《單片機》課程設(shè)計報告數(shù)字時鐘課程設(shè)計

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1、 《單片機》課程設(shè)計報告 題 目：數(shù)字時鐘課程設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 系 別：物理與電子信息系 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級：07電氣（2） 指導(dǎo)老師： 摘要： 2 關(guān)鍵詞： 2 一、前言 2 二、方案設(shè)計與論證 4 1設(shè)計內(nèi)容： 4 2設(shè)計方案： 4 三、系統(tǒng)框圖 4 四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5 1、時鐘電路設(shè)計 5 2、報時電路 6 3、LCD顯示電路 6 4、復(fù)位電路

2、 8 5、校時電路 8 五、系統(tǒng)軟件設(shè)計 9 1、設(shè)計內(nèi)容 9 2程序流程圖 10 六、總原理圖 12 七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法 13 1、硬件調(diào)試 13 2、軟件調(diào)試 13 八、設(shè)計總結(jié)和心得 13 參考文獻(xiàn) 14 附錄A：設(shè)計所用到的器件清單 15 附錄B：電路PCB圖 16 單片機數(shù)字時鐘設(shè)計 摘要： 單片機自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高、價格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點，

3、在我國，單片機已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機電一體化設(shè)備等各個方面。 這次課程設(shè)計通過對它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以STC89C52芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計了一個簡易的電子時鐘，它由5V直流電源供電，通過液晶顯示器（LCD1602A）能夠準(zhǔn)確顯示時間，調(diào)整時間，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計、開發(fā)軟、硬件的能力。 關(guān)鍵詞： STC89C52 單片機 LCD 1602A 一、前言 時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。 現(xiàn)今，高精度的計時工具大多數(shù)都使

4、用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時，分，秒顯示時間的功能，還可以進(jìn)行時和分的校對，片選的靈活性好。 時鐘電路在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，時鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時時鐘，即定時時間，它通常有兩種實現(xiàn)方法：一是

5、用軟件實現(xiàn)，即用單片機內(nèi)部的可編程定時/計數(shù)器來實現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時間精度要求不高的場合；二是用專門的時鐘芯片實現(xiàn)，在對時間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。 本文主要介紹用單片機內(nèi)部的定時/計數(shù)器來實現(xiàn)電子時鐘的方法，本設(shè)計由單片機STC89C52芯片和液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機電子時鐘。 二、方案設(shè)計與論證 1設(shè)計內(nèi)容： 基本功能（必選） （1）準(zhǔn)確計時，以數(shù)字形式顯示時、分、秒的時間。 （2）小時以24小時計時形式，分秒計時為60進(jìn)位。 （3）校

6、正時間功能（即調(diào)整時間） （4）總結(jié)檢驗電路設(shè)計結(jié)果 擴(kuò)展功能（可選） （1）鬧鐘功能。 （2）整點報時。 2設(shè)計方案： 整個系統(tǒng)用單片機為中央控制器，有單片機執(zhí)行采集時鐘芯片的時間信號并通過顯示模塊來輸出信號以及相關(guān)的控制功能。時鐘芯片產(chǎn)生時鐘信號，利用單片機的I/O口傳給單片機；并通過I/O口實現(xiàn)LCD的顯示。系統(tǒng)設(shè)有4個按鍵可以對時間年、月、日進(jìn)行調(diào)整，還可以設(shè)置鬧鐘。還有一個按鍵是用來復(fù)位的。 方案一：采用LED數(shù)碼管顯示，顯示較為清楚，但是由于設(shè)計要求時鐘功能比較重要，因此，如果用LED進(jìn)行顯示會使得硬件電路較為復(fù)雜，且在軟件上實現(xiàn)也較難，為實現(xiàn)功能帶來了一定的困難

7、。 方案二：采用LCD，電路比較簡單且在軟件設(shè)計上也相對簡單，具有低功耗功能，能夠滿足設(shè)計最優(yōu)的要求。 因此，此次設(shè)計我采用的顯示模塊是LCD顯示。 三、系統(tǒng)框圖 數(shù)字時鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展功能電路兩主題組成。 四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1、時鐘電路設(shè)計 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)的，有條不紊的一拍一拍的工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的的速度，時鐘電路也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路設(shè)計如下圖： 2、報時電路 報時電路有2個電阻、一個PNP和一個蜂鳴器組成，其

8、功能是整點報時，其電路圖如下： 3、LCD顯示電路 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示部件了。 1602A可以顯示2行16個字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。其各引腳功能見下表： 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 1 Vcc 電源地 2 Vdd +5V邏輯電源 3 V0 液晶驅(qū)動電源 4 RS 輸入 寄存器選擇1數(shù)據(jù)；0指令 5 R/W 輸入 讀寫操作選擇1讀；0寫 6 E

9、 輸入 使能信號 7 D0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（LSB） 8 D1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 D2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 D3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 D4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 D5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 D6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 D7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（MSB） *15 E1 輸入 上下兩行使能信號 *16 E2 輸入 上下兩行使能信號 LCD與單片機的原理圖如下圖： 4、復(fù)位電路 STC89C52單片機的復(fù)位是由外部復(fù)位電路來實現(xiàn)。復(fù)位引腳RST接一個電容到VCC，接一個電阻到地，就構(gòu)成了上電復(fù)位電

10、路。為了控制方便在接一個電阻和一個按鈕開關(guān)到VCC。其電路圖如下： 5、校時電路 4個按鍵分別接到單片機的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口.其功能如下： P1.0口:表示功能移位鍵，鍵位選擇要調(diào)整的時十位、時個位、分十位或分個位。 P1.1口：表示數(shù)字“+”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字加1。 P1.2口：表示數(shù)字“-”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字減1。 P1.3口：表示退出校時。 其電路圖如下： 五、系統(tǒng)軟件設(shè)計 1、設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計的軟件程序包括主程序、中斷子程序、鬧鐘設(shè)定子程序、時鐘顯示子程序以及延時子程序等。 本設(shè)計有由四個按鈕組成的小鍵盤，這些案

11、件可以任意改變當(dāng)前狀態(tài)。按功能移位鍵一次，表示當(dāng)前要校對小時的十位；按第二次，表示當(dāng)前校對的是小時個位；按第三次，表示當(dāng)前校對的是分鐘的十位；按第四次，表示當(dāng)前校對的是分鐘的個位；按下數(shù)字“+”鍵或數(shù)字“-”鍵可在當(dāng)前校隊的數(shù)字上相應(yīng)加1或減1。 系統(tǒng)軟件采用Ｃ語言編寫。時鐘最小計時單位是秒，使用定時器的方式１，把定時器的定時時間定為50ms。這樣，計數(shù)溢出20次即可得到時鐘的最小計時單位：秒。計數(shù)20次可以用軟件實現(xiàn)。秒計時是采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累積，計滿20次，即得到秒計時?！懊搿眴卧嫕M60，“分”單元內(nèi)容加1；“分”單元計滿60，“時”單元內(nèi)容加1, “時”單元計滿24，則將時

12、、分、秒的內(nèi)容全部清零。 時鐘程序設(shè)計步驟： （1）選擇工作方式，計算初值； （2）采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計； （3）從秒——分——時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)的； （4）主程序：主要進(jìn)行定時器/計數(shù)器的初始化編程。 （5）中斷服務(wù)程序：進(jìn)行計時操作； （6）加1子程序：用于完成對時、分、秒的加操作。 2程序流程圖 主程序開始 到1秒 設(shè)定定時器常數(shù),開中斷 顯示時間 T0中斷 現(xiàn)場保護(hù) 重裝定時器初值 恢復(fù)現(xiàn)場 秒值加一 分加一 秒緩沖單元清零 分緩沖單元清零 時加一 時緩沖單元

13、清零 。。類推。。 結(jié)束 60分否？ 24否？ 20次？ 秒60？ N N N N 六、總原理圖 此次單片機數(shù)字時鐘的設(shè)計采用STC89C52為主控制芯片，并有起定時器提供時鐘，利用LCD進(jìn)行顯示，由復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位，有4個按鈕來調(diào)整時間，還有整點報時功能。下圖為此次設(shè)計的總原理圖： 如上圖所示，該設(shè)計把時鐘信號顯示在液晶顯示器上，不僅結(jié)構(gòu)簡單清晰可見，而且省電也容易控制。數(shù)據(jù)的傳輸通過P0口進(jìn)行控制，液晶顯示的的灰度通過滑動變阻器來調(diào)節(jié)。 七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及

14、解決方法 1、硬件調(diào)試 在調(diào)試過程中出現(xiàn)了2個問題：一是出現(xiàn)虛焊的地方較多；二是液晶顯示器不顯示，經(jīng)檢查時活動變阻器接反了。解決方法：用萬用表測試，把虛焊的地方再焊好，接正滑動變阻器。 2、軟件調(diào)試 在剛開始，顯示程序不會寫，因為是第一次用液晶顯示器。經(jīng)過查閱相關(guān)的資料和問一些懂得的同學(xué)才把程序調(diào)好。 八、設(shè)計總結(jié)和心得 這次課程設(shè)計是我第二次將所學(xué)的知識綜合應(yīng)用到實際當(dāng)中去的，在此次數(shù)字鐘設(shè)計過程中，我更進(jìn)一步的熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理和其使用方法。雖然在整個設(shè)計過程中遇到了很多問題，但是通過我自己的思考和查看相關(guān)的資料都解決了。 這次課程設(shè)計鍛煉了我獨立思考問題

15、和通過查看相關(guān)資料來解決問題的能力，也教會我在以后的學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中要養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、耐心的工作態(tài)度，遇到困難要主動出擊，而不是坐著等別人給自己指導(dǎo)。 雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計，但通過這次課程設(shè)計我們了解了課程設(shè)計的一般步驟，和設(shè)計中應(yīng)注意的問題。設(shè)計本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時的態(tài)度和處理事情的能力。 參考文獻(xiàn) 1.姜志海 《單片機原理及應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社 2．土豆網(wǎng) 附錄A：設(shè)計所用到的器件清單 器件型號 參考表示 封裝 1k R1 AXIAL0.3 5.1K R

16、6 AXIAL0.3 5.1K R5 AXIAL0.3 12M Y1 XTAL1 50K RP KETIAO 51P C2 RAD0.1 51P C1 RAD0.1 300 R2 AXIAL0.3 8052 U1 DIP40 C3 22u RAD0.2 CON2 J2 SIP2 CON9 J4 SIP9 CON16 J1 SIP16 PNP Q1 TO-92A SPEAKER LS1 LABA SW-SPST S6 KAIGUAN 附錄B：電路PCB圖 ut2ApOdfXXc02GyBKsKC

17、Ww97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09

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