单片机报时及作息时间的控制李亚州.docx

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单片机报时及作息时间的控制李亚州

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：

2009210034

指导老师：

王玉杰

2018.10

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

2.2SPCE061A[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

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

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：

●使用4位七段显示器来显示现在的时间。

●显示格式为“时分”

●由LED闪动来作秒计数表示

●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

●一旦时间到则发出一阵声响，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。

2.2SPCE061A[1]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Rl~R4,1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可以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FLASHROM.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，这种方法比较简单，但电压值不是很精确。

　　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、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：

0.32MHz~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LINEIN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,通过内置有自动增益控制放大器的麦克风通道（MICIN）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,用于与其他设备进行数据通讯.在SPCE061A内通过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

、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2001年到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，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，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-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，在我学习期间不仅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SPCE061ASPCE061A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。

当然也可用于其他模拟信号，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，在此向滁州学院，机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。

感谢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。

、参考文献

.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。

.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。

.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。

.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。

.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。

.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，2002年。

.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，2003年。

.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，2003.7。

.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，2003年。

.X5045的中英文资料。