自动打铃系统设计.docx
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自动打铃系统设计.docx
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自动打铃系统设计
摘要
本文设计了自动打铃系统的硬件电路和软件程序。
自动打铃系统以单片机AT89C51为微处理器,DS12887为时钟芯片,8279为键盘显示接口芯片,实现了自动打铃,系统可以根据需要通过键盘调整打铃的时间,通过6位数码管显示当前的时间。
文中给出了硬件电路图和软件程序,并对部分程序设计给出了程序框图。
自动打铃系统电路简单,功能齐全。
关键词:
自动打铃系统;单片机AT89C51;DS12887;8279
Abstract
Thisarticledesignedhashitthebellsystem'shardwarecircuitandthesoftwareroutineautomatically.AutomaticallyhitsthebellsystemtakemonolithicintegratedcircuitAT89C51asthemicroprocessor,DS12887istheclockchip,8279forthekeyboarddemonstrationconnectionchip,realizedhashitthebellautomatically,thesystemmayaccordingtoneedtohitbell'stimethroughthekeyboardadjustment,through6nixietubedemonstrationcurrenttime.Inthearticlehasgiventhehardwarecircuitdiagramandthesoftwareroutine,andhasgiventheflowcharttothesubprogramdesign.Hitsthebellsystemcircuittobesimpleautomatically,thefunctioniscomplete.
keyword:
Hitsthebellsystemautomatically;MonolithicintegratedcircuitAT89C51;DS12887;8279
目录
第1章绪论
1.1本课题研究的意义
在日常生活和工作中,我们常常用到定时控制,如扩印过程中的曝光定时等。
早期常用的一些时间控制单元都使用模拟电路设计制作的,其定时准确性和重复精度都不是很理想,现在基本上都是基于数字技术的新一代产品,随着单片机性能价格比的不断提高,新一代产品的应用也越来越广泛,大可构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能。
小则可以用于家电控制,甚至可以用于儿童电子玩具。
它功能强大,体积小,质量轻,灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构造各种各样、功能各异的微电子产品。
随着电子技术的飞速发展,家用电器和办公电子设备逐渐增多,不同的设备都有自己的控制器,使用起来很不方便。
根据这种实际情况,设计了一个单片机多功能定时系统,它可以避免多种控制器的混淆,利用一个控制器对多路电器进行控制,同时又可以进行时钟校准和定点打铃。
它可以执行不同的时间表(考试时间和日常作息时间)的打铃,可以任意设置时间。
这种具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动,扩大了数字化的范围,为家庭数字化提供了可能。
目前各地研制了多种类型的自动打铃装置,这些装置一般都以自动接通电铃电路来代替人工打铃。
它们普遍存在以下缺点:
①电铃声音单调,主要是靠机械振动发音,是一种噪音污染源,而且音量的大小也不好控制。
②一般没有蓄电池供电装置,一旦电网停电,电铃就不能使用,直接影响教学工作的正常进行。
③没有装设遥控电路,使用不便。
④不能按作息时间要求自动控制教学楼及宿舍等用电。
因此研究智能型的自动打铃系统,具有很现实的意义。
1.2本文研究的内容
本文以单片机AT89C51为微处理器,DS12887为时钟芯片,设计了自动打铃系统的硬件电路,同时用汇编语言编写了系统的程序,给出了软件设计思路。
第2章设计任务及要求
2.1设计任务
设计一款如下作息时间打铃的打铃器。
时间
作用
6:
10
起床
7:
50
第一节课预备
8:
00
第一节课上
8:
40
第一节课下
8:
50
第二节课预备
9:
00
第二节课上
9:
40
第二节课下
9:
50
课间操
10:
10
第三节课预备
10:
20
第三节课上
11:
00
第三节课下
11:
10
第四节课预备
11:
20
第四节课上
12:
00
第四节课下
14:
00
第五节课预备
14;10
第五节课上
14:
50
第五节课下
15:
00
自由活动
2.2设计要求
1.具有时分秒记时,6位数字显示;
2.具有快速校时功能和整点音响自动报时;
3.输出电路可根据情况选用喇叭或电铃;
4.设计自动打铃器电路原理图(包括所需的直流稳压电源);
5.编写自动打铃器制作的工艺文件
第3章系统方案设计
此系统硬件部分主要由计时、键盘显示和闹钟打铃系统三部分构成。
其计时部分可用日历时钟芯片DS12887实现。
DS12887是DALLAS公司的实时时钟芯片RTC,它功能丰富,应用广泛,PC机内的时钟信号就是由DS12887提供的。
DS12887具有时钟、闹钟和闰年补偿功能。
其内部有14个寄存器,包括10个时标寄存器,4个状态寄存器,还有114B作掉电保护用的低功耗RAM。
DS12887的DS端与单片机的P3.7相连,R/W与P3.6相连IRQ与P3.2相连.
显示部分由通用键盘/显示器接口芯片8279实现。
8279芯片能完成监视键盘输入和显示控制2种功能。
8279对键盘部分提供1种扫描工作方式,能对64个按键键盘阵列不断扫描,自动消抖,自动识别出闭合的键并得到键号,能对双键或多键同时按下进行处理。
由于本次课程设计只需0~9十个按键即可完成当前时间的设置,因此采用2*8键盘形式,通过138译码器对行列进行译码,从而得到键值。
数码管采用共阳极驱动。
闹钟部分可设置在DA12887内部的秒闹时、分闹时和时闹时单元中,在时间到达闹时时间时产生外部中断,由89C51单片机P1.0口所接测试灯实现光闹钟,P1.2口外接喇叭可实现声闹钟,从而实现闹钟的声光并现。
第4章系统硬件电路设计
在详细分析单片机自动打铃系统原理及特点的基础上,设计了以下硬件系统。
4.1总体方案设计
4.1.1系统结构框图
图4.1系统结构框图
4.1.2系统说明
本系统是基于单片机AT89C51的自动打铃系统。
使用功能强大的单片机AT89C51为CPU,DA12864作为时钟芯片。
系统硬件电路包括:
AT89C51单片机的最小系统硬件电路,时钟芯片接口电路,8279键盘显示接口电路,打铃电路,串行通信电路以及系统硬件看门狗电路。
在以下章节里对基于单片机AT89C51的自动打铃系统的各硬件部分做了详细的介绍并用Protel99画出了每部分的原理图。
系统结框图如图4.1所示。
4.2单片机最小系统
4.2.189C51单片机概述
8051系列单片机是我国应用较广的一种单片机。
本设计的MCU就使用了美国ATMEL公司新推出的具有在系统可编程功能的MCS-51兼容单片机AT89C51。
由于将多功能8位CPU和FLASH存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51的引脚图如图4.2所示。
图4.2单片机AT89C51引脚图
AT89C51单片机有以下特点:
·兼容8051微控制器
·8K字节在系统(ISP)可编程FLASH存贮器
·256字节片内RAM
·工作电压4.0V到5.5V
·三级程序加密
·32个可编程IO口
·3个16位定时/计数器
·68个中断源
·完全的双工UART串行口
·低功耗支持Idle和Power-down模式
·看门狗定时器
·双数据指针
·上电复位标志
因为AT89C51的内部有一个溢出值为2的13次幂的看门狗,所以不用外接硬件的看门狗电路来对程序跑飞进行处理,只要用软件编程的方法就可以实现看门狗功能,避免使用硬件看门狗。
4.2.289C51单片机最小系统电路
振荡电路部分使用单片机内部振荡电路,为了得到高精度的串行通讯波特率,选择的晶振频率为11.0592M,电容为30pF。
复位电路元件的参数选择必须保证高电平持续时间大于2个机器周期,这样电路才能可行复位。
单片机最小系统电路如图4.3所示。
图4.3单片机最小系统图
4.3DS12887接口电路设计
4.3.1DS12887的功能特点介绍
DS12887是美国达拉斯半导体公司(Dallas)生产的并行接口实时时钟日历芯片,采用24引脚双排直列封装,内包含一个锂电池、石英晶振和写保护电路,是一个完整的子系统。
采用DS12887芯片设计的时钟电路不需要任何外围电路和器件,并且具有良好的微机接口。
MOTOROLA和INTEL总线时序选择;
其主要功能如下:
由于锂电池,它可以在无外部电源的情况下工作10年以上并不丢失数据。
能计秒、分、时、日、星期、月、年7种日历信息,并有闰年补偿功能。
二进制数码或BCD码表示时间、日历和定时闹钟。
有12小时或24小时制来显示时间,12小时制时钟模式还有AM和PM指导。
MOTOROLA和INTEL总线时序选择。
有128个RAM单元与软件接口,其中14个作为字节时钟和控制寄存器,114字节为通用RAM。
所有的RAM单元数据都具有掉电保护功能。
可编程方波信号输出。
中断信号输出和总线兼容,定时闹钟中断、周期性中断、时间闹钟中断更新周期结束中断可分别由软件屏蔽,也可以分别进行测试。
4.3.2DS12887芯片介绍
图4.4DS12887内部结构图
在图4.4中,AD0~AD7为地址/数据复用总线;NC为空脚;MOT为总线模式选择(MOTOROLA/INTEL),当此脚接VCC时,选用的是MOTOROLA总线时序,当它接地或者不接时,选用的是INTEL总线时序;CS为批片选端;AS为地址锁存允许端;R/W在INTEL总线下作为写;DS在INTEL总线下作为读;RESET为复位端,复位端对时钟、日历、RAM无效,系统上电时复位端要保持低电平200MS以上DS12887才可以正常工作;IRQ为中断请求输出端。
4.3.3DS12887时钟芯片的状态控制寄存器
DS12887芯片内部寄存器A:
内部地址为0AH。
UIP=1时,更新已到,不能读/写;UIP=0时,可以读/写。
DV0、DV1、DV2应设置为010,这样则表示打开晶振,允许计时。
RS3、RS2、RS1、RS0可以产生方波中断。
DS12887芯片内部寄存器B:
内部地址为0BH。
当SET=0时,时间正常进行,每秒计数一次;SET=1时,禁止更新,我们可以在这个时候进行程序初始化时间和日历。
ALE=1允许报警中断;
DM=1为BCD码,DM=0为二进制,且不受复位信号影响。
24/12=1表示采用24小时制,24/12=0表示采用12小时制;
4.3.4DS12887时钟芯片和89C51单片机的接口电路
DS12887时钟芯片和89C51单片机的接口如图4.5所示。
模式选择脚MOT接地,选择INTEL时序,选择DS12887时钟芯片的地址总线及AS端口和89C51单片机的ALE端直接相连;而DS、R/W读写控制线于单片机的
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