单片机作息时间控制器设计方案

单片机作息时间控制器设计方案

第1章总体方案设计

1.1 设计要求

本课题要求以单片机为核心，设计一个具有定时和计数功能的智能化作息时间控制器，用于学校教学楼的时间控制，实现时间基准定时，并配合“启动”、“复位”等按键的操作，并按作息时间显示的容要求有有以下功能：

（1）按作息时间接通/断开电铃；

（2）课间接通/断开播放音乐设备；

（3）时间的设置与值显示（显示的容要求有时、分、秒各两位）

1.2优点及意义

本课题要求设计一个具有定时和计数功能的智能化作息时间控制器，用于学校教学楼的时间控制，实现时间基准定时。数码管显示电路采用LED动态控制方式，显示时分秒。按键电路控制定时计时。闹铃指示电路控制铃声。

1.3 系统硬件电路设计

本方案采用一种是用以STC89C52为核心,外加8位数码管，蜂鸣器，继电器和按键完成系统的设计要求。

系统硬件设计框图。根据设计要求，确定系统的设计方案，图1-1为系统总体设计计框图。硬件电路由6个部分组成，即单片机时钟电路、复位电路、键盘输入电路、LED数码管显示电路、蜂鸣器电路、继电器电路。

1.4初步设计思路

（1）定义一组数表，存字形码

（2）定义4个数据缓冲区，对应4个数码管，将要显示的字符的偏移量存入。通过查表指令从P1口输出。

（3）LED数码管通过驱动电路，显示相应的状态。位选由P2口高四位产生，

（4）通过P3口接通继电器和蜂鸣器。

（5）系统设置3个按键，分别是选择键、时间加键、时间减键。

第2章硬件电路设计

2.1时钟电路设计

单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的，在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如图2-1所示。

图2-1时钟电路

电路中器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路参数。电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，同时帮助晶振起振，通常取值围在22±0.1PF，一般晶振为12MHZ，电容取22PF。石英晶体选择12MHZ。

2.2 复位电路设计

表2-2复位电路设计

单片机系统的复位电路在可以采用的是按钮式上电复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采22μF的电容值。

2.3 键盘电路设计

为了减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目，独立是键盘。由于只要使用3

个按键，按键分别接p2.7 p2.6 p2.5。J6跳线帽短接,是按键按下是接通到地。

图2-3按键电路设计

2.4 显示电路设计

根据显示器显示接口的驱动方式采用动态显示。显示器的选择位接P2口高四位P2.0-P2.3。用动态扫描的方法进行显示，即逐个循环点亮各位显示器,实现4位共阳极LED 的动态显示。每次显示完4位，就判断时间是否超出，若超出则修改。

图2-4显示电路设计

2.5继电器电路

图2-5继电器电路

通过与设定时间比较，相等时P3.5接通继电器，继电器常闭断开，常开闭合，蜂鸣器接通，开始响铃。同时接通D2是LED灯点亮作为指示灯。

2.6 I/O接口的分配

PO 数码管显示P3.7 蜂鸣器

P2.7 K1 P2.0 数码管位选

P2.6 K2 P2.1 数码管位选

P2.5 K3 P2.2 数码管位选

P3.5 继电器P2.3 数码管位选

第3章应用软件设计

3.1 主程序设计

作息时间控制器的基本功能就是时间显示，要准确定时，就使用了定时器T0,定时50ms，同时用R2做软件计数，计数20次。完成1s定时。在主程序中对定时器赋初值，数据缓冲区初始化，同时对显示子程序、按键子程序、时间修改子程序、和响铃子程序的一次循环调用。

3.2 子程序设计

3.2.1 显示子程序

采用动态显示，通过P2口P2.0-P2.3实现显示器位的控制。令P2=0F7H,开始时取第一位待显参数（缓存区30H单元中的数，字形码的偏移量），将位控数据输出到P2口，将30H单元中的数转换为段码送入P0口。再取下一位位控数，缓存区指针加一，延时。循环显示，显示4次后结束循环。

LED数码管显示流程图：

图3-2显示程序流程图

3.2.2 响铃子程序

每次显示完4位时间后，就依次和预设的时间进行比较，看是否相等，若相等则对P3.7置1，开始响铃，同时判断20s时间完成没。当20s响铃完成后，对P3.7口置0，响铃结束。

图3-3响铃子程序流程图

3.2.3键盘扫描子程序

系统设计中需要用到3个按键。按键个数少，采用独立式键盘可以节约硬件资源。编程也相对简单一点。当读取到有按键按下时，加上延时去抖动，防止误读。

图3-4按键子程序流程图

第4章系统调试与性能分析

先按电路原理图把线连接好，通过STC软件下载好程序后就可以进行硬件调试了。（1）开机显示时间

电源接通后按下开机键，单片机开始工作，时间显示为16：09。其中小时的个位下面的点的闪烁用来表示秒针的自加。闪烁30次后系统默认1分钟，时钟自加1。

图4-1开机时间显示

（2）定时响铃

当时间到设定值时如16:40,上课打铃开始，蜂鸣器发出20s的声音。

图4-2定时打铃上课

（3）播放音乐。当时间到大课间时，系统就会播放音乐，这里用第2位LED的点亮来代替音乐的播放。

图4-3课间休息放音乐

（4）修改时间，按下S1键后根据按下的次数，会分别点亮左边LED6 LED5 LED4 LED3 分别表示可以修改时间个4位。

图4-4修改时间

在按键修改时出现过一些小问题，如可以调出24点25点等不存在的时间，经过后续的修改，这些问题都得到了解决