜能鋼按鍵,其作用分別為:時(shí)分設(shè)置轉(zhuǎn)換、數(shù)字增加與減少、鬧鐘切換[3]。(4廣播:使用按鍵對(duì)SOUNDER播放進(jìn)行控制。1.2作息時(shí)間控制器模塊由功能分析,可編程作息時(shí)間控制器分為廣播模塊、控制模塊、顯示模塊、鬧鈴模塊、時(shí)鐘部分和單片機(jī)模塊,如圖1所示。圖1作息時(shí)間控制器模塊(1鍵盤模塊有4個(gè)按鍵,分別是Set、Add、Minus、AlarmChoose。(2顯示模塊負(fù)責(zé)顯示系統(tǒng)的日期、星期、時(shí)間,并加上分隔符。(3鬧鈴模塊采用蜂鳴器實(shí)現(xiàn)。(4時(shí)鐘模塊調(diào)用DS1302元器件。(5單片機(jī)模塊通過程序顯示模擬時(shí)間,同時(shí)負(fù)責(zé)掃描鍵盤。2硬件實(shí)現(xiàn)2.1主要器件主要可編程器件為AT89C51單片機(jī)、LED燈、蜂鳴器、喇叭、DS1302、排阻、LCD1602液晶顯示屏。2.2硬件原理(1LCD1602液晶顯示。1602液晶也稱為1602字符型液晶[4],是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊,如圖2所示。它由若干個(gè)5X7或5X11等點(diǎn)陣字符位組成,每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符,每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔,每行之間也有間隔,起到了字符間距和行間距的作用。圖中VDD、VSS和VEE是1602連接電源引腳,RS、RW和E表示寄存器的操作模式,D0-D7是8位數(shù)據(jù)引腳。圖21602液晶(2AT89C51單片機(jī)。AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:4k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器,128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O口線,2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu),1個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí),AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU工作,但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式可保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作,直到下一個(gè)硬件復(fù)位。(3DS1302。DS1302可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí),且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。(4SOUNDER。利用單片機(jī)定時(shí)器的中斷功能,可以從I/O口線上形成一定頻率的脈沖,經(jīng)過濾波和功率放大,接上喇叭即能發(fā)出一定頻率的聲音,若再利用延時(shí)程序控制輸出脈沖的頻率來(lái)改變音調(diào),即可實(shí)現(xiàn)音樂發(fā)生器的功能[4]。3作息時(shí)間控制器電路原理按照功能模塊框圖,電子鐘分為按鍵電路、顯示電路、鬧鈴電路以及單片機(jī)相關(guān)電路,且單片機(jī)電路是整個(gè)系統(tǒng)的主控電路。3.1時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路通過DS1302獲得時(shí)間,如圖3所示。圖3控制器時(shí)鐘電路3.2單片機(jī)編程模塊單片機(jī)編程模塊實(shí)現(xiàn)在鍵盤的便捷操作,可以按要求修改作息時(shí)間控制器的工作模式,滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。該模塊通過程序編寫實(shí)現(xiàn)可控功能,其電路部分如圖4所示。3.3輸出模塊輸出部分分為L(zhǎng)CD屏幕顯示、燈光顯示、鬧鐘提示以及廣播音樂部分。LCD屏幕顯示是將單片機(jī)獲得的時(shí)間輸入到LCD中顯示實(shí)時(shí)時(shí)間。燈光顯示是對(duì)時(shí)間與鬧鐘模式切換的提示功能,如圖5所示。圖4單片機(jī)編程模塊·501·第1期李嘉誠(chéng):基于AT89C51的可編程作息時(shí)間控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)圖5LCD屏幕顯示廣播音樂播放是根據(jù)用戶手動(dòng)控制對(duì)廣播的播放與否進(jìn)行判定。鬧鈴電路用于提供鬧鈴報(bào)警,主要由蜂鳴器構(gòu)成。單片機(jī)通過控制三極管的導(dǎo)通與截止,從而控制蜂鳴器鳴叫,其電路如圖6所示。圖6蜂鳴器輸出3.4控制模塊控制鍵盤模塊如圖7所示。圖7控制鍵盤模塊4作息時(shí)間控制器程序設(shè)計(jì)4.1程序設(shè)計(jì)內(nèi)容(1由單片機(jī)獲得時(shí)鐘走時(shí)信息。(2處理數(shù)據(jù)并輸出給1602顯示程序。(3控制模塊掃描程序。(4蜂鳴器控制程序。4.2部分C語(yǔ)言源程序ucharcodeTABLE[]={//音符節(jié)拍碼表0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xB4,0xA4,0x04,0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xC4,0xB4,0x04,0x82,0x01,0x81,0xF4,0xD4,0xB4,0xA4,0x94,0xE2,0x01,0xE1,0xD4,0xB4,0xC4,0xB4,0x04,0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xB4,0xA4,0x04,0x82,0x01,0x81,0x94,0x84,0xC4,0xB4,0x04,0x82,0x01,0x81,0xF4,0xD4,0xB4,0xA4,0x94,0xE2,0x01,0xE1,0xD4,0xB4,0xC4,0xB4,0x04,0x00};ucharcodeTABLE1[]={//音符對(duì)應(yīng)定時(shí)器初值表0xfb,0x04,0xfb,0x90,0xfc,0x09,0xfc,0x44,0xfc,0xac,0xfd,0x09,0xfd,0x34,0xfd,0x82,0xfd,0xc8,0xfe,0x06,0xfe,0x22,0xfe,0x56,0xfe,0x85,0xfe,0x9a,0xfe,0xc1};sbitBeep=P3^5;//定義喇叭輸出端口sbitBeepContorl=P3^4;uchartick,tl,th;//定義節(jié)拍和T0初值變量5結(jié)語(yǔ)本文描述了可控作息時(shí)間控制器的廣播模塊、控制模塊、顯示模塊、鬧鈴模塊、時(shí)鐘部分和單片機(jī)模塊等基本功能與實(shí)現(xiàn)方法,并在Protues仿真軟件上使用Keil下C51的C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了可控的作息時(shí)間控制器,從而利用鍵盤即可便捷地修改作息時(shí)間,以滿足教學(xué)、考試等各方面需要。參考文獻(xiàn):[1]陳少航,李山.基于Proteus的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008(6:43-44.[2]陳丹,陳建.基于Proteus的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)教育,2014(3:93-98.[3]唐紅雨.基于P