单片机报时及作息时间的控制李亚州.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。毕业设计报告课题: 单片机报时及作息时间的控制系 部: 机电工程系专 业: 电子科学与技术班 级: 09级姓 名: 李亚州学 号: 210034指导老师: 王玉杰 .10目 录摘要 3第一章 序言 41.1设计的任务及要求 41.2原理说明 4第二章 总体设计方案介绍 62.1 硬件电路 62.2 SPCE061A1单片机简介 62.3单片机选型 92.4芯片特性简介 92.5程序说明 11结束语- 18致 谢- 19参考文献- 20摘要: 单片机作息时间控制实现了对时间控制的智能化, 摆脱了传统由人来控制时间的长短的不便, 是实现代学校必不可少的设备。本论文着重介绍SPCE061A芯片本例所设计的是一个具有报时功能及作息时间控制钟。它利用SPCE061A单片机的2Hz时基计时, 进行年历计算, 并用SPCE061A的语音功能将它报出来。本论文详细论述了整个功能的实现, 包括硬件电路与软件。第一章 序 言1.1 设计的任务及要求作息时间能控制电铃作息时间能启动和关闭放音机单片机作息时间控制的功能如下: l 使用4位七段显示器来显示现在的时间。l 显示格式为”时分”l 由LED闪动来作秒计数表示l 具有4个按键来作功能设置, 能够设置现在的时间及显示定时设置时间l 一旦时间到则发出一阵声响, 同时继电器启动, 能够控制放音机开启和关闭。1.2原理说明 本例所设计的是一个具有报时功能及作息时间控制钟。它利用SPCE061A单片机的2Hz时基计时, 进行年历计算, 并用SPCE061A的语音功能将它报出来; 在进行时间计算, 分每加1时, 都与规定的作息时间比较, 如果相等则进行相应的控制或动作。本例中假定某高校的作息时间如下所示: 08: 00-08: 50 第一节课 09: 00-09: 50 第二节课 09: 52-10: 05 课间操 10: 10-11: 00 第三节课 01: 10-12: 00 第四节课 12: 00-13: 30 午间休息 13: 30-14: 20 第五节课 14: 30-15: 20 第六节课 15: 21-15: 50 播放歌曲第二章 总体设计方案介绍2.1 硬件电路 硬件电路由键盘、 声音输出模块和指示灯三部分组成, 如图1.1所示。2.2 SPCE061A1单片机简介SPCE061A的结构框图如图1所示.SPCE061A的CPU为16位微处理器,其内部含有8个寄存器,4个通用寄存器RlR4,1个程序计数器PC,1个堆栈指针SP,1个基址指针BP,1个段寄存器SR,通用寄存器R3和R4结合组成一个32位寄存器MR,MR能够作为乘法运算和内积运算的目标寄存器.内嵌2kB的SRAM和32kB闪存FLASH ROM.系统时钟由锁相环(PLL)振荡器为系统提供一个实时时钟的基频(32768Hz),然后将基基频进行倍频,调整至49.152MH2,40.96MHz,32.768MHz,24.576MHz或20.480MHz.系统默认的PLL自激振荡频率为24.576MHz.系统时钟频率(Fosc)和CPU时钟频率(CPUCLK)可经过编程来控制.默认的Fosc,CPUCLK分别为24.576MHz和Fosc/8.经过对32768Hz实时时钟源分频而提供了多种实时时钟中断源. 1.1硬件连接图系统扩展三个按键用于报时及校正时间。SPCE061A的DAC为电流型输出, 经负载电阻R1、 三极管Q1放大驱动扬声器SPEAKER放音, SPEAKER可选用4或8扬声器。IOA15接一个LED, 到规定的作息时间用LED闪烁来表示, 使用者可根据具体需要来控制电铃、 播放提示语等。凌阳芯片的工作电压为3.3v, 在图8.2中, 我们给出了获得工作电压两种方法。、 经过两个二极管连续降压使5v的电压降至3.6v, 接近3.3v供芯片使用, 这种方法比较简单, 但电压值不是很精确。、 经过LM7833可获得准确的3.3V电压。 2.3单片机选型当今单片机厂商琳琅满目, 产品性能各异。常见的单片机有很多种: Intel8051系列、 Motorola和M68HC系列、 Atmel的AT89系列、 台湾Winbond(华邦)W78系列、 荷兰Pilips的PCF80C51系列、 Microchip公司的PIC系列、 Zilog的Z86系列、 Atmel的AT90S系列、 韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、 台湾义隆的EM-78系列等。我们最终选用了ATMEL公司的SPCE061A单片机。2.4芯片特性简介: 主控芯片采用凌阳SPCE061A单片机它具有以下主要特性: 工作速度: 0.32MHz49.152MHz( 2.6V3.6V) ; 2K字SRAM和32K字FLASH仅占一页存储空间; 32位可编程的多功能I/O端口; 两个16位定时器/计数器; 低电压复位/监测功能; 8通道10位模/数转换输入功能并内置自动增益控制功能的麦克风输入; 双通道10位DAC方式的音频输出功能; 指令系统提供具有较高运算速度的16位16位的乘法运算指令和内积运算指令, 为其应用增添了DSP功能; UART, SIO功能; 内置有在线仿真接口。SPCE061A具有2种中断方式:快速中断请求FIQ中断和中断请求IRQ中断.中断控制器可处理3种FIQ中断和14种IRQ中断,以及1个由指令BREAK控制的软中断.系统具有2个可编程口:A口和B口.A口既是具有可编程唤醒功能的普通I/O口,又可与ADC的多路LINE IN输入共用,B口除了具有普通I/O口的功能外,在特定的管脚上还能够完成一些特殊的功能.I/O口兼容5VTTL逻辑电平。SPCE06lA提供2个16位的定时器/计数器:TimerA和TimerB.TimerA为通用计数器;TimerB为多功能计数器.时基信号,来自于32768Hz实时时钟,经过频率选择组合而成.另外,时基信号发生器还能够直接生成2Hz,4Hz,1024Hz,2048Hz以及4096Hz的时基信号,为中断系统提供各种实时中断源信号。SPCE06lA有8个10位模数转换通道,其中7个通道用于将模拟量信号转换为数字量信号,可直接经过引线(IOA06)输入.另外有一个通道只作为语音输入通道,经过内置有自动增益控制放大器的麦克风通道(MIC IN)输入.SPCE06lA为音频输出提供了2个10位的数模转换器(输出为电流型),即DACl和DAC2.DACl,DAC2转换输出的模拟量电流信号分别经过AUDl和AUD2管脚输出。串行设备接口串行输入输出端口SIO提供了1个1位的串行接口,用于与其它设备进行数据通讯.在SPCE061A内经过IOB0和IOBl这2个端口实现与设备进行串行数据交换功能.更为可贵的是,厂家提供的开发环境支持C语言和汇编语言程序设计,以及C语言和汇编语言的混合编程,大大方便了用户的程序设计,提高了系统开发效率,降低了开发成本.2.5 程序说明整个程序分为主程序、 键盘扫描子程序、 万年历计算子程序、 校时子程序、 播放语音子程序几部分。、 主程序 程序按照结构化程序设计, 所有功能都可经过调用子程序完成, 主程序较简单, 流程见0。SPCE061A具有低功耗的睡眠模式, 在睡眠模式下功耗电流可降到几个, 这对于用电池供电的系统非常重要, 睡眠模式能够经过按键中断唤醒。如如图1.2所示。1.2 主程序流程图、 键盘扫描程序 由于机械触点的弹性作用, 在键被按下或弹起时会出现电压抖动, 从最初按下到接触稳定要经过数毫秒的弹跳时间, 如错误! 未找到引用源。所示。为保证键识别的准确, 必须进行去抖动处理, 去抖动有硬件和软件两种方法。硬件方法就是加去抖动电路, 从根本上避免抖动; 软件方法有很多种, 例子程序主要是利用主程序的循环扫描, 主程序循环一次, 扫描一次按键, 当连续N次扫描到的键值都一样时, 则说明是稳定的按键值。、 万年历计算子程序 利用2Hz中断做时钟源进行计时, 每两次中断秒加1, 并进行年历计算, 年历范围从 到3099年。在进行年历计算时, 有平闰年计算问题。闰年的条件是: 能被400整除, 或者能被4整除, 但不能被100整除。万年历调整子程序流程图见1.3。1.3万年历计算子程序、 校时子程序 系统扩展了三个按键, TIME键用于报时, 由于时间包括年月日和时分, 按一次TIME键, 则报年月日, 再按一次则报时分。当一直按住TIME键3秒则进入时间校正状态, 语音报当前是XXXX年, 按UP键年份增加, 按DOWN键减少; 按TIME键来切换月、 日、 时、 分, 调整完分后, 按TIME键确认, 语音报出年月日时分。时间增加的流程如0所示, 时间减少的流程与增加的相同, 因此不再给出时间减少的流程图。在校正时间的状态下, 如果连续2分钟键没有被按下, 则自动退出。 如图1.4。1.4校时子程序 、 播放语音子程序 报时用SACM-A 播放。SACM_A 自动方式主程序流程图: 结 束 语论文终于脱稿付印了, 此刻的我思绪万千, 心情久久不能平静。回忆我在滁州学院学习的四年中, 最令我难忘的我的老师们, 老师们治学严谨, 学识渊博, 品德高尚, 平易近人, 在我学习期间不但传授了做学问的秘诀, 还传授了做人的准则。这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段, 还是在论文的选题、 资料查询、 开题、 研究和撰写的每一个环节, 无不得到老师们的悉心指导和帮助。我愿借此机会向导师老师们表示衷心的感谢! 无论是从软件还是硬件来说, 使用SPCE061A SPCE061A结合播放语音在作息时间中本论文详细论述了整个功能的实现, 包括硬件电路与软件操作简单, 使用成本低。当然也可用于其它模拟信号, 应用十分广泛。答 谢 辞本设计在年老师的悉心指导和严格要求下业已完成, 从课题选择、 方案论证到具体设计和调试, 无不凝聚着年老师的心血和汗水, 在四年的学习和生活期间, 也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀, 我受益匪浅。在此向王老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 不积跬步何以至千里, 本设计能够顺利的完成, 也归功于各位任课老师的认真负责, 使我能够很好的掌握和运用专业知识, 并在设计中得以体现。正是有了她们的悉心帮助和支持, 才使我的毕业论文工作顺利完成, 在此向滁州学院, 机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢她们四年来的辛勤栽培。路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索。我愿在未来的学习和研究过程中, 以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、 帮助和支持过我的所有领导、 老师、 同学、 同事和朋友。四 、 参 考 文 献1. 胡汉才编著, 单片机原理及其接口技术, 北京, 清华大学出版社, 1996年。2. 徐爱均编著, 智能化仪表原理与设计, 北京, 北京航空大学出版社, 1996年。3. 公茂法等编著, 单片机人机接口实力集, 北京, 北京航空大学出版社, 1998年。4. 李朝青编著, 单片机原理及其接口技术, 北京, 北京航空大学出版社, 1998年。5.邬宽明编著, 单片机外围器件实用手册, 北京, 北京航空大学出版社, 1998年。6. 先锋工作室编著, 单片机程序设计实例, 北京, 清华大学出版社, 。7. 张毅刚, 彭喜元, 孟升卫, 刘兆庆编著, MCS-51单片机使用子程序设计, 哈尔滨, 哈尔滨工业大学出版社, 。8.缴瑞山, 韩金立 单片机控制技术及应用 第1版北京高等教育出版社, .7。 9. 肖玲妮, 袁增贵编著, Protel99SE印刷电路板设计教程, 北京, 清华大学出版社, 。 10. X5045的中英文资料。