数字时钟的设计毕业设计.doc
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1、安徽工业经济职业技术学院2007级 应用电子专业 设计选题 : 数字时钟的设计班级 : 06电信三班学号 : 200751127姓名 : 刘 东指导教师 : 李 蛇 根电子信息技术系二八年十月摘要近几年,单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活,大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前,自动控制设备不能被广泛的应用,这是因为控制设备的体积庞大,耗电量大,价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久,第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积,低功耗,以及高效的性能,单片机受到了大家的欢迎。 今天,单片机成为了解决低复杂度,中等复杂度控制问题的传统选择。文章介绍了单片机在定时方面的
2、基本功能。生活中,我们发现,有时病人要在注射药物之前作皮试试验,防止过敏。护士们有必要在一定时间后记录结果。这时,时间的准确显得很重要的。但是,有些时候,由于病人的人数众多,忘了记录时间。根据这种情况,我们设计了一个设备解决此问题。 我们选择的方法是单片机开发数字钟设计使用的传统方法,通过基于MCS51单片机的数字时钟设计,可以了解整个单片机开发的流程。文章首先介绍了单片机的基本知识。下来比较了一些可行的方法。同时给出了框图,流程图等。论文涵盖了从需求分析,系统设计,编程,原理图,PCB图以及最后的试验板焊制等产品开发的基本过程。 关键词:单片机,软件仿真,原理图,PCB图Abstract S
3、ingle Chip Microcomputer has achieved a immemse popularity in all fileds in recent years.From industry to peoples common lives,most of technical applications are controlled by SCM. Before it appeared,the automatic devices couldt be widely used because of their huge size ,large quantity of power cost
4、 and high price.The first SCM appeared as soon as the first MCU(MicroController Unit) was successfully developed.Due to its small size,low power cost and high performance,it has been welcomed by people. Nowadays, SCM has been selected as a traditional solution for low or medium com
5、plexity problems about devices controlling.This essay shows a basic application of SCM in timing for peoples life. We often find that patients sometimes has to receive medical tests before using medcines for fear that patients may get allery,so it is necessary for nurses to record the result after a
6、 fixed time interval. Under this condition,time accuracy is a vital factor that effects the results.Unfornately,some nurses ignore some patients when a large number of patients waiteing for tests.Form this point,we design a device which can solve this problem. The approach we choose is the common wa
7、y for SCM developing from which we can get an acknowledge about the SCM develop flowing process.The paper first introduces knowledge on 51 serial SCM,then compares some possible methodologies.At the same time,it also shows block diagrams,flowing process diagrams and so on. It presents the process in
8、cluding requirement analysis ,system design,SCM programming ,program emulation , PCB design and final welding Of the board which forms a complete procedure for product manufacture。 Key words: SCM,software emulation,schemetic ,PCB设计人 刘 东2010年5月目 录第一章 毕业设计概述-4第二章 电路说明-5第三章 电路原理分析-6第四章 程序设计思想和相关指令介绍-7第
9、五章 程序设计-9第六章 附录-24第七章 实验心得-27参考文献-28第一章 毕业设计概述数字时钟系统的主要功能: (1)通过液晶显示器显示时分秒,具有时分校准、整点报时和加点自检功能; (2)整点报时通过光和声音两种情况报警; (3)时钟信号有主用时钟电路提供; (4)时钟校准由键盘完成; (5)系统在丢电的情况下不影响时钟的运行。 系统运用到的硬件资源:单片机核心系统(AT89S52)、实时时钟(DS1307)、TD0273D01七段LCD(HT1621B驱动)、NTC测量电路(NE555)、USB通信和供电电路( CH372)、LED指示灯、键盘、蜂鸣器等。 首先,我们通过基本的焊接技
10、能训练,掌握LCD Exam实验板的硬件原理,进行PCB线路板的设计,将运用到的硬件进行组装和焊接,通过硬件调试。 接着,根据所设计数字时钟的功能要求进行软件的总体结构设计、软件的具体实现并仿真调试。 最后,进行程序固化、系统的调试和维护,最终完成整个系统的设计,提交课程设计报告。 第二章 电路说明数字时钟系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成,能实现时间的调整、定时时间的设定,输出等功能。 系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0为时间校对,定时器调整功能键,按SB 0 进入调整状态。SB1 为功能切换键。 第一轮按动SB1 依次进入
11、一路、二路、三路定时时间设置提示程序,按SB3 进入各路定时调整状态。定时时间到,二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按SB1 键,依次进入时间 年 位校对、 月 位校对、 日 位校对、 时 位校对、 分 位校对、 秒 位校对状态。不管是进入那种状态,按动SB2 皆可以使被调整位进行不进位增量加1 变化。各预置量设置完成后,系统将所有的设置存入RAM 中,按SB1 退出调整状态。上电后,系统自动进入计时状态,起始于 00 时 00 分。SB4 为年月日显示转换键,可使原来显示时分秒转换显示年月日。第三章 电路原理分析1. 显示原理电原理图见附图1。由6 个共阴极的数码管组成时、分、秒
12、的显示。P0 口的8 条数据线P0.0 至P0.7 分别与两个CD4511 译码的ABCD 口相接,P2 口的 P2.0 至P2.2 分别通过电阻R10 至R13 与VT1 至VT3 的基极相连接。这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位BCD显示代码,通过P2 口送出扫描选通代码轮流点亮LED1 至LED6,就会将要显示的数据在数码管中显示出来。从P0 口输出的代码是BCD 码,从P2 口输出的就是位选码。这是扫描显示原理。2 键盘及读数原理键盘是人与微机打交道的主要设备,按键的读取容易引起误动作。可采用软件去抖动的方法处理,软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动,这时触点的逻辑电平是不
13、稳定的,如不采取妥善处理的话,将引起按键命令错误或重复执行,在这里采用软件延时的方法来避开抖动,延时时间20ms.3 连击功能的实现按下某键时,对应的功能键解释程序得到执行,如操作者没有释放按键,则对应的功能会反复执行,好象连续执行,在这里我们采用软件延时250ms,当按键没释放则执行下一条对应程序。利用连击功能,能实现快速调时操作。第四章 程序设计思想和相关指令介绍本系统的主程序主要完成时间显示和定时输出判断功能。而年月日显示和各时间单元进位,时间设定时,调定时间设定时等功能全部在中断服务程序中完成。1数据与代码转换。由前述可知,从P2 口输出位选码,从P0 口输出段选码,LED 就会显示出
14、数字来。但P0口的输出的数据是要BCD 码,各存储单元存储的是二进制数,也就是和要显示出的字符表达的含义是不一致的。可见,将要显示的存储单元的数据直接送到P0 口去驱动LED 数码管显示是不能正确表达的,必须在系统内部将要显示的数据经过BCD 码行转换后,将各个单元数据的段选代码送入P0 口,给CD4511 译码后去驱动数码管显示。具体转换过程如下:我们先将要显示的数据装入累加器A 中,再将A 中的数据转换成高低两位的BCD 码,再放回A 中,然后将A 中的值输出。如:有一个单元存储了45 这样一位数,则需转换成四位的BCD 码:(0100)(0101)然后放入A 中。 A 中BCD 码,高位
15、四位代表4低四位代表5同时送给两个译码器中,译码后 45 字就在两个LED 中显示出来。2计时功能的实现与中断服务程序时间的运行依靠定时中断子程序对时钟单元数值进位调整来实现的。计数器T0 打开后,进入计时,满100 毫秒后,重装定时。中断一次,满一秒后秒进位,满60 秒后即为1 分钟,分钟单元进位,60 分到了后,时单元进位,24 小时满后,天单元进位。这样然后根据进率,得到年、月、日、时、分、秒存储单元的值,并经译码后,通过扫描程序送LED 中显示出来,实现时钟计时功能。累加是用指令INC 来实现的。进入中断服务程序以后,执行PUSH PSW 和PUSH A 将程序状态寄存器PSW 的内容
16、和累加器A 中的数据保存起来,这便是所谓的 保护现场 . 以保护现场和恢复现场时存取关键数据的存储区叫做堆栈。在软件的控制之下,堆栈可在片内RAM 中的任一区间设定,而堆栈的数据存取与一般的RAM 存取又有区别,对它的操作,要遵循 后进先出 的原则。3 时间控制功能与比较指令系统的另一功能就是实现对执行设备的定时开关控制,其主要控制思想是这样的:先将执行设备开启的时间和关闭时间置入RAM 某一单元,在计时主程序当中执行几条比较指令,如果当前计时时间与执行设备的设定开启时间相等,就执行一条 CLR 指令,将对应的那路P3 置为高电位,开启;如果当前计时时间与执行设备设定的关闭时间相等,就执行SE
17、TB对应的P3 置低电位,二极管截止。实现此控制功能用到的比较指令为CJNE A,#direct,rel,其转移条件是累加器A 中的值与立即数不等则转移。第五章:附录如图(1-1)实验设计电路如图(1-2):实验主程序流程图如图(1-3):定时中断程序流程图如图(1-4):调时功能流程图第六章:实验心得做了两周的课程设计,有很多的心得体会,有关于单片机方面的,更多的是关于人与人之间关系方面的。在这期间,我得到了很多同学的帮助。我本人对单片机也并不是很熟悉,学的东西好像它是它,我是我似的,理论联系不了实际。以前的汇编语言没学好,一开始的程序这块儿就要令我束手无策了。后来请教我们班的一个同学,每次
18、和他一起到试验室调试程序,看他边做边给我讲解。最后在计算机上调试成功,后来自己又抽空做了些拓展,完成了本程序。后来,我发现自己对单片机也有了很大兴趣,想暑假回家以后自己去买一些东西来做,再补一补汇编语言。最后说明自己对这门课程的感受,课堂教学考虑到大多数同学的需求,主要强调“基本”基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会,成为课堂教学的有益补充。第七章、致谢首先感谢王老师的指导,其次感谢师姐在模拟部分和数字去耦等方面的具体指导与帮助。这一次,虽然没有组队一个人“单枪匹马”的干,但在做的过程中得到了很多热心同学的帮助。这里只是具体说明其中几人的具
19、体帮助。感谢李志吉同学在模拟部分出现问题时与我一同检查电路并给予了有效的建议,虽然没查出什么问题,但还是估计花费了他个多小时的时间而且还影响了他的午饭时间。感谢李自勇同学在我整个电路焊接完毕后同我一道全面检查电路,大大方便了我和提高了这次课程设计的进度。感谢张国瑞同学在数字显示部分在“火烧眉毛”的情况下(马上就要验收了)帮助我检查和分析问题并实际解决了问题。参考文献1、 谢自美,电子线路设计、实验、测试 武汉:华中理工大学出版社,20002、 何书森、何华斌实用数字电路原理与设计速成福州:福建科学技术出版社,2000.63、 白驹衍, 单片计算机及应用北京:电子工业出版社, 1999.2程序设
20、计 SEC EQU 32H ;秒 即时时间 伪指令MIN EQU 31H ;分HOUR EQU 30H ;时DAY EQU 35H ;日MON EQU 34H ;月YEAR EQU 33H ;年MIN_1 EQU 41H ;分 定时器1 路、开存储单元HOUR_1 EQU 42H ;时DAY_1 EQU 43H ;MON_1 EQU 44H ;YEAR_1 EQU 45H ;MIN_11 EQU 40H ;分 定时器1 路、关存储单元HOUR_11 EQU 46H ;时DAY_11 EQU 47H ;日MON_11 EQU 48H ;月YEAR_11 EQU 49H ;年;*ORG 0000H
21、ljmp MAINORG 0003H ;中断转换显示年月日、INT0(SB4 键)LJMP SHOWORG 000BH ;计数中断 T0、方式1LJMP TIMEORG 0013HLJMP CHANGE; 调整时间、定时、INT1(SB0 键);-主程序ORG 0030HMAIN:;-初始化付值MOV YEAR , #02MOV MON , #05MOV DAY , #01MOV HOUR , #00MOV MIN , #00MOV SEC , #00CLR 40H ;定时单元1 路清零CLR 41HCLR 42HCLR 43HCLR 44HCLR 45HCLR 46HCLR 47HCLR 4
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