畢業(yè)設(shè)計基于單片機的作息時間控制器樣本

摘要校園作息時間控制系統(tǒng)重要用于學(xué)校，對某些以24小時為周期開關(guān)量進(jìn)行自動控制。該控制系統(tǒng)是采用8031單片機來實現(xiàn)對上述開關(guān)量控制，運用內(nèi)部時鐘來提供時鐘信息，設(shè)有六位數(shù)碼管、可以實時顯示時間、系統(tǒng)還設(shè)有輸入鍵盤，用以修改實時時鐘，體現(xiàn)了系統(tǒng)簡樸、工作穩(wěn)定可靠、價廉、控制時間精準(zhǔn)及系統(tǒng)體積小等長處。核心詞作息時間控制定期器語音芯片8031AbstractThecampusthedailytimetablecontrolsystemwhichismainlyusedinthecampus，itauto-controlsomeswitcheswhichhaveperiodsof24hours.ThiscontrolsystemcarriesouttheswitchparametercontrolsallabovebySCM8031.ItusestheInternalClocktoprovidetheclockinformation.Itcouldshowtherealtimewith6bitdigitaltube.Anditcouldmodifytherealtimeclockwiththeinputkeyboard.Thesystemissimple，therunningissteadyanddependable，thecontrolledtimeisexact，andthephysicalvolumeofthesystemissmall，alltheadvantagesabovecanbeincarnatedinthissystem.Keywords:THEDAILYTIMETABLECONTROL,TIMER，DELAYEDACTION,8031目錄1引言 51.1概述 51.2本文研究內(nèi)容 52作息時間控制器整體設(shè)計 53作息時間控制器硬件設(shè)計 53.1單片機芯片簡介 63.2擴展電路 73.2.1程序存儲器（2764） 73.2.2數(shù)據(jù)存儲器（6264） 83.2.3擴展電路某些接線 93.3鍵盤顯示電路 103.4音樂播放電路 123.5復(fù)位電路 143.6晶振電路 153.7電源電路 153.8作息時間控制器硬件原理圖 164作息時間控制器軟件設(shè)計設(shè)計 174.1定期中斷服務(wù)程序 184.1.1定期流程 184.1.2定期中斷服務(wù)程序設(shè)計 184.2時鐘比較程序 204.2.2控制流程圖及程序 224.3其她某些流程 254.3.1主程序流程圖 254.3.2動態(tài)顯示流程圖 254.3.3鍵盤掃描流程圖 26致謝 28參考文獻(xiàn) 291引言隨著計算機技術(shù)發(fā)展和在控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化，智能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一單片機以其體積小，功能強，價格低廉，使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強生命力。其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在國內(nèi)越來越受到顧客注重和廣泛使用。1.1概述基于單片機作息時間控制，充分發(fā)揮它體積小，價格便宜，功耗低，可靠性高長處?？捎糜趯W(xué)校作息，以便廣大師生。同步也可以作為各種時鐘控制電路報警裝置使用，用途廣泛，原理簡樸，便于操作和維護(hù)等長處。總體上，單片機設(shè)計方案在現(xiàn)實生活中也比較容易實現(xiàn)設(shè)計。1.2本文研究內(nèi)容通過對一種能實現(xiàn)時鐘顯示及定期功能時間系統(tǒng)設(shè)計學(xué)習(xí)，達(dá)到單片機應(yīng)用中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示，數(shù)碼管顯示原理，動態(tài)掃描顯示原理，單片機定期中斷原理、及單片機有關(guān)指令在各方面應(yīng)用。以8031單片機為核心，由LED數(shù)碼管、按鍵、二極管等某些構(gòu)成，由軟件實現(xiàn)打鈴時刻表預(yù)置與修改，實現(xiàn)實時時間顯示、校正和鈴響控制。此種響鈴器實際為一種可編程時間控制器，它提供定期控制輸出接口，可以便地用于各種定期控制。2作息時間控制器整體設(shè)計依照設(shè)計規(guī)定，畫出系統(tǒng)框圖，如圖1所示。該控制系統(tǒng)由單片機，音樂電路，數(shù)碼顯示某些以及鍵盤某些構(gòu)成。該控制系統(tǒng)設(shè)有6位數(shù)碼管，可以實時顯示時間和定期時間等，系統(tǒng)還設(shè)有輸入鍵盤，用以修改實時時鐘和定期等操作。軟件方面，通過晶振電路和軟件設(shè)計，實現(xiàn)時鐘設(shè)計。作息時間表有2套可選取，一套為冬季作息時間，另一套為夏季作息時間。圖1設(shè)計系統(tǒng)框圖3作息時間控制器硬件設(shè)計3.1單片機芯片簡介設(shè)計選用了8031單片機，其引腳圖，如圖2所示。（1）電源引腳VCC和GNDVCC：電源端，接+5VGND：接地（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：片內(nèi)反相放大器輸入端，接外部晶振一種引腳。當(dāng)單片機采用外部時鐘信號時，此引腳應(yīng)接地。XTAL2：片內(nèi)反相放大器輸出端，接外部晶振另一種引腳。當(dāng)單片機采用外部時鐘信號時，外部信號由此引腳接入。（3）輸入輸出引腳P0：是雙向8位三態(tài)I/O端口，在不接外存儲器與不擴展I/O接口時，可作為準(zhǔn)雙向口。在訪問外存儲器時，它分時用于低八位地址總線和8位雙向數(shù)據(jù)總線。P1：是8位雙向靜態(tài)I/O端口。P2：是8位準(zhǔn)雙向I/O端口，在訪問外部存儲器時，它作為擴展電路高8位地址總線，送出高8位。P3：是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。普通只用P0和P2作為輸入輸出引腳。圖28031引腳圖（4）其她引腳RESET/VPD:復(fù)位信號輸入端。Vcc掉電后，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)不丟失。復(fù)位電路用了手動復(fù)位，VCC掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)不丟失。ALE/PROG:地址鎖存容許端。當(dāng)單片機訪問外部存儲器時，該隱腳輸出信號用于鎖存P0端口送出8位地址。其輸出信號頻率為時鐘震蕩頻率1/6。PSEN:外部程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱為片外取指信號輸出端。從外部程序存儲器取指令期間，PSEN在每個機器周期兩次有效，其頻率為振蕩周期1/6；但若此期間有訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，則兩次有效PSEN信號將不浮現(xiàn)。EA/Vpp:當(dāng)其保持低電平時單片機只訪問外部程序存儲器，而不論片內(nèi)與否有程序存儲器。3.2擴展電路3.2.1程序存儲器（2764）由于8031沒有程序存儲器，因此擴展了一種8K程序存儲器2764。2764引腳圖如圖3所示。圖32764引腳圖其重要引腳功能如下：D0～D7：8條雙向數(shù)據(jù)總線，用于讀出數(shù)據(jù)或編程時寫入編程代碼。A0～A7：地址輸入線，擴展時與單片機P2口和P0口相連，用于傳送單片機送來地址編碼信號。CE：片選端，低電平有效。OE：輸出容許端數(shù)據(jù)輸出容許信號線（低電平時，數(shù)據(jù)處在讀出狀態(tài)）。Vcc：電源端（＋5V）。GND:接地端。3.2.2數(shù)據(jù)存儲器（6264）由于8031數(shù)據(jù)存儲器僅為128B，程序運營過程中需要調(diào)用大量數(shù)據(jù)，因此擴展了一種8K數(shù)據(jù)存儲器6264。6264引腳圖如圖4所示。其重要引腳功能如下：D0～D7：8條雙向數(shù)據(jù)總線，用于讀出數(shù)據(jù)或編程時寫入編程代碼。A0～A12：地址線，擴展時與單片機P2口和P0口相連，用于傳送單片機送來地址編碼信號。CE：片選端，低電平有效。OE：輸出容許端數(shù)據(jù)輸出容許信號線（低電平時，數(shù)據(jù)處在讀出狀態(tài)）。WE：寫選通信號線，低電平是數(shù)據(jù)處在寫入狀態(tài)。Vcc：電源端（＋5V）。GND:接地端。圖46264引腳圖3.2.3擴展電路某些接線這某些重要是用來存儲數(shù)據(jù)、程序，是整個系統(tǒng)存儲器。將P0口低8位地址鎖存后，在接到6264和2764A0~A7上。地址鎖存信號ALE接鎖存器控制端G,當(dāng)ALE發(fā)生負(fù)跳變時，將低8位地址鎖存于74LS138中，這時P0口就可以做數(shù)據(jù)線使用了。當(dāng)PSEN向OE輸出低電平時,2764才可以和單片機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)互換。同樣只有OE片選端輸入低電平時，6264才可以進(jìn)行寫信號，只有PSEN和RD同步輸出低電平時，讀信號才有效。這樣2764、6264和單片機之間可以互相讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行工作。該某些電路接線圖如圖5所示[6]。圖5擴展電路圖3.3鍵盤顯示電路單片機擴展了一種并行I/O口8155，用來連接鍵盤顯示電路。8155其內(nèi)部包括兩個8位并行口（A口和B口），一種6位并行C口和一種14位計數(shù)器。其電路圖如圖6所示[2]。圖6鍵盤顯示電路連接圖通過鍵盤外部輸入，運用軟件編程變化時分秒，并通過顯示電路顯示出來。矩陣鍵盤12個鍵如圖7所示，功能如表1。圖7鍵盤編號S10S21S32S43S54S65S76S87S98S109S11模式選取S12移位表1按鍵功能模式選取（S11）鍵涉及：校時，定期，時令選取，顯示當(dāng)前時間。與移位（S12）鍵配合使用，完畢有關(guān)功能。3.4音樂播放電路音樂播放電路某些，選用了美國ISD公司出品ISD1400系列優(yōu)質(zhì)單片語音錄放集成電路。其引腳圖，如圖8所示。圖8ISD1400引腳圖ISD1400電氣特性如下：工作電壓VDD：5VA0~A7：地址輸入端；VCCD：數(shù)字電路源；VCCA：模仿電路源；SP+：喇叭（+）；SP-：喇叭（-）；SCLK：外接時鐘可選；ANAIN：模仿量輸入；ANAOUT：模仿量輸出；AGC：自動增益控制；MIC：駐極體話筒輸入；MICREF：駐極體話筒參照輸入；PLAYE：邊沿觸發(fā)放音；PLAYL：電平觸發(fā)放音；REC：錄音觸發(fā)；RECLED：發(fā)光二極管接口；NC：空腳。ISD1400系列有下列型號：ISD1408、ISD1410、ISD1412、ISD1416、ISD1420。錄放時間分別為：8秒、10秒、12秒、16秒、20秒（ISD14XX——其中型號后兩位表達(dá)其錄音時間長度，單位是秒）[4]。圖9ISD1410連接圖設(shè)計選用ISD1410（錄音時間20秒），該芯片與主電路連接圖，如圖9所示。在該電路中，當(dāng)P1.0輸出一種低電平時，播放音樂，放音時先由軟件給出一種地址，74LS377用來實現(xiàn)地址鎖存，就是一種語音段首址，在這一放音過程中地址是不能變化，故需要一種鎖存器。3.5復(fù)位電路8031復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，如圖10。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)不丟失。本設(shè)計采用手動復(fù)位。圖10復(fù)位電路3.6晶振電路用一種12MHz晶振和兩個30Pf瓷片電容構(gòu)成，為單片機提供原則時鐘，其中兩個瓷片電容起微調(diào)作用.其電路圖如圖11。圖11晶振電路3.7電源電路依系統(tǒng)需要提供+5V直流電源。在此咱們引入220V交流電源通過電源變壓器變換成交流低壓，再通過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器7805Vin和GND兩端形成一種并不十分穩(wěn)定直流電壓(該電壓經(jīng)常會由于市電電壓波動或負(fù)載變化等因素而發(fā)生變化)。此直流電壓通過7805穩(wěn)壓和C3濾波便在穩(wěn)壓電源輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路電源。三端穩(wěn)壓器是一種原則化、系列化通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷以便等特點，成為當(dāng)前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛一種單片式集成穩(wěn)壓器件。電路圖如圖12。圖12電源電路3.8作息時間控制器硬件原理圖綜上所述，做出本設(shè)計硬件原理圖，如圖13所示。圖13作息時間控制器硬件原理圖4作息時間控制器軟件設(shè)計設(shè)計運用單片機定期器設(shè)計一種時鐘，在每次秒加1計時過程中都與規(guī)定作息時間比較，如果相等，就進(jìn)行播放音樂操作，不相等則返回。4.1定期中斷服務(wù)程序程序設(shè)計中，以單片機定期器/計數(shù)器T0工作在模式1，定期50ms，容許中斷。在中斷服務(wù)程序中重賦T0計數(shù)初值，開中斷返回設(shè)：20H為中斷計數(shù)單元，計滿20次為1秒21H為秒計數(shù)單元，計滿60次為1分鐘22H為分計數(shù)單元，計滿60次為1小時23H為時計數(shù)單元，計滿24次為1天4.1.1定期流程如圖14所示。圖14計時流程圖4.1.2定期中斷服務(wù)程序設(shè)計選取定期/計數(shù)器作為定期器，工作方式為方式1。計數(shù)器加1信號由振蕩器（晶振）12分頻產(chǎn)生，即每通過1個機器周期，計數(shù)器增1，直至計數(shù)溢出為止。晶振頻率為12MHz，則計數(shù)周期Tcy為1μs定期器方式1為16位計數(shù)器，計數(shù)最大值為216=65536，定期50MS，需要計數(shù)50000個1μs(計數(shù)周期）。計數(shù)初值=65536-50000=1553615536轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制即為3CB0計數(shù)器從3CB0開始計數(shù)，計數(shù)到65536溢出，產(chǎn)生定期中斷。系統(tǒng)晶振為12MHZ,設(shè)定定期器每隔50MS溢出中斷1次，則循環(huán)中斷20次延時時間為1秒，上述過程重復(fù)60次為1分鐘，分計時60次為1小時，小時計時24次則時間重新回到00：00：00[5]。匯編程序如下：ORG0000H;程序執(zhí)行開始地址LJMPMAIN；跳轉(zhuǎn)主程序ORG000BH;T0中斷入口地址LJMPINT0;跳至INT0執(zhí)行ORG0100HCOUNT EQU20HSECONDEQU21HMINUTEEQU22HHOUREQU23HMAIN:MOVTMOF,#01H;定期器工作方式1MOVTL0,#0B0H;設(shè)定初值MOVTH0,#3CHSETBEA;總中斷開放SETBET0;容許T0中斷SETBTR0;啟動T0定期器INT0:PUSHACC;累加器入棧保護(hù)PUSHPSW;狀態(tài)字入棧保護(hù)MOVTL0,#0B0H;重裝初值MOVTH0,#3CHSETBTR0;啟動定期器T0ADDC:INCCOUNTMOVA,TCOUNTCJNEA,#14H,OUTT0;20次中斷未到中斷退出MOVCOUNT,#00HADDS:INCSECONDLCALLTIME;調(diào)用時鐘比較子程序（見4.2.2）MOVA,SECONDCJNEA,#60,OUTT0MOVSECOND,#00HADDM:INCMINUTEMOVA,MINUTECJNEA,#60,OUTT0MOVMINTUE,#00HADDH:INCHOURMOVA,HOUR;時數(shù)據(jù)放入ACJNEA,#24,OUTT0MOVHOUR,#00HOUTT0:POPPSW;恢復(fù)狀態(tài)字（出棧）POPACC;恢復(fù)累加器SETBET0;開放T0中斷RETI;中斷返回4.2時鐘比較程序作息時間預(yù)先制成表格存入EPROM數(shù)據(jù)區(qū)，運用軟件每過一秒，將當(dāng)前時間與數(shù)據(jù)區(qū)時間相比較，相等闡明要進(jìn)行控制，完畢播放音樂操作。通過模式選取鍵，和移位鍵，完畢時間表切換。由INT1端口狀態(tài)來選取夏季作息時間或是冬季作息時間。4.2.1作息時間數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)每一項時間控制字需要占8個存儲單元：控制碼1時分秒啟動裝置時間控制碼2時分秒關(guān)閉裝置時間8031單片機P1.0用作語音芯片啟動和關(guān)閉。控制碼定義表，如表2所示控制碼功能相應(yīng)輸出碼FEH啟動語音芯片P1.0控制播放FFH關(guān)閉語音芯片P1.0輸出關(guān)閉00H數(shù)據(jù)區(qū)結(jié)束表4-1控制碼定義作息時間如表3（冬季），表4（夏季）所示，以及與依照作息時間編制數(shù)據(jù)區(qū)如表5（冬季），表6（夏季）所示時間作息8：00~8：45第一節(jié)8：55~9：40第二節(jié)10：20~11：05第三節(jié)11：15~12：00第四節(jié)14：00~14：45第五節(jié)14：55~15：40第六節(jié)15：50~16：35第七節(jié)16：45~17：30第八節(jié)19：00~21：30晚自習(xí)時間作息8：00~8：45第一節(jié)8：55~9：40第二節(jié)10：20~11：05第三節(jié)11：15~12：00第四節(jié)14：30~15：15第五節(jié)15：25~16：10第六節(jié)16：20~17：05第七節(jié)17：15~18：00第八節(jié)19：30~22：20晚自習(xí)表3冬季作息時間 表4夏季作息時間地址數(shù)據(jù)（時間控制字）1110H~1117HFE080000~FF0800101118H~111FHFE084500~FF0845101120H~1127HFE085500~FF0855101128H~112FHFE094000~FF0940101130H~1137HFE10~FF101138H~113FHFE110500~FF1105101140H~1147HFE111500~FF1115101148H~114FHFE10~FF101150H~1157HFE143000~FF1430101158H~115FHFE151500~FF1515101160H~1167HFE152500~FF1525101168H~116FHFE161000~FF1610101170H~1177HFE16~FF1206101178H~117FHFE170500~FF1705101180H~1187HFE172500~FF1725101188H~118FHFE180000~FF1800101190H~1197HFE193000~FF1930101198H~119FHFE20~FF2011A0H~11A7H00H地址數(shù)據(jù)（時間控制字）1010H~1017HFE080000~FF0800101018H~101FHFE084500~FF0845101020H~1027HFE085500~FF0855101028H~102FHFE094000~FF0940101030H~1037HFE10~FF101038H~103FHFE110500~FF1105101040H~1047HFE111500~FF1115101048H~104FHFE10~FF101050H~1057HFE140000~FF1400101058H~105FHFE144500~FF1445101060H~1067HFE145500~FF1455101068H~106FHFE154000~FF1540101070H~1077HFE155000~FF1550101078H~107FHFE163500~FF1635101080H~1087HFE164500~FF1645101088H~108FHFE173000~FF1730101090H~1097HFE190000~FF1900101098H~109FHFE213000~FF21301010A0H~10A7H00H表5冬季作息時間數(shù)據(jù)區(qū) 表6夏季作息時間數(shù)據(jù)區(qū)程序所用到片外RAM數(shù)據(jù)存儲單元安排如下：2EH為控制字存儲區(qū)地址指針暫存單元R0為控制字存儲區(qū)指針6AH為暫存控制字開關(guān)操作碼單元6BH~6DH依次為控制字預(yù)設(shè)秒，分，時數(shù)值單元4.2.2控制流程圖及程序如圖15所示。圖15定期比較流程圖匯編程序如下：TIME:SETBP1.7JBP1.7,SUMMER;P1.7低電平，跳轉(zhuǎn)SUMMERWINTER：MOVDPTR,#TABLE1SJMPCOMPSUMM：MOVDPTR,#TABLE2COMP:SETBRS0;指向第一組工作寄存器PUSHPSWPUSHACC;堆棧MOVR0,2EH;控制字首地址送R0MOVXA,@R0;取控制字開關(guān)操作碼MOV6AH,A;暫存6AHINCR0;修改指針MOVXA,@R0;取出控制字預(yù)設(shè)時值MOV6DH,A;暫存6DH單元INCR0MOVXA,@R0;取出控制字預(yù)設(shè)分值MOV6CH,A;暫存6CH單元INCR0MOVXA,@R0;取出控制字預(yù)設(shè)秒值MOV6BH,A;暫存6BH單元INCR0MOV2EH,R0;存入2EH單元MOVA,SECOND;取當(dāng)前秒值CJNEA,6BH,OUT1;當(dāng)前秒值與預(yù)設(shè)秒值，不等跳轉(zhuǎn)MOVA,MINUTE;取當(dāng)前分值CJNEA,6CH,OUT1;當(dāng)前分值與預(yù)設(shè)分值，不等跳轉(zhuǎn)MOVA,HOUR;取當(dāng)前時值CJNEA,6DH,OUT1;當(dāng)前時值與預(yù)設(shè)時值，不等跳轉(zhuǎn)MOVA,6AH;時分秒都相等,取開關(guān)操作碼CJNEA,#00H,OUT0;開關(guān)操作碼不為00H，跳轉(zhuǎn)SJMPEXIT;00H，跳轉(zhuǎn)OUT0:MOVP1.0,A;開關(guān)操作由P1.0輸出控制EXIT:POPPSWPOPACC;出棧CLRRS0OUT1:CLRC;進(jìn)位清零MOVA,2EHSUBBA,#04H;回答原控制字指針MOV2EH,ASJMPEXITRET控制碼：冬時令ORG1010HTABLE1:DBFEH,08H,00H,00H,0FFH,08H,00H,10HDBFEH,08H,45H,00H,0FFH,08H,45H,10HDBFEH,08H,55H,00H,0FFH,08H,55H,10HDBFEH,09H,40H,00H,0FFH,09H,40H,10HDBFEH,10H,20H,00H,0FFH,10H,20H,10HDBFEH,11H,05H,00H,0FFH,11H,05H,10HDBFEH,11H,15H,00H,0FFH,11H,15H,10HDBFEH,12H,00H,00H,0FFH,12H,00H,10HDBFEH,14H,00H,00H,0FFH,14H,00H,10HDBFEH,14H,45H,00H,0FFH,14H,45H,10HDBFEH,14H,55H,00H,0FFH,14H,55H,10HDBFEH,15H,40H,00H,0FFH,15H,40H,10HDBFEH,15H,50H,00H,0FFH,15H,50H,10HDBFEH,16H,35H,00H,0FFH,16H,35H,10HDBFEH,16H,45H,00H,0FFH,16H,45H,10HDBFEH,17H,30H,00H,0FFH,17H,30H,10HDBFEH,19H,00H,00H,0FFH,19H,00H,10HDBFEH,21H,30H,00H,0FFH,21H,30H,10HDB00H夏時令ORG1110HTABLE2:DBFEH,08H,00H,00H,0FFH,08H,00H,10HDBFEH,08H,45H,00H,0FFH,08H,45H,10HDBFEH,08H,55H,00H,0FFH,08H,55H,10HDBFEH,09H,40H,00H,