可编程作息时间控制器设计

可编程作息时间控制器

设计

Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

信息工程学院

课程设计报告书题目: 可编程作息时间控制器设计

专业：电子信息科学与技术

班级：

学号：

学生姓名

指导教师：

2013 年 5 月 13日

信息工程学院课程设计任务书

年月日

信息工程学院课程设计成绩评定表

摘要

本设计是可编程作息时间控制器设计，由单片机AT89C51芯片和LCD、LED显示器，辅以必要的电路，构成一个单片机四路可调闹钟。电子钟可采用数字电路实现，也可以采用单片机来完成。LCD 显示“时”，“分”，LED亮灯来表示闹钟的到来，定时时间到能发出警报声。现在是自动化高度发达的时代，特别是电子类产品都是靠内部的控制电路来实现对产品的控制，达到自动运行的目的，这就需要我们这里要做的设计中的电器元件及电路的支持。

在这次设计中主要是用AT89S51来进行定时，也结合着其他辅助电路实施控制，在定时的时候，按一下控制小时的键对小时加一；按一下控制分钟的键对分钟加一；到达预设的时间，此电路就会发出报警声音提示已经到点。

关键字：四路可调闹钟 AT89C51 LCD

目录

1 任务提出与方案论证

单片机型号的选择

通过对多种单片机性能的分析，最终认为AT89C51是最理想的电子时钟开发芯片。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，而且它与MCS-51兼容，且具有4K字节可编程序存储器和1000次擦写循环，数据保留时间为10年，是最好的选择。

按键的选择

本次设计按照题目要求使用独立式按键。由于按键较少，在修改时间或设置闹铃时间时就不能直接输入，只能通过加或减完成，稍为麻烦一些，但其程序简单。

显示器的选择

选用1602LCD液晶显示器。

计时部分的选择

如果使用时钟芯片，系统就不怕掉电且时间精确。但这种芯片比较贵，况且，设计本系统主要是为了学习单片机程序的编写和调试以及设计硬件电路的一些方法，因此采用软件的方法来计时而没有采用价格较高的时钟芯片。

2 总体设计

系统总框图

原理及工作过程说明

制作一个可编程作息时间控制器闹钟，当4路闹钟中的任一路到时，均会点亮灯、打铃。如有需求，可对程序进行调整，增加闹钟的路数及到时后的处理方式。

定时闹钟的基本功能如下。

(1)显示时钟时间，格式为“时时：分分”，并可重新设置。

(2)显示闹铃时间，格式为“时时：分分”，且显示闪烁以便与时钟时间相区分。闹铃时间可重新设置。

(3)程序执行后工作指示灯LED闪烁，表示时钟工作为时钟显示模式．LCD 显示的初始时间为“23:58”。按下K2，闪烁显示的“00:00”为闹铃的时间，单击K3又返回时钟显示模式。时钟从“23:58”开始计时，定时时间“00:00”到时，继电器开关接通，控制电器的开启，且可发出声响（可控）。

时钟与闹铃时问的设置可通过4个功能按键Kl～K4实现，具体说明如下。

(1)时钟时间的设置：首先单击Kl进入时钟设置模式。此时每单击一下Kl，则小时增l，单击一下K2，则分钟增1，再单击K3则设置完成，返回时钟显示模式。此时小时和分钟均已发生变化。

(2)闹铃的时间设置：首先单击，K3进入闹铃的设置模式。此时每单击一下Kl，则小时增1，单击一下K2，则分钟增l，最后单击．K3则设置完成，返回闹铃显示模式。此时闹铃的小时和分钟均已发生变化。

(3) K4的功能：闹钟更换。

(4) K2单独的功能：显示闹铃时间。

系统电路图

3详细设计

主程序部分的设计

程序部分主要采用了程序结构的模块化设计，避免了一些函数的不必要的重复书写，使程序变得单间易懂。程序在执行时，主程序要须通过调用子函数就可完成相应的功能。主程序流程图如下图3-1。

图3-1主程序流程图

独立式键盘的接口电路

在单片机应用系统中，有时只需要几个简单的按键向系统输入信息。这时，可将每个按键接在一根I/O接口线上，这种方式的连接称为独立式键盘。每个独立式按键单独占有一根 I/O接口线，每根I/O接口线的工作状态不会影响到其他 I/O接口线。这种按键接口电路配置灵活，硬件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O接口线，I/O接口线浪费较大。故只在按键数量不多时采用这种按键电路。在此电路中，按键输入都采用低电平有效。

1602LCD液晶显示器

1602LCD的基本参数及引脚功能

1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图3-3-1所示：

图3-3-11602LCD尺寸图

1602LCD主要技术参数：

显示容量:16×2个字符

芯片工作电压:—

工作电流:

模块最佳工作电压:

字符尺寸:×(W×H)mm

引脚功能说明

1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表3-1所示:

表3-1：引脚接口说明表

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

10．8．2．3 1602LCD的指令说明及时序

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表3-2所示：

表3-2：控制命令表