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作息时间控制器.rar

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    编号:20181030002157174    类型:共享资源    大小:1.66MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    作息 时间 控制器
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    科技学院 2011 届本科毕业论文作息时间控制器专 业: 电子信息科学与技术 指导教师: 王锦荣老师 学生姓名: 赵朋 学生学号: 072004110429 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 3 月目录一、 系统方案介绍1.1 Proteus 与 Keil 软件的介绍与整合1.2 单片机选型1.3 时钟芯片1.4 显示器 LCD128*641.5 作息时间表二、系统的硬件介绍2.1 单片机选型2.1.1 单片机芯片2.1.2 单片机主控模块2.2 实时时钟日历模块2.2.1 DS1307 实时时钟芯片介绍2.2.2 DS1307 的主要技术性能指标2.3 DS1307 硬件设计2.4 打铃模块设计2.5 时钟电路设计2.6 复位电路设计2.7 键盘模块设计2.8 液晶显示模块设计2.8.1 管脚功能简介2.8.2 电路连接图三、系统的软件设计3.1 主程序3.1.1 按键及调时间程序3.2 定时中断程序3.3 显示程序3.4 打铃程序四、制作印刷电路板1.元件封装2.印刷电路板布局与调整3.元件布局与调整4.布线并调整5.PCB 文件保存与输出致谢参考文献附录 1 硬件原理图附录 2 程序清单作息时间控制器摘要校园作息时间控制器主要用于学校,对一些以二十四小时为周期的开关量进行自动控制。鉴于单片机原理与技术实验课程的教学现状,提出了一种新的思路,把 Proteus 和Keil 仿真软件整合起来,提高了软件的利用范围,拓展了它的仿真能力,在一定范围内,创造了以软件代替硬件的实验思路,通过整合节约了硬件资源,更加有效地提高了单片机实践教学的效率。本学科除了让学生掌握单片机的基本原理之外,更重要的是培养学生对单片机的应用能力,单片机实验室存在着一些限制问题,学生除了上实验课外,平时难得有机会进行实践,为此,通过 Proteus 和 Keil 仿真软件的整合,为解决这一问题提供了一个思路,首先采用 Proteus 软件绘制硬件电路图,然后通过 Keil 进行软件部分的程序设计,最后在通过两部分的整合进行仿真调试。该控制系统是以 AT89C52 单片机来实现对上述开关量的控制,利用时钟来提供时钟信息,可以实时显示时间、系统可以修改实时时钟,体现了系统简单、工作稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。关键词:AT89C52;作息时间;控制器Schedules controllerabstractCampus schedules controller is mainly used for school, for some periods of 24 hours to switch quantity for automatic control. In view of single-chip microcomputer principle and technology experiment course teaching situation, this paper proposes a new kind of thinking, to Proteus and Keil simulation software together, raised software use scope, expanded its simulation capabilities, within a certain range, created by software, the experimental ideas instead of hardware by integrating hardware resource conservation, more effectively improve the efficiency of the single-chip practice teaching. This discipline in addition to let the students master the basic principle of MCU outside, more important is to train the student to the MCU application ability, microcontroller laboratory exists some restrictions in the experiment, students are able to extracurricular, usually carries on the practice, therefore, through Proteus and Keil simulation software integration, in order to solve the problem provides a mentality, used first drawing hardware circuit Proteus software, then through Keil software part of the program design, and the last in the integration of the two parts by simulation test. This control system is to achieve the above AT89C52 single chip computer switch quantity control, using a clock to provide clock information can be real-time display time, system can modify real time clock, reflected the system is simple and stable and reliable, low price and time to control precision and system small volume, etc. Keywords: AT89C52 singl,Schedules, controller 第一章 系统方案介绍1.1 Proteus 与 Keil 软件的介绍与整合单片机原理与应用这门课程,除了让我们掌握单片机的基本原理之外,更重要的是培养我们对单片机的应用能力,单片机实验室存在着一些场地和时间的问题,我们除了上实验课外,平时难得有机会进行时间,同时一般的单片机试验箱由于是成品,我们很难参与到其中的细节设计中去,因此学生的动手能力很难得到训练与提高,为此,通过 Proteus 与 Keil 仿真软件的整合,为解决这一问题提供了一个思路,首先采用 Proteus 软件绘制硬件电路图,然后通过 Keil 进行软件部分的程序设计,最后再通过两部分的整合进行仿真调试。Proteus 是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与实物仿真软件, 它运行于Windows 操作系统上,是一种低投资的电子设计自动化软件,提供 Schematic Drawing、SPICE 仿真与 PCB 设计功能,也是目前最好的模拟单片机及其外围器件的工具,它不仅提供了数字、模拟、交流直流等数千种可仿真的元器件,还有丰富的仿真仪表和仪器资源可以利用。Keil 是德国开发的一个 51 单片机开发软件平台,支持汇编语言和 C 语言等高级语言。现在通常使用 KeilμVision2 不但可以进行纯粹的软件仿真,也可以利用硬件仿真器,连接上单片机硬件系统,在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真,还可以使用 μVision2 的内嵌模块 Monitor-51,在不需要额外的硬件仿真器的条件下,连接单片机硬件系统对程序进行实时仿真。这两个软件的整合过程就是建立一个软硬件联合仿真系统的过程,软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成,通常软件环境和硬件环境都有自己的纠错和控制界面,Keil 与 Proteus 的整合调试可以实现系统的总调,在该系统中,Keil 作为软件调试界面,Proteus 作为硬件仿真和调试界面。利用 Proteus 与 Keil 软件的整合进行单片机的实践教学,使实验更为深入更具有拓展性,在本次设计中,通过 Proteus 与 Keil 软件的整合,采用软件仿真的形式进行软硬件综合调试,大大提高了实验教学的效率,不仅弥补了实验仪器和元器件缺乏带来的不足,而且排除了原材料消耗和仪器损坏等因素,加深了对概念、原理的理解。两个软件具体的整合步骤是:1)在 Windows 中安装 Proteus6 7SP3 和 KeilμVision 2。2)把安装 Proteus\MODELS 目录下 VDM51.dll 文件复制到 Keil 安装目录下的\51\BN 目录中。3)修改 Keil 安装目录下 Tools ini 文件,在 C51 字段加入 TDRV5=BIN\VDM 51.DLL(“Proteus V SM Monitor Driver” ),保存。4)打开 Proteus 画出相应电路,在 Proteus 的 debug 菜单中选中 use remote debug monitor。5)在 Kiel 中编写 MCU 的程序。6)进入 Keil 的 project 菜单 option for target\’工程名\’ 。在 DEBUG 选项中右栏下拉菜单选中 Proteus VSM Monitor-51 Driber。在进入 setting 如果同一台机IP 名为 127.0.0.1,如不是同一台机则填另一台的 IP 地址,端口另一定为 8000。7)在 Keil 中进行 debug 同时在 Proteus 中查看直观的结果。经过设置使两个软件之间建立了有机联系,开辟了一条实时仿真的新途径。1.2 单片机机型目前世界上比较著名的部分 8 位单片机的生产厂家和部分主要机型如下:Intel(美国英特尔)公司:MCS-51/96 及其增强型列。NS(美国国家半导体)公司:NS8070 系列。RCA(美国无线电)公司:CDP1800 系列。TI(美国得克萨斯仪器仪表)公司:TMS700 系列。Cypress(美国 Cypress 半导体)公司:CYXX 系列。Rockwell(美国洛克威尔)公司:6500 系列。Motorola(美国摩托罗拉)公司:6805 系列。Fairchild(美国仙童)公司:FS 系列及 3870 系列。Zilog(美国齐洛格)公司:Z8 系列及 SUPER8 系列。Atmel(美国 Atmel)公司:AT89 系列。National(日本松下)公司:MN6800 系列。Hitachi(日本日立)公司:HD6301、HD65L05、HD6305 系列。NEC(日本电气)公司:UCOM87、 (UPD7800)系列。Philips(荷兰菲利浦)公司:P89C51XX 系列。其中 INTEL 公司的 MCS-51 系列及其增强型系列在意位单片机市中占的份额最大,达 50%左右。PIC 单片机: 是 MICROCHIP 公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的 FLASH 程序存储器的芯片。EMC 单片机:是台湾义隆公司的产品,有很大一部分与 PIC 8 位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比 PIC 的多,价格便宜,有很多系列可选,但抗干扰较差。 ATMEL 单片机(51 单片机):ATMEl 公司的 8 位单片机有 AT89、AT90 两个系列,AT89 系列是 8 位 Flash 单片机,与 8051 系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90 系列单片机是增强 RISC 结构、全静态工作方式、内载在线可编程 Flash 的单片机,也叫 AVR 单片机。PHLIPIS 51PLC 系列单片机(51 单片机):PHILIPS 公司的单片机是基于 80C51 内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内 RC 振荡器等功能,这使 51LPC 在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。HOLTEK 单片机:台湾盛扬半导体的单片机,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品。TI 公司单片机(51 单片机):德州仪器提供了 TMS370 和 MSP430 两大系列通用单片机.TMS370 系列单片机是 8位 CMOS 单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合;MSP430 系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的 16 位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合接着说说国际电子公司的单片机芯片产品。常见的单片机有很多种,Intel8051 系列,Motorola,和 M68HC 系列。Atmel 和AT89 系列,台湾 Winbond(华邦)W78 系列,荷兰 Pilips 的 PCF80C51 系列,Microchip公司的 PIC 系列,Zilop 的 Z86 系列,Ateml 的 AT90S 系列,韩国三星公司的 KS57C 系列四位单片机,台湾义隆的 EM-78 系列等。我们最终选用的是 ATMEL 公司的 AT89C52单片机,片内含有 8Kbytes 的可反复擦鞋的只读程序存储器(PEROM)和 256bytes 的随机存取数据存储器(RAM) ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准 MCS-51 指令系统及 8052 产品引脚兼容,片内通用八位中央处理器和 FLASH 存储单元,功能强大的 AT89C52 单片机适用于许多较为复杂的控制应用场合。1.3 时钟芯片 DS1307现 在 流 行 的 串 行 时 钟 电 路 很 多 , 如 DS1302、 DS1307、 PCF8485 等 。 这 些 电路 的 接 口 简 单 、 价 格 低 廉 、 使 用 方 便 , 被 广 泛 地 采 用 。DS1307 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片,它是一款时钟日历芯片,采用两线与 CPU 进行通信,片内含有 8 个特殊功能寄存器和 56位的 SRAM,地址和数据通过两线双向的串行总线传输,芯片可提供秒、分、小时、天数、日期、月份、年份等信息,每一个月的天数能自动调整,并具有闰年补偿功能,AM/PM 标志位决定时钟工作于 24 小时或 12 小时模式,芯片有一个内置的电源感应电路,具有掉电检测和电池切换功能,DS1307 的备用电源,以便在没有主电源的情况下能够保存时间信息和一些重要的数据,两个电阻为总线的上拉电阻。与其他型号的芯片相比更适合本次设计。DS1307 工作于设备状态,跟随在“启动条件”之后,主设备提供一从设备寻址字节和要存取的寄存器地址,寄存器就可以被连续地存取直到“停止条件”到来,当VCC 低于 1.25*VBAT 时,芯片就会中止目前的存取并复位设备地址计数器,这时,向芯片发出的任何信号将被拒绝,以免发生存取错误,当 VCC 低于 VBAT 时,芯片就会切换到电池备份模式,当 VCC 恢复到大于 VBAT+0.2 时,芯片就会由 VCC 供电,当 VCC 大于1.25*VBAT 时,存取就可以正常进行。DS1307 通过双向数据线 SDA 和时钟 SCI,与外界进行数据交换,在写操作时,把 SDA 数据线上的数据按 RAM 指定的首地址依次写入 N 个字节数据,在读操作时,按RAM 指定的首地址依次读出 N 个字节数据。1.4 显示器 LCD128*64 如图 1.4 所示图 1.4 LCD12864带中文字库的 12864 是一种具有四位/八位并行、两线或三线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块,其显示分辨率为128*64,内置 8192 个 16*16 点汉字,和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集,利用该模块灵活的借口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8*4 行 16*16 点阵的汉字。也可以完成图形显示低电压低功耗又是其显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多,且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。系统中采用 LCD128*64 作为显示器件输出信息。与传统的 LED 数码管显示器件相比,液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点,而且不需要外加驱动电路,现在液晶显示模块已经成为单片机应用设计中最常用的显示器件,LCD 可分为段位式 LCD、字符式 LCD、和点阵式 LCD,其中段位式 LCD 和字符式 LCD 只能用于字符和数字的简易显示,不能满足图形曲线和汉子显示的要求,而点阵式 LCD 不仅可以显示字符、数字、还可以显示各种图形、曲线和汉字,并且可以实现屏幕上下左右滚动,动画功能,分区开窗户,反转,闪烁等功能,用途十分广泛,本文 LCD128*64 可以显示四行八个汉字,并行工作时具有八位数据总线 D0-D7 和 RS、R/W、E 三个控制端口,串行工作时只有 CS、SID、CLK 三个通信口,本次设计就是采用串行通信,可以节省单片机 I0 口的使用,工作电压为 5V,并且带有字符对比度调节和背光设置。1.5 作息时间表 如表 1.5 所示在信息技术发展的今天,数字化、多媒体化、高速化、智能化和网络化已是我们生活的发展趋势,在高校中尤其应该做到,我们已经告别了传统的打铃方式,作息时间控制器的开发使学校的管理向电子化和网络化转变,作息时间控制器可以解决日常学生上下课作息时间的统一控制,在学校统一考试中,对时间的精确设定,可以避免人为造成的对考生的影响,在作息时间系统开发中根据性价比及程序的编写与维护的易用性,我们在考虑简单,快捷并且低成本的要求下采用上述的一种数据记录存储方式来开发一个作息时间控制系统,结合网络通信技术和控制技术使学校的管理实现数字化、多媒体化、智能化的信息社会的要求,从总体上来说,软件开发要比硬件实现容易的且操作简单方便,功能强大,但软件开发的成本总体要比硬件实现要高。根据学校起床,上课,休息制定了一个合理的作息时间表,从早上七点到一直到晚上十一点都有一个合理的铃声,以此来规范学生的学习,休息,使学校能合理的进行管理。表 1.5 作息时间表
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