基于单片机的作息时间控制江宁校区09机电一体化刘荣指导老师赵华【摘要】目前，我国单片机的应用领域主要是工业生产过程控制，数据采集与处理、实时控制及优化控制。

单片机应用带来了巨大的经济效益，提高了效率，降低了成本，提高了产品质量，推动着生产力的发展。

本次设计主要介绍单片机的应用实例，加深了对单片机的理解，进一步开拓视野，为今后应用微机解决生产实际问题起了一个入门的作用。

通过本次设计，我掌握了解决问题的思路和方法．使自己分析问题和解决问题的能力大为提高。

关键字：单片机接口芯片寄存器目录1 课题目的意义 (1)1. 1 课题的提出及意义 (2)2 总体方案设计 (3)2. 1总体设计及系统原理………………………………………………………………12-132. 2 芯片比较 (3)2.2.1 单片机选型…………………………………………………………………………3-42.2.2键盘显示器接口芯片8279的使用………………………………………………… 4-72.2.3存储器的选择…………………………………………………………………………7-92.2.4继电器的选择………………………………………………………………………9-123 硬件设计 (13)3.1寄存器部分…………………………………………………………………………22-253.2 电源与复位电路部分 (25)3.2.1电源部分 (25)3.2.2复位电路 (25)3.3 电铃和继电器部分 (26)4 软件设计 (27)4．1 主程序设计 (27)4. 2 子程序设计 (29)5 系统安装与调试 (31)5．1 软件调试 (31)5．2 系统调试 (31)致谢 (31)参考文献 (32)1 课题目的意义1. 1 课题的提出及意义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，是现代学校必不可少的设备。

2 总体方案设计2. 1总体设计及系统原理在确定系统的大体形式之后，画出本系统的结构布局，电路原理如图2-2所示。

图2-2显示电路自动复位电路 电源电路 继电器电路 单 片机电铃电路2. 2 芯片比较2.2.1 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、荷兰Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC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AT89C52单片机。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大AT89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。

2.2.2键盘显示器接口芯片8279的使用单片机系统中有两种 LED显示方式，即静态显示和动态显示，静态显示的优点是显示效果好，编程简单，但由于输出的每一位都需要锁存，使用的硬件较多；动态显示方式中，各位数码管的a–h端并连在一起，每一时刻只有一位数码管被点亮，各位依次轮流被点亮，硬件电路简单，但由于需要不停地进行刷新显示，降低了CPU的效率，而且编程的工作量很大。

为了解决动态显示中存在的问题，Intel 公司研制出了专用的键盘、显示器接口电路芯片8279，该芯片能自动完成对显示的刷新，同时还可以对键盘自动扫描，识别闭合键的键号，使用非常方便。

8279用A0来区分信息特征，当A0为0时，CPU 从8279读出的是状态，写入的是命令，且每个命令也有自己的特征；当A0=1时读出和写入的都是数据。

8279内部有两个缓冲区，即一个8字节的FIFO（First In First Out）键盘RAM和一个16字节的显示RAM，显示数据时只要将待显示数据的段码写入显示RAM即可；当有键闭合时，8279会自动执行去抖、得到键值、等待按键释放等操作，最后,将键值存入FIFO RAM中，程序只需从FIFO中读取键值即可，编程十分简单,具体实验线路图17所示。

8279键盘、显示器接口器件是实现人机对话的主要部件，它已为广大用户欢迎和广泛应用。

然而在有些应用场合，既要键盘具有普通的数据输入和控制功能，又要键盘具备按钮功能。

例如，微机控制的注塑机，在手动控制时需要有点动功能：按钮按下进行调模运动，按钮松开，调模运动停止。

本文介绍使8279构成的键盘具有以上功能的实现方法，供读者参考使用。

为了使8279具有合适的键盘、显示功能，首先要对芯片初始化。

可适当地挑选8279的控制字，例如：使8279具有8位显示、右端输入、编码键盘、双键锁定时可选控制字10H.这时每次按键都将产生键特征码，并且存放在FIFOROM中，同时使8279的IRQ 引脚变为高电平，可作为向CPU申请中断信号，如果CPU是中断开放的，则转向中断服务程序，可在中断服务程序中读取特征码。

每当CPU读取FIFOROM中的数据后，8279自动撤消IRQ信号，IRQ引脚变为低电平。

CPU返回主程序后，可由键特征码来决定程序的流向。

问题是，当CPU从8279的FIFOROM中读取键特征码后，IRQ虽然恢复底电平，但FIFOROM中的数据并没有消失，仍保存在里面，这时即使使用对改8279清除的指令D3H，也不能将FIFOROM中的数改变，只有按其它键才能改变FIFOROM中的数据，因这样是无法实现按钮功能的。

为了使键盘具有按钮功能，应该利用8279的传感方式功能，在传感器方式中，8279每当检测到传感状态变化时，IRQ 就变为高电平，图1是以8031CPU 构成的系统为例，说明IRQ 引脚电平的翻新过程。

8279的IRQ 端经反相器接到8031的INT1端(即P3.3引脚)。

先将8279设置成编码键盘，允许INT1中断，当键按下时，反相器输出低电平，CPU 进入中断服务程序，读取键特征码后，又为高电平。

返回主程序后，转向功能程序（例如调模进）。

输出控制信号（例如P1.0为“1”时调模进电磁阀得电）后，将8279设置为传感器方式，并且不允许INT1中断，然后调试P3.3是否为低电平。

如果按键松开，8279将测出传感器状态发生变化，而使IRQ 由低电平转为高电平。

也就是说P3.3脚为低电平时，按键已经松开，程序重新设置8279为编码键盘，INT1中断开放，以便使键盘脱离按钮功能。

实现以上功能的程序清单如下：中断服务程序略，以上方法在注塑机控制器上使用，证明是完全正确的。

2.2.3存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。

需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。

（一）冗余功能的选择１、控制单元的冗余（１）重要的过程单元：CPU及电源均应1比１冗余。

（２）在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、２重化或３重化冗余容错系统等。

２、I/O接口单元的冗余（１）控制回路的多点I/O卡冗余配置。

（２）重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。

（３）根据需要对重要的I/O信号，可选用２重化或３重化的I/O接口单元。

（二）经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。

考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。

输入输出点对价格有直接影响。

每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。

当点数增加到一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。

在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

引脚功能CS：片选信号。

高电平有效，低电平时进入等待模式。

在连续的指令之间，CS信号必须持续至少250ns的低电平，才能保证芯片正常工作。

CLK：串行时钟信号。

在CLK的上升沿，操作码、地址和数据位进入器件或从器件输出。

在发送序列时，CLK最好不停止，以防止读/写数据的错误。

DI：串行数据输入。

可在CLK的同步下输入开始位、操作码、地址位和数据位。

DO：串行数据输出。

在CLK同步下读周期时，用于输出数据；而在地址擦/写周期或芯片擦/写周期时，该端用于提供忙/闲信息。

VSS：接地。

VCC：接＋5V电源。

ORG：存贮器构造配置端。

该端接VCC或悬空时，输出为16位；接GND时，输出为8位。

指令及时序地址擦指令（ERASE）该指令用于强迫指定地址中所有数据位都为“1”。

一旦信息在DI端上被译码，就需使CS信号保持至少250ns的低电平，然后将CS置为高电平，这时，DO端就会指示“忙”标志。

DO为“0”，表示编程正在进行；DO为“1”，表示该指定地址的寄存器单元已擦完，可以执行下一条指令。

擦/写允许指令（EWEN）由于在上电复位后 AT93C46/56/66首先将处于擦／写不允许状态。

故该指令必须在所有编程模式前执行，一旦该指令执行后，只要外部没有断电就可以对芯片进行编程。

地址写指令（WRITE）写指令时，先写地址，然后将16位的或8位数据写入到指定地址中。

当DI端输出最后一个数据位后，在CLK时钟的下一个上升沿以前，CS必须为低，且需至少保持250ns，然后将CS置为高电平。

地址读指令（READ）读指令用于从指定的单元中把数据从高位到低位输出至DO端，但逻辑“0”位先于数据位输出。

芯片擦指令（ERAL）该指令可将整个存贮器阵列置为１，其它功能与地址擦指令相同。

芯片写指令（WRAL）该指令可将命令中指定的数据写入整个存贮器阵列，其它功能与地址写指令相同。

该指令周期所花费时间的最大值为30ms。

擦/写禁止指令（EWDS）使用该指令可对写入的数据进行保护，操作步骤与擦/写允许指令相同。

2.2.4 继电器的选择1)按使用环境选型使用环境条件主要指温度、湿度、低气压、振动和冲击。

此外，尚有封装方式、安装方法、外形尺寸及绝缘性等要求。

由于材料和结构不同，继电器承受的环境力学条件各异，超过产品标准规定的环境力学条件下使用，有可能损坏继电器，可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用。

对电磁干扰或射频干扰比较敏感的装置周围，最好不要选用交流电激励的继电器。

选用直流继电器要选用带线圈瞬态抑制电路的产品。

2)按输入信号不同确定继电器种类按输入信号是电、温度、时间、光信号确定选用电磁、温度、时间、光电继电器，这是没有问题的。