1、本科毕业论文（20 届）作息时间控制系统设计所在学院专业班级 机械电子工程学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指 导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 作息时间控制系统设计 1设计的主要任务及目标(1)完成作息时间系统总体设计,要求能实现作息时间可调整等功能。(2)完成系统硬件设计,包括控制器的选择及其相关电路设计;(3)完成系统软件设计,完成相关流程图的绘制及程序的编制并调试.2设计的基本要求和内容 (1)查阅相关文献资料，并撰写开题报告。(2)系统总体设计、熟悉开发环境
2、(3)系统硬件设计(4)系统软件设计(5)毕业设计说明书3.主要参考文献1 陈忠强.现代微机原理与接口技术.冶金工业出版社.2006 年2 郭兰英. 微机原理与接口技术. 清华大学出版社. 2006 年3 西安唐都科教仪器公司.32 位微机原理与接口技术实验教程.2005 年4.进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 确定论文选题 2013 年 12 月至 2014 年 3 月2 查阅相关的文献资料，完成开题报告 2014 年 3 月至 2014 年 4 月3 提交开题报告 2014 年 3 月至 2014 年 4 月4 完成硬件设计，准备中期检查 2014 年 4 月至 2014 年 5
3、月5 完成软件设计 2014 年 5 月至 2014 年 6 月6 整理毕业设计相关资料，准备毕业答辩 2014 年 6 月作息时间控制系统设计摘 要:本设计是一种基于 AT89C51 单片机控制的作息时间控制系统设计。它具有多项显示和控制功能:能用 LED 实时显示当前时间；可对时间进行调整；具有闹铃功能。并且它以单片机的 C 语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性,便于扩展和更改。 本文通过对一个基于单片机的能实现作息时间控制系统的设计，从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。本设计主要由基本显示模块、系统走时模块和主模块等组成。所设计出的作息时间控制系统能很好地满足学校及
4、企事业单位日常工作的需要,可以通过简单的几个按键任意设置时间，能够实时显示时间。关键词: AT89C51 单片机，作息时间控制系统，C 语言Schedule control system designAbstract: this design is a kind of based on AT89C51 single chip microcomputer control automatic ringing the bell system design. It has a number of display and control function: can use LED real-time d
5、isplay the current time; Can adjust time; Has the alarm function. And its the MCU C language for software design, increase the readability and portability procedures, easy to extend and change it. This article through to a based on single chip microcomputer to realize automatic ringing the bell syst
6、ems design, so as to learn and understand SCM related instruction in all aspects of the application. This design is mainly composed of basic walking display module, system module and the main module, etc. Can realize the clock function, can progress, minutes and seconds displayed and is equipped wit
7、h automatic ringing the bell system. The automatic design of ringing the bell system can well meet the needs of schools and enterprises and institutions of daily work, time can be set arbitrarily simply by a few buttons, can real-time display time. Key words: AT89C51single chip microcomputer, Schedu
8、le control system, C languageI目 录1 前 言 .11.1 研究背景 .11.2 单片机的特点和研究现状 .11.3 课题研究意义 .21.4 预期效果 .22 整体设计方案 .42.1 单片机的选择 .42.2 选用单片机的理由 .62.2.1 单片机与 PLC 比较 .62.2.2 单片机的优点 .62.3 系统的整体设计 .72.3.1 方案分析和设计要求 .72.3.2 硬件方案设计 .82.3.3 显示设计模块 .112.3.4 计时模块 .132.3.5 主模块设计 .142.3.6 电路原理图与说明 .143 系统软件设计 .173.1 主程序设计
9、.173.2 显示模块 .183.3 计时模块 .203.4 系统调试与仿真 .223.4.1 Proteus 仿真软件介绍 .223.4.2 Proteus ISIS 智能原理图输入系统 .223.4.3 Proteus ISIS 的界面和功能介绍 .243.4.4 Proteus 软件进行仿真与调试 .26总 结 .29参考文献 .30致 谢 .31附录一 ：线路原理图 .32附录二 C 语言程序 .3411 前言近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息
10、终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。学习单片机的最有效的方法就是理论与实践并重，本文是基于 AT89C51 单片机设计的一个自动打铃控制系统。1.1 研究背景20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 目前，单片机正朝着高性能
11、和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机应用于自动打铃系统中，自动打铃系统是用数字电路技术实现时、分、秒计时，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。1.2 单片机的特点和研究现状20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其
12、推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。2单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部
13、分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。1.3 课题研究意义该设计主要是以单片机的时钟芯片为核心，辅以必要的外围电路，构成一个自动打铃装置，并且以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。在本次设计中，我采用 AT89C51 单片机设计了自动打铃系统，实现了硬件与软件的结合。在本次设计中我主要完成的任务有以下几点:第一点：我选定了 AT89C51 单片机作为开发软件，并熟悉了这款开发软件。第二点：完成了系统的
14、整体方案设计，并完成了系统的硬件设计及相关原理图的绘制工作。第三点：完成了系统的软件设计，编写了程序，并对程序进行了调试。1.4 预期效果 校园作息自动打铃系统的走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校。在自动打铃装置中数字式电子钟用集成电路计时，译码代替机械式传动，LED 显示器代替指针显示，减小了计时误差。这种自动打铃系统具备显示时、分、秒的功能，还可以对时、分、秒分别进行校对，片选的灵活性好。随着科学技术的迅速发展，自动打铃系统以其走时准确、使用方便，深受消费者的青睐。 本次设计出的校园作息自动打铃系统能很好地满足学校及企事业单位日常工作3的需要,可以通过简单的几个按键任意设置时间
15、，能实时显示时间等。力求使该系统体积最小，结构简单，且功能较多，操作简单，造价低，能满足多种场合使用。 42 整体设计方案2.1 单片机的选择 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O 接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。本次设计所采用的是 51 单片机，是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM Falsh Programmable and
16、 Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位CPU 和闪烁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。51 单片机的引脚说明如下：GND：接地P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被
17、定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉
18、高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数5据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL
19、）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时当 8051 通电，时钟电路开始工作，在 RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器 PC 指向 0000H，P0-P3 输出口全部为高电平，堆栈指钟写入 07H，其它专用寄存器被清 “0”。RESET 由高电平下降为低电平后，系统即从 0000H 地址开始执行程序。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号
20、，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH ） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP） 。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。
