011单片机作息时间控制

第一章  绪 论
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，实现代学校必不可少的设备。
1. 2 设计的任务及要求
1．作息时间能控制电铃
2．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。 [来源：http://www.think58.com]

第二章  总体方案设计
2. 1 芯片比较
2.1.1 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、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。
2.1.2显示器接口芯片的选择
LED显示器接口芯片的选择常用的显示器接口芯片有CD4511，CD4513，MC14499，8279，MAX7219，74HC164等，它们的功能有：1.CPU接受来自键盘的输入数据，并作预处理；2.数据显示的管理和数据显示器的控制。CD4511是BCD锁存，7段译码，驱动器，但在显示6和9时，显示为b和q，不是很好看。CD4513是BCD锁存，7段译码,驱动器(消隐)，但现在市面上不好买。MC14499为串行输入BCD码——十进制译码驱动器，用它来构成单片机应用系统的显示器接口，可以大大减少I/O口线的占用数量。但是，由片内震荡器经过四分频的信号，经位译码后只能提供4个位控信号，使信号的采集受到限制；并且，MC19944的价格偏高，也不经济。同样，8279为INTEL公司生产的通用键盘/显示器接口芯片，其内部设有16*8显示数据RAM，若采用8279管理键盘和显示器，可以减少软件程序，从而减轻主机的负担，但我们同时也发现，由于其功能比较强大，不可避免将会使外围设备与操作过程复杂化，同时价格比较贵。对比一下MAX7219和 [来源：http://think58.com]
74HC164其占用资源少，且不需复杂的驱动电路。但MAX7219虽然比较好用，且一片能驱动四个数码管，但对于我们设计的系统来说，不需要很多数码管，此外MAX7219相对74HC164的价格也比较贵，所以我们最终选用74HC164，下面对MAX7219作一下介绍。
特点：
(1) 采用3线串行接口传送数据；
(2) 内部有8字节显示静态RAM和6个特殊功能寄存器，相当于14个字节的RAM单元。它们是可寻址的，即可以有选择的任意写入；
(3) 只需一个外部电阻即可调节LED的段电流，并且允许程控方式LED通电的占空比而可方便的调节LED显示的亮度，或用于模拟亮度显示；
(4) 可LED显示器的扫描个数；
(5) 有不译码和B码两种显示模式，这种选择可做到位控，即各LED显示器可以有不同的显示方式：译码或不译码；
(6) 含硬件动态扫描显示控制，可设置低功耗方式，可进行图条显示。
   引脚图(如图2-1)
 
                              图2-1
   说明：

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引脚 名称 作用
1 DIN 串行数据输入。在CLK上升沿时，数据被装入内部16位移位寄存器。
2, 3, 5–8,
10, 11 DIG0–DIG7 八个数字驱动器线路，来自共阴极显示器的反向电流。MAX7219当关闭的时候拉位输出到V+. 当关闭的时候MAX7221的位驱动器是高阻抗状态。
4, 9 GND 地（两个GND引脚必须被连接在一起）
12 LOAD  装载数据输入。串行数据的最后16位被锁存在LOAD的上升沿。
 CS  片选输入。当/CS是低电平时穿行数据被装载到移位寄存器中。在/CS上升沿时串行数据的最后16位被锁存。
13 CLK 串行时钟输入。10MHz的最大比率。在CLK上升沿时，数据被转移到内部移位寄存器。在CLK下降沿时，数据从DOUT输出。在MAX7221中只有/CS是低电平时CLK输入被激活。
14–17,
20–23 SEGA–SEG G,DP 七段驱动和小数点驱动电源电流显示。在MAX7219中，当段驱动器被关闭，它就被接到地。当关闭以后MAX7221的段驱动器成高阻状态。
18 ISET 通过一只电阻器(RSET)连接VDD来设置最高段电流（查阅选择RSET电阻器部分）。
19 V+ 正供给电压。连接到+5V。
24 DOUT 串行数据输出。进入DIN的数据16.5个时钟周期以后在DOUT有效。这个引脚常被用来链接MAX7219/MAX7221，没有高阻状态。 [版权所有：http://think58.com]

工作原理简介
数据（含地址）接收
MAX7219采用串行寻址方式，在传送的串行数据中包含有RAM的地址。按照时序的要求，单片机将16位二进制数逐位发送DIN端，在CLK上升延到来之前DIN必须有效，在CLK的每个上升延，DIN被串行逐位移入MAX7219内部的16位穿行寄存器中。设最先移入的数据是D15,最后移入的数据是D0,则移入16位串行寄存器的数据是D15--D0。为了有选择的将数据写入8个显示RAM或6个特殊功能寄存器，D0—D15中，D8—D11四位作为RAM和特殊功能寄存器的地址，D0—D7作为写入显示数据或控制字。与并行数据传送相比，MAX7219串行接收D0—D15并存放到16位串行寄存器中的过程，相当于并行传送中，将并行数据和地址送到数据和地址总线上的过程。
数据装载
16位接收寄存器将收到的D0—D7位数据写入RAM或特殊功能寄存器是在数据装载信号控制下完成的。图3-8是MAX7219的数据接收装载（写入）时序图，由图可知，LOAD必须在15个CLK下降延前由高变低，在16个CLK同时或之后由低变高（上升延）。在LOAD的上升延，8位数据D0—D7写入以4位二进制数D8—D11位地址的RAM或特殊功能寄存器中。
显示扫描
当显示模式设定后，写入显示RAM的数据将在控制器的控制下，按设定的显示模式，以动态扫描方式进行显示。 [资料来源：http://think58.com]
MAX7219内部显示RAM及特殊功能寄存器
显示RAM（地址*1—*8）
地址为*1H的RAM数据控制接D0引脚的显示器，地址为*2H的RAM数据控制接D1引脚的显示器。
译码方式寄存器（地址：*9H）
该寄存器的8位二进制数的各位值分别控制着8个LED显示器的译码方式。当高电平时选择BCD-B码译码模式，当低电平时选择不译码模式。B码译码的显示自行与现实数据的关系如下：
显示数据
（十六进制）  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  A  B  C  D  E  F
B码字型      0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  – E  H  L  P  *
其中，*代表全灭。小数点不译码，它由显示数据的D7位控制。
扫描界限寄存器（地址：*BH）
该寄存器的D0—D3位数据设定值为0—7，设定值表示显示器动态扫描个数为1—8。
停机寄存器（地址：*CH）
当位D0=0时，MAX7219处于停机状态；当D0=1时，处于正常工作状态。
显示测试寄存器（地址：*FH）
当位D0=0时，MAX7219按设定模式正常工作；当D0=1时，处于测试状态。在该状态下，不管MAX7219处于什么模式，全部LED将按最大亮度接通显示。

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