Краткое содержание
Схема электронных часов на светодиодной цифровой лампе в этой конструкции использует 24 -часовой метод хронометража.В этой конструкции используется микроконтроллер расширения AT89C51 и 6 PNP-транзисторов в качестве драйверов.Система отображения состоит из трех светодиодных цифровых трубок, что отличается от традиционного. Благодаря системам светодиодного дисплея , основанным на 8/16 -битных обычных микроконтроллерах, эта система может поддерживать больше светодиодных цифровых трубок для стабильного отображения без значительного увеличения стоимости системы. В конструкции используется микроконтроллер AT98C51 , который использует питание 5 В и может регулировать время, минуты и функции сброса под действием кнопок. Данные синхронизации обновляются автоматически раз в секунду, что определяется компьютерным языком C , но никакая программа не требуется, чтобы вмешиваться в их выходной статус.
Ключевые слова: AT89C51, цифровая трубка, светодиод.
введение
Этот проект представляет собой курсовой тест, основанный на изученном нами курсе микроконтроллера и в соответствии с требованиями учебной программы. Это необходимое задание для обучения курсу микроконтроллера, а также оно окажет нам большую помощь в освоении применения микроконтроллеров. Освоение микроконтроллерной техники – незаменимая технология, тесно связанная с нашей будущей работой, жизнью и учебой. В последние годы, с быстрым развитием электронных технологий и микрокомпьютеров, уровень однокристальных микрокомпьютеров постоянно совершенствуется, а области их применения также постоянно расширяются.Он используется в промышленном управлении, передовой науке, интеллектуальных приборы, повседневная бытовая техника, автомобильные электронные системы и офисные приложения.Он широко используется в оборудовании автоматизации, персональных информационных терминалах и коммуникационных продуктах и стал наиболее важным интеллектуальным основным компонентом в современных электронных системах.
Сегодня эпоха, когда одна за другой появляются новые технологии.В электронной сфере, особенно в области автоматизированного интеллектуального управления, традиционные системы управления, состоящие из дискретных компонентов или цифровых логических схем, заменяются однокристальными интеллектуальными системами управления. беспрецедентная скорость. Однокристальный микрокомпьютер обладает преимуществами небольшого размера, мощных функций, низкой стоимости и широкого применения.Можно сказать, что ядром интеллектуального управления и автоматического управления является однокристальный микрокомпьютер. В настоящее время на фабриках, в школах, предприятиях и учреждениях в больших масштабах наступает кульминация изучения и применения микроконтроллеров. Самый эффективный способ изучения микроконтроллера — уделять равное внимание теории и практике.В этой статье микроконтроллер AT89C51 используется для разработки системы автоматического звонка.
Глава 1. Введение в проект и обсуждение плана.
1.1 Обзор системы учета рабочего времени и времени отдыха:
Эта конструкция представляет собой часы с контролем времени работы и отдыха с функцией отчетности о времени. Он использует временную развертку микроконтроллера 89C51 с частотой 2 Гц для расчета альманаха и использует модуль драйвера зуммера для сообщения об этом; при расчете времени каждый раз, когда минута добавляется на единицу, она сравнивается с предписанным временем работы и отдыха. Если они равны, соответствующее управление или действие. Он состоит из трех частей: модуля драйвера семисегментного дисплея, модуля драйвера зуммера и модуля управления кнопками. Четыре кнопки используются для сообщения времени и коррекции времени. Современные государственные учреждения и предприятия, особенно школы, требуют контроля времени, своевременного звонка в колокола и трансляции передач для обеспечения нормального функционирования обучения и работы. Эта конструкция реализует эти функции, обеспечивает удобство в школах и других учреждениях и предприятиях, обладает хорошей целостностью, высокой гуманизацией, высокой надежностью и обеспечивает интеллектуальный контроль времени.
1.2 Задачи проектирования и основное содержание:
( 1)Задачи проектирования
Используя программируемые устройства в качестве основного корпуса, спроектируйте и создайте систему автоматического звонка. Требуется, чтобы выполненная работа имела встроенное программное обеспечение, которое можно включать во время испытаний и проверок, и не допускается загрузка на компьютер. Можно отображать текущее время и в то же время управлять вызывным устройством для воспроизведения ожидаемой мелодии звонка в указанный момент времени. Кроме того, добавлены четыре кнопки, на которые можно назначить настройку времени, в том числе увеличение и уменьшение часов, минут и сброс секунд; а также принудительный звонок и отключение звонка.
(2) Основное содержание
1. Основные функции синхронизации и отображения (отображаются в 12-часовом формате). Включая утренние и дневные отметки, цифровое отображение часов и минут, а также индикацию второго сигнала.
2. Можно установить текущее время (включая утро, день, час и минуту).
3. Можно реализовать базовую функцию звонка. Правила:
вставать в 6:00 утра: звонить в звонок в течение 5 секунд, останавливаться на 2 секунды, и снова позвоните в течение 5 секунд.
Звонок при отбое в 22:30: звоните 5 секунд, пауза 2 секунды и снова звоните 5 секунд.
Мелодию звонка можно воспроизводить через небольшой динамик, и это доступно любому, кто использует функцию мелодии звонка.
Глава 2. Проектирование схемы основного аппаратного обеспечения системы.
2.1 Общая конструктивная идея микроконтроллера
(1) Разработать минимальную аппаратную систему для однокристального микрокомпьютера, которая может нормально работать.Периферийные схемы включают в себя клавиатуры, ЖК- или светодиодные дисплеи.(2) Выполнить разработку программного обеспечения и использовать системные часы однокристального микрокомпьютера для первого проектирования
. высокоточная система внутренних часов с минимальной точностью Период времени составляет 1 секунду
(3) Спроектировать 24-часовые часы на основе секундомера и разработать несколько функций времени;
(4) Спроектируйте привод звонка для выполнения функции автоматического звонка.
2.2 Анализ принципов реализации программы каждого функционального модуля
Блок-схема модуля показана на рисунке 2-1.Модуль состоит из трех частей: модуль драйвера зуммера, модуль драйвера зуммера и модуль управления кнопками. И все три части реализованы через AT89C51.
2.2.1 Модуль семисегментного цифрового драйвера лампы
Динамическое сканирование используется для управления одним концом (общим катодом или общим анодом ) светодиодных светоизлучающих трубок , соединенных параллельно через набор портов микроконтроллера.Другой вывод светодиодной светоизлучающей трубки подключается к общему порту ввода-вывода. контролировать его включение и выключение. Этот метод позволяет управлять большим количеством светодиодов , имеет более гибкий метод управления и экономит ресурсы микроконтроллера.
2.2.2 Модуль драйвера зуммера
Используется пьезоэлектрический зуммер.Пьезоэлектрический зуммер в основном состоит из мультивибратора, пьезоэлектрического зуммера, преобразователя импеданса, резонансной коробки и корпуса. Мультивибратор состоит из транзисторов или интегральных схем. При включении питания ( рабочее напряжение 1,5–15 В постоянного тока) мультивибратор начинает вибрировать и выдает звуковой сигнал частотой 1,5–2,5 кГц . Согласователь импеданса приводит в действие пьезоэлектрический зуммер. вне.
2.2.3 Кнопочный модуль управления
Один конец четырех кнопок подключен к земле соответственно, а другой конец подключен к четырем контактам порта микроконтроллера.При нажатии кнопки соответствующий контакт меняется с высокого уровня на низкий уровень, а затем сканируется и читается микроконтроллером.Измерьте уровень штифта, чтобы определить, нажата ли кнопка.
2.3 Введение в работу микроконтроллера AT89C51.
AT89C51 — это низковольтный высокопроизводительный 8-битный КМОП-микропроцессор с 4 КБ флэш-программируемой и стираемой постоянной памяти, широко известный как однокристальный микрокомпьютер. Устройство изготовлено с использованием технологии производства энергонезависимой памяти высокой плотности ATMEL и совместимо со стандартным набором команд MCS-51 и выходными контактами. Объединив универсальный 8-битный процессор и флэш-память в одном чипе, ATMEL AT89C51 представляет собой высокоэффективный микроконтроллер, который обеспечивает очень гибкое и недорогое решение для многих встроенных систем управления. Описание
контактов VCC: напряжение питания. Порт P0: Порт P0 представляет собой 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с открытым стоком, каждый вывод может поглощать ток затвора 8TTL. Когда 1 записывается на вывод порта P1 впервые, он определяется как вход с высоким импедансом. P0 может использоваться во внешней памяти данных программы и может быть определен как восьмой бит данных/адреса. Во время программирования FIASH порт P0 служит портом ввода исходного кода. Когда FIASH выполняет проверку, P0 выводит исходный код. В это время внешний P0 должен быть поднят на высокий уровень. Порт P1: порт P1 представляет собой 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренним подтягивающим резистором.Буфер порта P1 может принимать и выводить ток затвора 4TTL. После записи 1 на вывод порта P1 он внутренне подтягивается к высокому уровню и может использоваться в качестве входа. Когда порт P1 внешне опускается до низкого уровня, он будет выдавать ток. Это происходит из-за внутреннего подтягивания. Во время программирования и проверки FLASH порт P1 принимается как восьмой адрес. Порт P2: Порт P2 представляет собой 8-битный двунаправленный порт ввода-вывода с внутренним подтягивающим резистором. Буфер порта P2 может принимать и выводить 4 тока затвора TTL. Когда в порт P2 записывается «1», его вывод равен Подтягивающий резистор подтянут к высокому уровню и служит входом. Следовательно, при использовании в качестве входа вывод порта P2 внешне устанавливается на низкий уровень, и на выходе будет ток. Это происходит из-за внутреннего подтягивания. Когда порт P2 используется для доступа к внешней памяти программ или внешней памяти данных с 16-битным адресом, порт P2 выводит старшие восемь бит адреса. Когда задан адрес «1», он использует преимущества внутреннего подтягивания.При чтении и записи внешней восьмибитной памяти данных адреса порт P2 выводит содержимое своего специального функционального регистра. Порт P2 получает старший восьмибитный адресный сигнал и сигнал управления во время программирования и проверки FLASH.
Порт P3: контакты порта P3 представляют собой 8 двунаправленных портов ввода-вывода с внутренними подтягивающими резисторами, которые могут принимать и выводить 4 тока затвора TTL. Когда «1» записывается в порт P3, они внутренне повышаются до высокого уровня и используются в качестве входных данных. В качестве входа, поскольку внешнее понижение напряжения низкое, порт P3 будет выводить ток (ILL) из-за повышения напряжения. Порт P3 также можно использовать в качестве некоторых специальных функциональных портов AT89C51, как показано в следующей таблице:
Альтернативные функции порта
P3.0 RXD (последовательный входной порт) P3.1 TXD (последовательный выходной порт) P3.2 /INT0 (внешний) Прерывание 0)
P3.3 /INT1 (внешнее прерывание 1) P3.4 T0 (внешний вход таймера 0) P3.5 T1 (внешний вход таймера 1)
P3.6 /WR (строб записи внешней памяти данных) P3.7 /RD (строб чтения внешней памяти данных)
Порт 3 одновременно получает некоторые управляющие сигналы для программирования флэш-памяти и проверки программирования. Схема контактов каждой части 89C51 следующая:
RST: вход сброса. Когда генератор сбрасывает устройство, вывод RST должен удерживаться в высоком состоянии в течение двух машинных циклов.
ALE/PROG: При доступе к внешней памяти фиксация адреса позволяет использовать выходной уровень для фиксации байта состояния адреса. Во время программирования FLASH этот вывод используется для ввода импульсов программирования. В обычное время клемма ALE выдает положительный импульсный сигнал с постоянным периодом частоты, и эта частота составляет 1/6 частоты генератора. Поэтому его можно использовать в качестве импульса для внешнего выхода или для целей синхронизации. Однако имейте в виду, что импульс ALE будет пропущен при использовании в качестве внешней памяти данных. Если вы хотите отключить вывод ALE, установите 0 по адресу SFR8EH. В настоящее время ALE работает только тогда, когда инструкции MOVX и MOVC являются ALE. Кроме того, этот штифт слегка вытянут вверх. Если микропроцессор находится в состоянии внешнего выполнения, ALE отключен, установка этого бита не имеет никакого эффекта. Чтобы сделать эту модульную автоматическую систему звонков более удобной и гибкой, мы тщательно разработали аппаратное обеспечение системы. Аппаратная схема включает в себя три основных модуля: модуль драйвера семисегментной цифровой лампы, модуль драйвера зуммера и модуль управления кнопками.
2.4 Основная аппаратная схема системы
Основная аппаратная схема системы, как схема, управляющая всей системой вызывной сигнализации, разделена на схему семисегментного цифрового дисплея и схему управления зуммером.
Основная схема аппаратного обеспечения системы, состоящая из схемы семисегментного цифрового индикатора и схемы управления зуммером, выглядит следующим образом:
Система управляется кнопками ( в системе используются 4 кнопки, 3 кнопки используются для регулировки времени, а другая - кнопка принудительного звонка; клавиша выбора регулировки SET_KEY: P1.0 выбирает бит регулировки через кнопку выбора, и выбранный бит мигает; клавиша увеличения ADD_KEY: нажмите P1.1 один раз, чтобы увеличить выбранный бит на 1; клавиша уменьшения DEC_KEY: нажмите P1.2 один раз, чтобы уменьшить выбранный бит на 1; если вы нажмете ADD_KEY или DEC_KEY для долгое время, время будет отрегулировано и ускорено вперед после распознавания, и мигание прекратится в это время) AT89C51 Время и время отображаются на семисегментной цифровой трубке ( реализуя 24-часовые электронные часы, 8-значную цифровую трубку) дисплей, отображающий часы, минуты и секунды ) , а затем позвоните в колокольчик через зуммер ( ЗВУКОВОЙ СИГНАЛ: P3.7) .
2.31 Аппаратное обеспечение модуля семисегментного цифрового лампового драйвера
Светодиодный цифровой ламповый дисплей состоит из семи полосообразных светодиодов и небольшого точечного светодиода.В результате картина выглядит следующим образом:
Поэтому принцип его управления такой же, как и у светодиодов. В зависимости от формы подключения каждой трубки ее можно разделить на тип с общим катодом и тип с общим анодом. Глифы, соответствующие восьми интерфейсам, следующие:
3.2.3 Аппаратное обеспечение модуля драйвера зуммера
В модуле драйвера зуммера в этой конструкции используется зуммер (ДИНАМИК) , транзистор и резистор сопротивлением 100 Ом. Подключите один конец зуммера к земле, а другой конец к эмиттеру триода.База триода соединяется с выводом Р3.7 триода через резистор сопротивлением 100 Ом.Коллектор триода подключается к источнику питания +5В. Принципиальная схема показана ниже:
Глава 3. Проектирование системного программного обеспечения
Программное обеспечение является важной частью системы управления светодиодным дисплеем.При разработке программного обеспечения системы мы также использовали модульную конструкцию и записали функции каждой части системы в подмодули, что повысило читаемость и простоту системного программного обеспечения. мобильность.
3.1 Основное содержание разработки системного программного обеспечения
Конструкция системного программного обеспечения состоит из трех модулей программирования: программирования звонков, программирования семисегментного дисплея и программирования кнопок.
3.2 Структура основной программы
Основная программа инициализируется, включает прерывания, а затем выполняет процедуру обслуживания прерываний. Реализуйте 24-часовые электронные часы, 8-значный цифровой дисплей, формат отображения часов, минут и секунд: 23-59-59 (если десятая цифра часа равна 0, она не будет отображаться). Когда запланированное время режим звонка разделен на две системы: звонок для пробуждения, звонок для отбоя, звонок для занятий, а также звонок для начала и окончания занятия. , Система использует 4 кнопки, 3 кнопки используются для регулировки времени, а другая - это кнопка выбора принудительной регулировки кнопки звонка SET_KEY: P1.0; Выберите бит регулировки с помощью клавиши выбора, и выбранный бит мигает. клавиша ADD_KEY: P1.1; нажмите один раз, чтобы увеличить выбранный бит на 1. Уменьшить клавишу DEC_KEY; P1.2; нажмите один раз, чтобы уменьшить выбранный бит на 1. Если вы нажмете ADD_KEY или DEC_KEY в течение длительного времени, после распознавания Затем выполните регулировка времени и перемотка вперед, и в это время перестанет мигать.
Схема основного потока программы:
Раздел 4. Отладка системы и анализ результатов тестирования.
4.1 Отладка системы
Согласно плану проектирования системы отладка данной системы разделена на три части: отладка аппаратного обеспечения, отладка программного обеспечения и совместная отладка программного и аппаратного обеспечения. Поскольку при проектировании системы используется метод проектирования модулей, удобно поэтапно тестировать функции каждого модуля схемы: отладка модуля светодиодного драйвера, отладка модуля хранения данных, отладка модуля связи с ПК и т. д. Наконец, модули объединяются и общий тест .
4.1.1 Отладка оборудования
Отладка функций каждого модуля, в основном проверка того, может ли каждый модуль выполнить указанную функцию.
4.1.2 Отладка программного обеспечения
При отладке программного обеспечения используется эмулятор микроконтроллера WAVE6000L и микрокомпьютер для отладки скомпилированной программы, главным образом для проверки синтаксических ошибок.
4.1.3 Совместная отладка аппаратного и программного обеспечения
Совместно отлаживать отлаживаемое аппаратное и программное обеспечение, в основном отлаживая функции реализации системы.