作息时间控制系统范本

目录
第一章绪论 (1)
1.1单片机作息时刻操纵系统设计的目的和意义 (1)
1.2 方案比较 (1)
1.3 整体设计方框图 (2)
第二章模块电路设计 (3)
2.1 单片机核心操纵模块 (3)
2.2 键盘模块 (5)
2.3实时时钟模块 (6)
2.4 数据存储模块 (9)
2.5 温度传感器模块 (15)
2.6 红外模块 (17)
2.7 电机模块 (20)
2.8 显示模块 (23)
2.9 外围驱动模块 (25)
第三章系统软件设计 (27)
3.1 系统实现工作流程 (27)
3.2 系统流程图 (27)
结论与体会 (31)
要紧参考材料： (32)
附录1：元器件表 (33)
附录2：总电路原理图 (34)
第一章绪论
1.1单片机作息时刻操纵系统设计的目的和意义
随着计算机技术的进展和在操纵系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化进展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出了专门强的生命力。

进入21世纪以来，开发推出单片机的公司专门多，各种高性能单片机芯片市场也异常活跃，新技术的不断采纳，更加使单片机的种类、性能以及应用领域不断扩大和提高。

因其功耗低，超高型，低成本，功能完整，在国内越来越受到用户的重视和广泛使用。

本设计是一个具有打铃、当前环境温度显示、教室灯光、广播、校门开关的自动操纵等功能的作息时刻操纵系统。

同时该系统也是一可调式万年历，采纳SG12864液晶具有良好的菜单式人机界面更使本系统增色许多。

它利用PCF8563实时时钟芯片计时，进行年历计算，并用SG12864将当前日期、星期、时刻出来；在进行时刻计
算，分每加一时，都与规定的作息时刻比较，假如相等则进行相应的操纵或动作。

由单片机核心操纵模块、键盘模块、电机模块、实时时钟模块、红外模块、液晶显示模块、温度传感器模块、数据存储模块、外围驱动模块九部分组成，系统扩展16个矩阵按键用于打铃时刻调整及时刻校正。

现代机关企业，特不是学校要求对时刻加以操纵，要按时打铃及播放广播，以保证学习与工作的正常运行。

本设计实现了这些功能，给学校及其他机关企业带来方便，整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时刻操纵的智能化。

1.2 方案比较
作息时刻操纵系统的设计有专门多方案能够实现，其主流技术要紧有以下几种：
（1）用可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）来实现，而在本设计中如要实现功能相对来讲比较复杂，必须得用到FPGA来实现，而FPGA的价格相对较贵，且系统设计比较困难。

（2）用PLC来实现，PLC事实上确实是一被封装起来的单片机，里面设有监控程序，并对I/O端口进行了光电隔离。

如此一来使得PLC性能稳定且容易使用，且只需简单外围电路就能够实现该系统功能，但PLC比较昂贵，如此会使成本增高而失去市场竞争。

（3）确实是用555定时器产生时钟脉冲和数字芯片（如74LS14）来实现，但要来实现本设计需要大量的数字芯片，使得系统稳定性下降，生产难度加大，而且成本会增加。

（4）确实是应用单片充当主控器来再加上适量的外围实现此功能，且单片机价格廉价，性能稳定。

应用的外围器件相对较少，这就提高了系统的稳定性，且单片机操纵简易，开发工具简单，专门容易大批量生产。

通过以上比较，最终我们选择第（4）种方案来实施。

1.3 整体设计方框图
第二章模块电路设计
2.1 单片机核心操纵模块
2.1.1核心器件的选择
单片机是本设计的核心器件，因此单片机的选择决定了该设计的稳定和性能，目前单片机市场种类繁多，有几千种不同型号，单片机的选择应遵循在能满足性能条件下尽可能的选择功耗小资源少
价格低，而且货源充足的。

现在主流单片机种类有以下几类：
①PIC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。

②EMC单片机：是台湾义隆公司的产品,有专门大一部分与PIC 8位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格廉价,有专门多系列可选,但抗干扰较差。

③ATMEL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。

④PHLIPIS 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能够满足多方面的性能要求。

⑤HOLTEK单片机：台湾盛扬半导体的单片机,价格廉价,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品。

⑥TI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,适用于复杂的实时操纵场合;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,特不适用于要求功耗低的场合。

最后我们决定选用ATMEL公司的AT89S51单片机，AT89S51是ATMEL公司生产的低功耗，高性能、高性价比的CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采纳
ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，AT89S51含有128×8字节内部RAM、32个可编程I/O口线、2个16位定时/计数器、6个中断源和全双工串行UART通道，已能满足系统操纵需求。

2.1.2模块电路设计
单片机运行需要满足几个条件，首先必需提供电源，还时钟振荡源，还有复位。

由于十二个时钟周期构成一个机器周期，在那个地点为方便计算我们选取晶振频率为12M HZ的晶振，因为晶振产生的信号比较弱，电容选取范围只能是小于30PF，在那个地点我们选取C1、C2为22PF。

当单片机的复位端持续为两个机器周期高电平常产生复位，因此复位电路的参数需要依照晶振来决定，单片机操纵系统一般都要求达到上电复位，因此这就对电容和电阻的选择有一定的要求，这能够通过计算来得出元件参数，但单片机最小系统的参
数有一个经验值，在那个地点我们选用取R2 100Ω、R1 10K，C3取10UF。

由于单片机的P0口结构的专门性，需加上拉电阻，那个地点我们选取阻值为10K的电阻，而耐压值的选择我们则只须选择大于7.5V就行了。

2.1.3 模块电路图
如图2.1所示
图2.1 单片机核心操纵模块电路图
2.2 键盘模块
2.2.1 键盘电路选择
键盘能够有几种选择：一种是利用键盘LED芯片（如HD7279、HD8279、MAX7219等），一种则是直接利用单片机I/O口搭建键盘电路。

采纳键盘LED芯片，具有编程简单，抗干扰能力强、稳定性好、功能强大等特点，但其成本比较高，而且占用额外的功耗和空间，通常用在对键盘读取要求较高的场合。

而一般的键盘电路，则有电路简单，成本低等特点，但其抗干扰能力较前者弱。

而键盘电路结构又分为直接型和矩阵型，直接型具有编程、电路简单等特点，但占用的I/O口比较多，适用于只需少量键盘的场合。

矩阵型具有电路、编程复杂等特点，但占用I/O 口少，比较适应于要求键盘比较多的场合。

而本设计的显示电路是采纳的LCD显示，且对键盘读取要求也不是太高，采取键盘芯片不能充分利用其功能，有点白费。

且单片机I/O口比较紧张，因此决定采纳一般矩阵键盘。

2.2.2 模块电路设计
在本设计中有用到数字键0-9，且还有上、下、左、右、确定、取消键。

一共十六个键，刚好可用8个I/O口组成4*4矩阵键盘。

而矩阵键盘的搭建比较简单，只需遵循行列相交搭建就行，而必需在行或列添加上拉电阻，而上拉电阻的选取就只需遵循上拉电流小于单片机最大灌电流就行，在那个地点我们选取10K的电阻来充当上拉电阻。

2.2.3 模块电路图
如图2.2所示。