扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题 目： 可编程作息时间控制器设计 课 程： 单片机原理及应用课程设计 专 业： 电气工程及其自动化 第 一 部 分任务书单片机原理及应用单片机原理及应用课程设计任务书课程设计任务书一、课题名称一、课题名称详见单片机课程设计题目（一） ：主要是软件仿真，利用 Proteus 软件进行仿真设计并调试；单片机课程设计题目（二） ：主要是硬件设计，利用单片机周立功实验箱进行设计并调试。二、课程设计目的二、课程设计目的课程设计是课程教学中的一项重要内容，是达到教学目标的重要环节，是综合性较强的实践教学环节，它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。单片机原理及应用是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程，课程设计环节应占有更加重要的地位。单片机原理及应用课程设计的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及 MCS-51 单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件等知识的认识与理解，同时在软件编程、排错调试、相关软件和仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。通过单片机硬件和软件设计、调试、整理资料等环节的培训，使学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。三、课程设计内容三、课程设计内容设计以 89C51 单片机和外围元器件构成的单片机应用系统，并完成相应的软硬件调试。1. 系统方案设计：综合运用单片机课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计。2. 硬件电路设计：对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算，并画出总体电路图。3. 软件设计：根据已设计出的软件系统框图，用汇编语言或 C51 编制出各功能模块的子程序和整机软件系统的主程序。4. 调试：在单片机 EDA 仿真软件环境 Proteus 下进行仿真设计并调试；或在单片机周立功实验箱上进行相关设计并调试。四、课程设计要求四、课程设计要求设计一个以单片机为核心的可编程作息时间控制器：按照给定的时间模拟控制，实现广播、上下课打铃、灯光控制（屏幕显示）,同时具备日期和时钟显示。五、进度安排五、进度安排序号内容天数1布置任务，熟悉课题要求0.52总体方案确定，硬件电路设计1.53软件编程1.54Proteus 仿真，或在周立功实验箱上调试25总结，撰写课程设计报告1.5七、课程设计报告内容：七、课程设计报告内容：总结设计过程，写出设计报告，设计报告具体内容要求如下：1课程设计的目和设计的内容。2课程设计的要求。3控制系统总框图及系统工作原理。4控制系统的硬件电路连接图，电路的原理。 5软件设计流程图及其说明。6电路设计，软件编程、调试中遇到的问题及分析解决方法。7实验结果及其分析。8体会。第 二 部 分课程设计报目目 录录 1 课题简介 .1 1.1 课题目的 .1 1.2 课题要求 .1 2 可编程作息时间控制器方案设计 .1 2.1 系统总体介绍 .1 2.2 系统整体框图 .1 2.3 系统工作原理.1 3 可编程作息时间控制器硬件电路及芯片介绍.2 3.1 AT89C51 单片机.2 3.2 1602LCD 液晶显示器.3 3.3 其他重要元件 .4 3.4 硬件电路设计图 .5 4 可编程作息时间控制器软件编程设计 .5 4.1 系统初始化 .5 4.2 系统时间校正 .6 4.3 系统时间设定 .7 4.4 作息时间设定 .7 4.5 响铃处理 .9 4.6 逻辑控制 .10 4.7 1602LCD 液晶显示.11 5 实验与结果分析 .11 5.1 实验的调试 .11 5.2 实验的结果 .12 5.3 实验的问题 .14 6 小结与体会 .151 1 课题简介课题简介1.11.1 课题目的课题目的 由单片机 AT89C51 芯片和 LCD 显示器，辅以必要的的电路，构成一个可编程作息时间控制器。电子钟 采用采用单片机来完成,LCD 显示“时” ， “分” ，LED 闪动来做秒计数，定时时间到能发出相应的提示，从而 能够实现作息时间控制。现在是自动化高度发达的时代，特别是电子类产品都是靠内部的控制电路来实现 对产品的控制，达到自动运行的目的，这就需要我们这里要做的设计中的电器元件及电路的支持。 1.21.2 课题要求课题要求 （1） 在 keil uVision 和 proteus 上编写软件完成设计。 （2） 以 AT89C51 单片机为核心结合字符型 LCD 显示器的可编程作息时间控制器。 （3） 按照给定的时间模拟控制，实现广播、上下课打铃、灯光控制（屏幕显示）,同时具备日期和时 钟显示。 （4） 上机调试程序。 （5） 写出设计报告。2 2 可编程作息时间控制器方案设计可编程作息时间控制器方案设计2.12.1 系统总体介绍系统总体介绍 可编程作息时间控制器是由简单的一路闹钟的基础上增加至四路可调闹钟，从而实现依次执行作息时 间的提醒任务。系统主要是由时间程序和闹钟程序所构成，由显示模块、时钟模块以及闹钟模块三大部分 组成。其中时钟运算模块要对时、分、秒的数值进行操作，并且秒算到 60 时，要自己清零并向分进 1；分 算到 60 时，要自己清零并向时进 1，时算到 24 时，要清零，这样，才能循环记时。并在不同状态下使得四 个按键有着不同的功能，从而实现系统时间的调整，同时可以在不同状态下可以调整闹钟的时间。当定时 到达时 LCD 将显示出现在的闹钟是哪一路，响铃一分钟，并可以通过按键提前结束闹钟，恢复到时间显示 状态。 2.22.2 系统整体框系统整体框图图2.32.3 系统工作原理系统工作原理 使用 AT89C51 单片机结合字符型 LCD 显示器设计一个简易的可编程作息时间控制器，若 LCD 选择有背LCD 显示扬声器 和灯闪广播单片机AT89C51按 键光显示的模块，在夜晚或黑暗的场合中也可使用。程序执行后工作指示灯 LED 闪动，表示程序开始执行， 同时显示系统时间。作息时间控制器是由 4 路可调闹钟组成，从而实现打铃等功能。当四路闹钟中的任一 路到时，均会点亮灯、打铃。其中操作键 K1K4 的功能分别为：设置限制的时间/时的调整、显示闹钟设 置的时间/分的调整、设置闹钟的时间/设置完成、闹钟更换。3 3 可编程作息时间控制器硬件电路及芯片介绍可编程作息时间控制器硬件电路及芯片介绍系统主要是由 AT89C51 单片机、1602LCD 液晶显示器以及其他重要元件组成，按键作为系统的控制输入 端，可以进行时间、闹钟等内容的设定，并通过液晶显示器显示出时间等内容。 3.13.1 AT89C51AT89C51 单片机单片机 本设计的核心硬件就是 8051 芯片，这里选择了 AT89C51,AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除 只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and 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。图 3.1 AT89C51 引脚图引脚及其功能： 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。