单片机报时作息时间控制.doc

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毕业设计报告

课题：单片机报时及作息时间的控制

目 录

摘要—————————————————————————————— 3
第一章 序言—————————————————————————— 4
1.1设计的任务及要求———————————————————— 4
1.2原理说明———————————————————————— 4
第二章 总体设计方案介绍———————————————————— 6
2.1 硬件电路———————————————————————— 6
2.2 SPCE061A[1]单片机简介—————————————————— 6
2.3单片机选型———————————————————————— 9
2.4芯片特性简介——————————————————————— 9
2.5程序说明————————————————————————— 11
完毕语----------------------------------------------------------- 18
致 ----------------------------------------------------------- 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，进展年历计算，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
⑴．作息时间能控制电铃
⑵．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，可以设置现在的时间及显示定时设置时间
l 一旦时间到那么发出一阵声响，同时继电器启动，可以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，进展年历计算，并用SPCE061A的语音功能将它报出来；在进展时间计算，分每加1时，都与规定的作息时间比拟，如果相等那么进展相应的控制或动作。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局部组成，如图1.1所示。
2.2 SPCE061A[1]单片机简介　SPCE061A的构造框图如图1所示.

SPCE061A的CPU为16位微处理器,其部含有8个存放器,4个通用存放器Rl~R4,1个程序计数器PC,1个堆栈指针SP,1个基址指针BP1个段存放器SR,通用存放器R3和R4结合组成一个32位存放器MR,MR可以作为乘法运算和积运算的目标存放器.
　　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),然后将基基频进展倍频,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)可通过编程来控制.默认的Fosc,CPUCLK分别为24.576MHz和Fosc/8.通过对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4Ω或8Ω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。
１、通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，这种方法比拟简单，但电压值不是很准确。
　　２、通过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。常用的单片机有很多种：Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、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、国三星公司的KS57C系列4位单片机、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：0.32MHz~49.152MHz〔2.6V~3.6V〕；
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积运算指令，为其应用增添了DSP功能；
UART，SIO功能；
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,在特定的管脚上还可以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,通过频率选择组合而成.此外,时基信号发生器还可以直接生成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,可直接通过引线(IOA[0~6])输入.另外有一个通道只作为语音输入通道,通过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通过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,用于与其他设备进展数据通讯.在SPCE061A通过IOB0和IOBl这2个端口实现与设备进展串行数据交换功能.
　　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,降低了开发本钱.
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、播放语音子程序几局部。
⑴、主程序
　　程序按照构造化程序设计，所有功能都可通过调用子程序完成，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μΑ，这
对于用电池供电的系统非常重要，睡眠模式可以通过按键中断唤醒。如如图1.2所示。

1.2 主程序流程图

⑵、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，必须进展去抖动处理，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，从根本上防止抖动；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，那么说明是稳定的按键值。
⑶、万年历计算子程序
　　利用2Hz中断做时钟源进展计时，每两次中断秒加1，并进展年历计算，年历围从2001年到3099年。在进展年历计算时，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
⑷、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，那么报年月日，再按一次那么报时分。当一直按住TIME键3秒那么进入时间校正状态，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一样，所以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，那么自动退出。 如图1.4。

1.4校时子程序
⑸、播放语音子程序报时用SACM-A2000播放。SACM_A2000 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。回忆我在学院学习的四年中，最令我难忘的我的教师们，教师们治学严谨，学识渊博，品德高尚，平易近人，在我学习期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准那么。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，无不得到教师们的悉心指导和帮助。我愿借此时机向导师教师们表示衷心的感！
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，使用本钱低。当然也可用于其他模拟信号，应用十分广泛。

答 辞

本设计在年教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，无不凝聚着年教师的心血和汗水，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心，我受益匪浅。在此向王教师表示深深的感和崇高的敬意。
不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课教师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以表达。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向学院，机电工程系的全体教师表示由衷的意。感他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曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、教师、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?，，清华大学，1996年。
2. X爱均编著，?智能化仪表原理与设计?，，航空大学，1996年。
3. 公茂法等编著，?单片机人机接口实力集?，，航空大学，1998年。
4. 朝青编著，?单片机原理及其接口技术?，，航空大学，1998年。
5.邬宽明编著，?单片机外围器件实用手册?，，航空大学，1998年。
6. 先锋工作室编著，?单片机程序设计实例?，，清华大学，2002年。
7. 毅刚，喜元，孟升卫，兆庆编著，?MCS-51单片机使用子程序设计?，，工业大学，2003年。
8.缴瑞山，金立 ?单片机控制技术及应用? 第1版高等教育，2003.7。
9. 肖玲妮，袁增贵编著，?Protel99SE印刷电路板设计教程?，，清华大学，2003年。
10. X5045的中英文资料。

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