4.2 显示程序设计 ··············································································· 17 4.3 按键程序设计 ··············································································· 19 4.4 输出程序设计 ··············································································· 20 4.5 时钟程序设计 ··············································································· 22 4.6 本章小结 ····················································································· 22 第5章 系统仿真与硬件调试 ......................................................................................... 23
5.1 软件调试 ····················································································· 23
5.1.1 Keil C51 ················································································ 23 5.1.2 Protues仿真 ··········································································· 23 5.1.3系统软件仿真 ········································································· 25 5.2 硬件调试 ····················································································· 26 5.3 系统联调 ····················································································· 28
5.3.1联调中问题及分析 ··································································· 28 5.3.2系统联调的实现 ······································································ 30 5.4 本章小结 ····················································································· 30 结 论 ................................................................................................................................. 31 致 谢 ................................................................................................................................. 32 参考文献 ............................................................................................................................. 33 附录1 系统原理图 ............................................................................................................ 34 附录2 LCD1602字符显示表 ............................................................................................ 35 附录3 系统实物图 ............................................................................................................ 36
第1章 绪论
1.1 概述
随着国民经济的快速发展和社会进步，教育在全社会愈加被关注和重视，校园规模也随着受教育者的数量增加而不断扩大，教室的数量和开设的课程等也在大幅增加。为使师生有舒适的教学和学习环境，无论是教室的面积、设施和照明，校方在力所能及的范围内都付出了十分的努力。长期以来由于学生作息时间时段多、控制不便，但又不得不进行打铃来提示师生的上下课。这就对如何控制学生的作息时间提出新的问题。
目前大多数作息时间控制器大多数是定点打铃、人工校时。虽然用人工的方法在一定程度上解决了打铃时间段多不好控制的问题，但毕竟人工打铃的效率不高，操作也不便，造成人力资源的大大浪费。为了提高工作效率，实现智能化控制，只有不断改善其作息时间的控制设备。随着智能控制技术的发展和微电子技术的进步，以单片微型计算机为代表的处理器的功能不断增强，为先进的控制算法提供载体，许多高性能的新型机种应运而生。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化领域和其他测控领域中广泛应用的器件，成为工业生产中必不可少的器件。在新一代智能控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。以单片机等芯片设计的学生作息时间控制系统不仅能体现节省人力资料、智能化控制等方面的优势，而且还能提高学校的科学管理水平，节省开支，做到真正的智能化、效率化。
1.2 国内外发展现状
学生作息时间控制系统的研发是一个新兴的课题。它是以智能化取代以前的人工操作，所以市场上的学生作息时间控制系统并不多。从使用的广泛度来讲，目前市面上流行的学生作息时间控制系统有以下两种：
1、基于SPCE061A的学生作息时间控制系统
基于SPCE061A的具有报时功能的作息时间控制钟。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，分每加一时，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。由键盘、声音输出模块和指示灯三部分组成，系统扩展三个按键用于报时及校正时间。学校要求对时间加以控制，要按时打铃及播放广播，以保证学习与工作的正常运行。整体性好，人性化强、可靠性高，实现了对时间控制的智能化。
2、基于PLC的学生作息时间控制系统
基于PLC控制的作息时间控制系统，具有外设电路配置简单、扩展方便、操作容易、可靠性高、实用性强等特点，集电铃、路灯、宿舍灯、教室灯、音乐广播自动控制于一体，并具有周末与假期控制功能，实现了作息时间无人控制的自动化、科学化管理与操作。
1.3 课题的题出
从上述背景可以看出，目前市面上流行的学生作息时间控制系统不是价格昂贵性价比不高，就是计时不精确，误差大。一种性价比高、计时精确的学生作息时间控制系统的市场需求极大，开发这种高效、廉价的系统尤为重要。因此，本文将对校园作息时间控制系统进行研究，从可靠性与性价比出发，设计一种基于单片机的校园作息时间控制系统。该系统具有以下功能：
(1) 开机时初始状态显示为00时00分，显示星期为“星期一”。按下启动按钮，控制器开始计时工作；
(2) 时间能显示当前的日期及时间；
(3) 可按所设置的时间要求打铃，实现教学楼照明、学生宿舍灯及校园路灯的定时开关；
(4) 设置相应的手动按钮，使控制器使用更加方便； (5) 周末和假期停止打铃。
1.4 本文设计内容与结构
本文介绍基于单片机的校园作息时间控制系统设计的基本原理。以Keil C51与Protues两软件联调，对其硬件设计进行软件仿真。最后以蜂鸣器与发光二极管模拟打铃与路灯的开关，进行硬件仿真，实现单片机校园作息时间控制系统的任务要求。本文的结构安排如下：
第一章概述，本章主要介绍同类系统的研究现况。
第二章方案设计与论证，本章阐述了根据需求确定可行的方案。
第三章系统硬件设计，对芯片的选型及其功能做出具体的介绍并给出各个部分的硬件电路。
第四章系统软件设计，阐述软件设计，包括主程序、各模块的子程序等。 第五章系统调试，在介绍了Keil C51与Protues两软件对系统软件仿真的基础上，论述硬件仿真与调试的过程。
第2章 方案设计与论证
2.1系统的设计思想
基于单片机的学生作息时间控制系统主要包括：控制模块、实时时钟模块、模拟输出模块、数码显示模块及键盘输入模块。其中以控制模块为主控模块，对整个系统进行控制；实时时钟模块设有时钟芯片，用于提供准确的实时时间；显示模块显示实时时间；键盘输入模块设有输入键盘，用以修改实时时钟，实现人机交互。系统的结构框图如图2-1所示。
图2-1校园作息时间控制系统组成
2.2方案设计与论证
2.2.1 单片机芯片
作为控制系统的核心，单片机的选择也是本设计的重点之一。本系统是面向市场的设计，故在系统的核心控制芯片的选择上，首先要考虑其性价比。其次功耗也作为构建一个系统必须要考虑的因素。基于以上两点，本设计对主控芯片的选择提出了以下几种方案：
方案一：采用51系列芯片作为硬件核心，以AT89C51作为代表，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数