作息时间控制系统

作息时间控制系统

（1）课程设计题目：

作息时间控制系统

（2）课程设计任务与要求：

1．作息时间能控制电铃

2．作息时间能启动和关闭电铃

单片机作息时间控制的功能如下：

●使用6位七段显示器来显示现在的时间，精确到时，分，秒。

●可以在时钟开启前设置现在的时间。

●可以在设置的时段内（分上下午和上下课）响铃。

3.规定：每节课的开始和结束都要打铃10秒，中午有午休。

（3）设计过程

机关，企业特别是学校都要求对作息时间加以控制，要按时打铃，以保证学习和工作的正常进行。一般大学大学的作息时间如下：

：

1．控制电铃通断的控制信号（可用P1.1作控制信号）。

2.系统主程序是电脑时钟程序，但要增加一段打铃的子程序，将当前时间去打铃特征时间对比，如符合条件则打铃，否则将铃关闭。

（4）系统总体方案及硬件设计

2.1系统总体方案

1)系统分析：

基于单片机系统的作息时间控制器的基本结构框图如图1-1所示。该系统主

要包含输入控制电路、晶振复位电路、LED 显示电路等外围电路组成。

图2-1 作息时间控制系统的功能模块

2) 系统的功能划分：

硬件功能：按键输入控制电路、晶振、复位电路、LED 显示器段码驱动电路、

LED 显示器位码驱动电路、4位LED 显示电路、蜂鸣器电路都是有硬件功能来实现。

软件功能：LED 动态显示、时钟计时、按键判断和处理都是有软件功能来实

现。

3) 机型器件选择：

单片机采用AT89S52型号、轻触按键、发光二极管、4位七段LED 数码管（共

阴极）、蜂鸣器。

2.2 硬件设计

基于单片机的作息时间控制器其硬件电路方框图如图2-2所示。有图可知，

硬件电路有8个部分组成，即单片机按键输入电路、单片机时钟电路、复位电路、

单片机 LED 显示 输入控制

晶振、复位

蜂鸣器报警

LED 显示器段码驱动电路、LED 显示器位码驱动电路、4位LED 显示电路、蜂鸣器电路。

图2-2 作息时间控制器硬件方框图

单片机

4个按键输入电路

时钟电路 复位电路

蜂鸣器电路

LED 显示器段码驱动电路

LED 显示器位码驱动电路

4位LED 显示电路

2.2.1 单片机及程序存储器选择

由于完成该系统功能的程序不会超过8KB，而AT89S52内部有8KB的FLASH 存储器，因而不需外扩程序存储器和数据存储器。AT89S52的引脚排列与功能见图2-3所示。

89S52引脚功能介绍

VCC +5V

GND 地

ALE 地址锁存允许

/PSEN 程序存储器允许

EA/VPP 为0－访问外部程序存储器为1－访问内部程序存储器

RST 复位信号输入

XTAL1、XTAL2 外部晶振

P0.0~P0.7 I/O端口（P0口）

P1.0~P1.7 I/O端口（P1口）

P2.0~P2.7 I/O端口（P2口）

P3.0~P3.7 I/O端口（P3口）

2.2.2 时钟与复位电路的设计

单片机工作的时间基准是有时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如原理图所示。电路中，电容C4和C5对晶振频率有微调作用，通常的取值范围为（30±10）pF。石英晶体选择12MHz，选择不同的石英晶体，其结果只是机器周期不同，影响计数器的计数初值。

单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种。本设计系统采用上电自动复位和手动复位组合电路，如原理图中单片机的RST引脚连接R1（10KΩ）、μ），按键S2可以选择专门的复位按键，也可以选择轻触开关。只要V C3（10F

cc上升时间不超过1ms，它们都能很好的工作。

2.2.3LED显示电路设计

单片机应用系统中，通常都需要进行人机对话，这包括人对应用系统的状态干预与数据输入，以及应用系统向人们显示运行状态与运行结果等。

LED显示电路由段驱动电路和位驱动电路组成。由于单片机的并行口不能驱动LED显示器，必须采用专门的驱动电路芯片，使之产生足够大的电流，显示器才能正常工作。如果驱动电路能力差，即负载能力不够，显示器亮度就低，而且驱动电路长期在超负荷下运行容易损坏。

LED显示器的显示控制方式分为静态显示和动态显示两种，若选择静态显示，则LED驱动器的选择较为简单，只要驱动器的驱动能力与显示器的电流相匹配即可，而且一般只需考虑断的驱动；动态显示则不同，由于一位数据的显示是由段和位选信号共同配合完成的，因此，要同时考虑段和位的驱动能力，而且段的驱动能力决定位的驱动能力。

本系统采用并行驱动动态显示。采用单片机P2口的低4位作为LED的位码输出信号，P0口作为段码输出信号。该驱动电路如原理图所示，P0口作为段码输出信号需外接上拉电阻。图2-3为4位共阴极数码管带时钟的引脚图

图2-3 4位共阴极数码管带时钟的引脚分布

4位共阴极数码管带时钟的引脚分布，正面逆时针方向依次为1—12。

段码引脚连线为 A-11 B-7 C-4 D-2 E-1 F-10 G-5 D5-3 D6-3

位码引脚连线为 DIG.1-12 DIG.2-9 DIG.3-8 DIG.4-6

按键电路设计

作息时间控制器系统在工作时应具备两项基本功能：一是随时改变定时（作息时间）时间；二是随时对当前时间进行调整。要实现这一功能，可以接入键盘输入电路。

键盘结构可以分为独立式键盘和行列式键盘（矩阵式）两类，本系统只需4个按键，因此选择独立式按键。如原理图所示，电路有4按键组成，按键采用轻触开关，分别命名为KEY1、KEY2、KEY3、KEY4。KEY1和KEY2配合完成对时间的调整，KEY3实现功能切换，KEY4实现查看作息时间。

2.2.4蜂鸣器电路设计

设计要求定时时间到，要有到时提示。可以选择一只蜂鸣器（HA）作为三极管VT1的集电极负载，当VT1导通时，蜂鸣器发出呜叫声；VT1截止时，蜂鸣器不发声。R5是限流电阻。图2-4 为蜂鸣器驱动电路。

图2-4 蜂鸣器驱动电路

蜂鸣器用三极管VT1的基极接到单片机的P1.7管脚。当P1.7=0时，VT1导通，使蜂鸣器的两个管脚间获得将近5V的直流电压，蜂鸣器中有电流通过，而产生蜂鸣声；当P1.7=1时，VT1截止，蜂鸣器的两个管脚间的直流电压接近于0，蜂鸣器不发生。