基于单片机的时间控制器

1摘要本设计详细介绍了利用AT89C51单片机设计时间控制器的方法。该时间控制器是以AT89C51单片机为核心，扩展一片XICOR公司的X5045组成的小系统，控制一路继电器：可以设定一天中的时间，设定继电器的开启时间和关闭时间，可以清除不需要的定时，能够紧急启动：所有的设定均通过键盘实现，按键具有连击功能，每个状态都有指示灯提示。我们设计的作息时间控制是用单片机实现的，是为了更好的对时间控制智能化。时间控制器包括硬件和软件。硬件部分包括继电器，存储器和显示器接口芯片。软件部分，主要是主程序设计。软硬件结合在一起，先调试子程序，然后逐级叠加调试，最后系统调试通过。时间控制系统可以准确的显示时间，在定时时间到时发出悦耳的铃声提醒同学们按时上下课。关键词：单片机，控制，时间AbstractThisdesignUSESAT89C51isintroducedtimecontrollerdesignmethod.ThetimecontrollerbasedonAT89C51single-chipmicrocomputerasthecore,expandingaXICORX5045consistingofsmallsystems,controlrelayalltheway:youcansetthetimeofday,settherelayopentimeandclosetime,timing,canremovedon'tneedtostarttheemergency:allsetbykeyboardandbuttonswithfunctionsofcombo,eachstatehasalighthint.Ourdesignworkandresttimecontrolareimplementedusingsinglechipmicrocomputer,isintelligentinordertobettercontrolovertime.Timecontrollerincludeshardwareandsoftware.Hardwarepartincludesrelay,storageanddisplayinterfacechip.Softwarepart,mainlyisthemainprogramdesign.Hardwareandsoftwaretogether,debuggingsubroutinefirst,andthenoverlaydebuggingstepbystep,finallysystemdebuggingthrough.Timecontrolsystemcanaccuratelydisplaythetimeintheregulartimewhenamelodiousbellremindstudentsaddinganddroppingclassesontime.2目录1．系统设计方案与论证……………………………………………………………………32．1设计要求…………………………………………………………………………………32．2系统设计总体方案…………………………………………………………………..….332系统的硬件设计与实现………………..…………………………………………………42．1．1时钟芯片DS12887性能简介……………………………………………………….42．1．2时钟芯片读写时序……………………………………………………………….…62．1．3时间寄存器地址……………………………………………………………………62．1．4特殊控制寄存器功能………………………………………………………………72．2．1液晶SYB12864介绍………………………………………………………………82．2．2液晶与单片机的接口………………………………………………………………82．2．3液晶写操作时序……………………………………………………………………92．3．1红外发送与接收……………………………………………………………………102．3．2遥控码数据分析……………………………………………………………………102．3．3接收电路……………………………………………………………………………112．4．1电源部分电路图……………………………………………………………………113．程序设计…………………………………………………………………………………123．主程序流程图……………………………………………………………………………12３．2按键识别……………………………..……………………………………………..…133．3课表计算………………………………………………………………………………133．4遥控解码………………………………………………………………………………144．系统测试与总结…………………………………………………………………………16附录1主要元器件清单………………………………………………………………….…17附录2程序清单………………………………………………………………………….…18附录3原理图与印制板图………………………………………………………………….35附录4系统使用说明……………………………………………………………………….36附录5系统实物图片……………………………………………………………………….3741．系统设计方案与比较１．１设计要求一、时钟功能：能显示年、月、日、星期、时、分、秒二、调整功能：能校正年份、日期、时间等三、打铃功能：按指定时间表播放音乐、现场修改作息时间表四、设置的作息时间表数据在单片机掉电后不会丢失１．2系统设计总体方案根据设计要求实现的功能,可以采用不同的设计系统方案如下：方案一：采用单片机自带定时器进行计时，外加存储器保存课表数据，普通键盘输入。由于单片机进行软件计时，硬件成本比较低，但是误差比较大，需要校准，日后的维护工作量比较大。可用廉价的AT24C04等存储器保存数据，读写比较容易。对于普通的独键盘，设置量比较大，改用矩阵键盘又会占用较大的电路板空间。方案二：采用实时时钟芯片计时，红外数据输入。时钟芯片常见的有美信公司的DS1302、DS12887等．前者与后者的最大区别在于有没有自带的备份电池。前者需要增加额外的电池以及相关的充电电路，后者DS12887本身已经集成了锂电池，而且掉电后相当长一段时间还可以正常走时，最重要的是它还剩下114字节的非易失RAM，由于有备份电池供电，相当于一个存储器，可以充分利用，而不需要增加另外的存储器，减少了外围电路。电视红外遥控比较常见，只要解码出来，可以充分利用面板上的多个数字键，接收电路也相当简单，另外由于是非接触式按键，避免了普通机械按键的磨损弊端。故本设计选用第二种方案．总体方框图如下：单片机89S52时钟芯片DS12887红外接收头遥控液晶显示蜂鸣器5２．系统的硬件设计与实现２．1时钟芯片DS12887性能简介２．1．1时钟芯片特点功能简介及引脚分布如图：67２．1．2读写时序２．1．3时间寄存器地址8值得注意的是上表中最后的寄存器地址0EH--7FH，这里就是剩余的144字节RAM，在本设计中实际使用的是10H—13H四个字节，用于保存课表上午和下午的起始数据。2．1．4特殊控制寄存器功能92．2液晶显示块部分电路2．2．1液晶SYB12864功能与技术参数简介SYB12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成.可完成图形显示,内置汉字库，可以显示8×4个(16×16点阵)汉字.主要技术参数和性能:1.电源:VDD:+5V；LCD外接驱动电压为3.0∽8.0V2.显示内容:128(列)×64(行)点3.全屏幕点阵4.七种指令5.与CPU接口采用8位数据总线并行输入输出和8条控制线.2．2．2液晶与单片机接口外部接口信号如下表所示：管脚号管脚名称LEVER管脚功能描述1VSS0V电源地2VDD5.0V电源电压3V0-液晶显示器驱动电压4RSH/LRS=“H”,表示DB7~DB0为显示数据RS=“L”,表示DB7~DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7~DB0R/W=“L”,E=“H→L”,DB7~DB0的数据被写到IR或DR6EH/L使能信号：R/W=“L”,E信号下降沿锁存DB7~DB0R/W=“H”,E=“H”DRAM数据读到DB7~DB07DB0H/L数据线8DB1H/L数据线9DB2H/L数据线10DB3H/L数据线11DB4H/L数据线12DB5H/L数据线13DB6H/L数据线14DB7H/L数据线15PSBH/LH:8或4位并口，L串口（本设计中硬件置高电平）16NC17RETH/L复位信号,低电平复位(如不需要经常复位可以悬空)18VOUT10VLCD驱动电压19LED+-LED背光板电源20LED--LED背光板电源10数据线D0~D7与单片机P0口相连，完成数据传送。单片机P1.0与液晶RS相连,控制显示数据和显示指令数据.单片机P1.1与液晶RW相连,控制数据读写.单片机P1.2与液晶E相连，液晶REST与电源相连,控制液晶复位信号。18脚是液晶背光驱动端，通过限流可变电阻调节对比度，由于经过试验测量可变电阻大概是16K，为了方便电路布局，用15K的固定电阻。1234567891011121314151617181920J1LCD12864P00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12VCCVCCVCCR115K液晶与单片机接口图2．2．3液晶写操作时序写操作时序R/W为低电平，CS为低电平写入指令，R/W为低电平，CS为高电平写入数据112．3红外遥控2．3．1发送与接收通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。2．3．2遥控码数据分析遥控发射器专用芯片很多，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，以东芝公司的TC9012组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图所示。遥控码的“0”和“1”上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。一般电视遥控器的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后16位为8位的操作码和8位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。根据红外编码的格式，发送数据前需要先发送4.5ms的起始码和4.5ms的结果码作为引导码。遥控串行数据编码波形如下图所示：122．3．3接收电路接收电路较为简单，采用一体化接收头HS0038，滤波电容在这里可以减少电源带来的干扰。如图：123JP1IRReceiver+C410ufVCCGNDP35C81032．4电源2．3．3接收电路2．4．1电源部分电路图为达到提供稳定5V供电电压，变压器采用了玩具车电池充电适配器，由于此电源只包含了全波整流电路，在此加上滤波电路和稳压电路，如图。1122J4CON2VCCGND+C6470UF+C51000UFVin1GND2Vout3U37805C9104C10104D1LEDR41K133．系统的软件设计3．1主程序流程图主程序流程图：时钟与液晶复位退出菜单显示课次，播放音乐显示时间读取时间读取课表数据并计算欢迎界面TrueFalse选择调整时间选择查看课表选择修改课表调整时间上午课表修改课表下午课表保存设置True保存设置键