校园作息时间控制系统设计

校园作息时间控制系统

1.设计要求

1、作息时间要求实现对上下课打铃、教学楼照明、学生宿舍灯、校园路灯四个开关量的精确控制。月时间累计误差≤1分钟。

2、能实时显示时间，并方便定期进行时间校准。

二、设计指导

校园作息时间控制系统主要用于学校，对一些以24小时为周期的开关量进行自动控制。如上下课打铃、教学楼照明的定时开与关、学生宿舍灯及校园路灯的定时开关、水泵的定时启动以及自来水供水时间控制等等。用单片机来实现对上述开关量的控制，可体现系统简单、工作稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。根据设计要求画出系统框图，如图1所示。控制系统可分为如下三个部分：

系统部分：包括单片机（AT89C51）、时钟芯片（DS12887）、译码器（74LS138）、单片机外部时钟电路（6MHZ 晶体）、复位电路和电源（＋5V）。

显示部分：包括显示驱动（CD4511）、七段码显示器（6个，用以显示时、分、秒）

输出控制部分：包括输出控制信号锁存（74LS373）、线驱动（74LS244）、输出控制电路（光电三极管、继电器）。

图1 系统框图

根据实际情况对上下课打铃、教学楼照明、学生宿舍灯及校园路灯四个开关量在一天内的控制时间列表如下：表1 作息时间控制表

事件动作

时间

1、硬件设计

按系统框图分三个部分设计如下：

系统部分：单片机采用片内带有4KB E2PROM的AT89C51，这样就不需要再扩展片外程序存储器，可以简化线路；用一片74LS138译码器提供8个外部地址（CS0、CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6、CS7），分别对于6个七段码显示器，1个控制信号锁存地址和1个时钟芯片地址；采用一片时钟芯片DS12887为系统提供准确时间。该芯片内部自带锂电池，计时精确，不受系统电源影响；AT89C51的T0与T1相连，利用单片机内部的定时/计数器完成15秒打铃控制。如图2所示。

图2系统部分原理图

1）显示部分：选用6个七段数码管分别显示时、分、秒，数码管的驱动选用具有译码、锁存、驱动功能的CD4511芯片，显示数据来自DS12887的时单元、分单元、秒单元，经P1口的低4位（BCD码）送到CD4511芯片，译码后再送到显示器显示。如图3所示。

图3 系统显示部分原理图

2）输出控制部分：输出控制信号由P1口送到锁存器锁存，经74LS244芯片和光电三极管驱动相应的继电器动作。例如：要开路灯执行指令MOV P1,#02H 即可，而若执行指令MOV P1,#E0H ,则是路灯、学生宿舍灯和教室灯全部打开。P1口各位所控制的对象见表2，输出部分原理图如图4所示。

表2 位控表

P1口的位控制，“0”控制继电器触点断开、“1”控制继电器触点闭合、“X”为无效位

P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 X X X X 教室灯宿舍灯路灯电铃

图4 输出部分原理图

2、软件设计

利用DS12887的中断功能，使其1秒钟中断一次。在中断服务程序中完成时单元、分单元、秒单元参数送显示器显示及查询作息时间表，当时和分单元的数与作息时间表的某个时间相同时，对应输出相应的控制信号。流程图如下：

图5程序流程图程序清单（略）