2928.D基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘 電子設(shè)計(jì)（代碼請(qǐng)聯(lián)系本人 ） 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書（ ）

1、1 1 引言引言 .2 2 1.1 編寫目的 .2 1.2 背景 .2 1.3 定義 .2 1.4 參考資料 .2 2 2 所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .2 2 3 3 模塊模塊 1 1（標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說明（標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說明.2 2 3.1 模塊描述 .3 3.2 功能 .3 3.3 性能 .3 3.4 輸人項(xiàng) .3 3.5 輸出項(xiàng) .3 3.6 算法 .3 3.7 流程邏輯 .3 3.8 接口 .3 3.9 存儲(chǔ)分配 .4 3.10 注釋設(shè)計(jì) .4 3.11 限制條件 .4 3.12 測(cè)試計(jì)劃 .4 3.13 尚未解決的問題 .4 4 4 模塊模塊 2 2（標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)說明（標(biāo)識(shí)符）設(shè)計(jì)

2、說明.4 4 詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書 引言 用單片機(jī)來設(shè)計(jì)數(shù)字鐘用單片機(jī)來設(shè)計(jì)數(shù)字鐘, , 軟件實(shí)現(xiàn)各種功能比較方便軟件實(shí)現(xiàn)各種功能比較方便. . 但因軟件的執(zhí)行需要一但因軟件的執(zhí)行需要一 定的時(shí)間定的時(shí)間, , 所以就會(huì)出現(xiàn)誤差所以就會(huì)出現(xiàn)誤差. . 對(duì)比實(shí)際的時(shí)鐘對(duì)比實(shí)際的時(shí)鐘, , 查找出誤差的來源查找出誤差的來源, , 并作出并作出 調(diào)整誤差的方法調(diào)整誤差的方法, , 使得誤差盡可能地小使得誤差盡可能地小, , 使得系統(tǒng)可以達(dá)到實(shí)際數(shù)字鐘的允許使得系統(tǒng)可以達(dá)到實(shí)際數(shù)字鐘的允許 誤差范圍內(nèi)。誤差范圍內(nèi)。 .1 編寫目的編寫目的 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字鐘精確度較高, 因?yàn)樵诔绦虻膱?zhí)行過

3、程中, 任何指令都 不影響定時(shí)器的正常計(jì)數(shù)。從而, 使數(shù)字鐘的精度僅僅取決于單片機(jī)的產(chǎn)生機(jī) 器周期電路和定時(shí)器硬件電路的精確度另外, 程序較為簡潔, 具有可靠性和較 好的可讀性。如果我們想將它應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制之中, 只要對(duì)上述程序和硬件電 路稍加修改, 便可以得到實(shí)時(shí)控制的實(shí)用系統(tǒng), 從而應(yīng)用到實(shí)際工作與生產(chǎn)中 去。 1.2 背景背景 說明：數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)方法有多種, 例如, 可用中小規(guī)模集成電路組成電子 鐘, 也可以利用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電 子鐘還可以利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有特點(diǎn), 其中, 利用 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活, 便于電子鐘

4、功能的擴(kuò)充, 精確度高等特點(diǎn)。 1.3 定義定義 單片機(jī)：將微處理器(cpu)、存儲(chǔ)器、i/o 接口電路和相應(yīng)實(shí)時(shí)控制器件集成在一塊芯 片上，稱其為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器普遍采用了 flash 技術(shù)，使得在線編程 isp 和在應(yīng)用中編程技術(shù) iap 得以實(shí)現(xiàn)。 這兩項(xiàng)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)的并口或串口對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序下載編程的，使單片機(jī)系統(tǒng) 遠(yuǎn)程調(diào)試、升級(jí)成為現(xiàn)實(shí)。iap 還可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)在應(yīng)用中的再編程，為儀器儀表的智能 化升級(jí)提供了重要的技術(shù)手段。 1.4 參考資料參考資料 1，胡漢才 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) 北京 清華大學(xué)出版社, 2，單片機(jī)仿真微機(jī)接口使用手冊(cè) 無錫達(dá)愛

5、思科教儀器廠 2數(shù)字鐘的工作原理 ）晶體振蕩器電路 晶體振蕩器是構(gòu)成數(shù)字式時(shí)鐘的核心，它保證了時(shí)鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。 圖3-2所示電路通過非門構(gòu)成的輸出為方波的數(shù)字式晶體振蕩電路，這 個(gè)電路中，非門與晶體、電容和電阻構(gòu)成晶體振蕩器電路， 實(shí)現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的近似于正弦波的波形轉(zhuǎn)換為較理想的方波。輸 出反饋電 阻為非門提供偏置，使電路工作于放大區(qū)域，即非門的功能近似 于一個(gè)高增益的反相放大器。電容、與晶體構(gòu)成一個(gè)諧振型網(wǎng)絡(luò)，完 成對(duì)振蕩頻率的控制功能，同時(shí)提供了一個(gè)度相移，從而和非門構(gòu)成一 個(gè)正反饋網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了振蕩器的功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性及準(zhǔn)確 性，從而保證了輸出頻率的穩(wěn)定

6、和準(zhǔn)確。 晶體xtal的頻率選為32768hz。該元件專為數(shù)字鐘電路而設(shè)計(jì)，其頻率較低，有 利于減少分頻器級(jí)數(shù)。 從有關(guān)手冊(cè)中，可查得c1、c2均為30pf。當(dāng)要求頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度更高時(shí)， 還可接入校正電容并采取溫度補(bǔ)償措施。 由于cmos電路的輸入阻抗極高，因此反饋電阻r1可選為10m。較高的反饋電阻 有利于提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。 非門電路可選74hc00。 圖3-2 coms晶體振蕩器 ）分頻器電路 通常，數(shù)字鐘的晶體振蕩器輸出頻率較高，為了得到z的秒信號(hào)輸入，需要 對(duì)振蕩器的輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。 通常實(shí)現(xiàn)分頻器的電路是計(jì)數(shù)器電路，一般采用多級(jí)進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。例 如，將z的振蕩信號(hào)分頻為

7、z的分頻倍數(shù)為 （），即實(shí)現(xiàn)該分頻功能的計(jì)數(shù)器相當(dāng)于極進(jìn)制計(jì)數(shù) 器。常用的進(jìn)制計(jì)數(shù)器有等。 系統(tǒng)原理分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到89 c52 單片機(jī)的部分功能: 包括內(nèi)部定時(shí)器, 鍵盤擴(kuò)展, 程序中斷, 串口通信等. 用一個(gè)四聯(lián)體的共陰極 八段顯示器, 可通過一個(gè)輸入輸出口作為顯示器數(shù)據(jù)發(fā)送端; 另一個(gè)輸入輸 出口的四位作為顯示器各位的片選信號(hào), 另四位作為鍵盤擴(kuò)展口使用. 采用一 個(gè)頻率為11. 059 2mhz的晶振構(gòu)成時(shí)鐘電路. 系統(tǒng)原理如 2軟件實(shí)現(xiàn)與流程 2 2. 1 1主程序主程序 由于系統(tǒng)的主要功能都是由程序中斷來完成的, 主程序基本上沒什么事可做, 但因鍵盤掃描是通過程序查詢的方式實(shí)現(xiàn)

8、的, 所以主程序只循環(huán)掃描鍵盤. 主 程序流程圖如圖2 所示. 2 2. 2 2定時(shí)和串口程序定時(shí)和串口程序 定時(shí)和串口都是中斷響應(yīng)程序, 它們的調(diào)用 都是系統(tǒng)執(zhí)行過程中采用中斷事件觸發(fā)產(chǎn)生(中斷部分處理如圖3 所示). 定時(shí) 中斷是周期性發(fā)生的, 而串口中斷則須串口有數(shù)據(jù)傳輸才發(fā)生中斷 1, 2 . 定時(shí)程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心代碼, 這段代碼不光涉及到顯示, 還涉及到系統(tǒng)計(jì) 時(shí), 這段代碼的優(yōu)劣關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性, 后面還將詳細(xì)討論. 為初步減 小系統(tǒng)誤差, 置定時(shí)初值一定要在程序開始就設(shè)置. 2 2. 3 3數(shù)據(jù)的顯示與刷新數(shù)據(jù)的顯示與刷新 更新顯示器涉及到兩個(gè)操作: 發(fā)數(shù)據(jù)和改片選信號(hào)

9、. 但實(shí)踐發(fā)現(xiàn), 代碼中無論 是先改片選信號(hào)還是先發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào), 都會(huì)出現(xiàn)重影(即相鄰兩位顯示差不多) 這 也是動(dòng)態(tài)掃描引起的. 證明先發(fā)片選, 則前一位的數(shù)據(jù)會(huì)在下一位顯示一段時(shí) 間; 先發(fā)數(shù)據(jù), 則后一位的數(shù)據(jù)會(huì)在前一位顯示一段時(shí)間, 因而出現(xiàn)重影. 解 決這個(gè)問題的辦法是先進(jìn)行 一個(gè)消影操作, 然后再發(fā)片選, 最后發(fā)數(shù)據(jù). 這樣就能很好地解決了重影問題. 這樣做的關(guān)鍵在于,在極短的一段時(shí)間內(nèi)讓顯示器都不亮, 等一切準(zhǔn)備工作都做 好了以后再發(fā)數(shù)據(jù), 只要顯示頻率足夠快, 是看不出顯示器有閃爍的(程序用定 時(shí)中斷頻率作為顯示更新頻率, 在表1 中, 只有當(dāng)更新率100 hz 時(shí), 才發(fā)現(xiàn) 顯示

10、器有閃爍). 這段顯示程序代碼如下. p1= 0 x00; 消影 p2= 選擇選擇; 發(fā)片選信號(hào) codetmp= acode echoarray選擇 ; 如果(選擇= = 2 p1= codetmp; 發(fā)數(shù)據(jù) 選擇= + + 選擇% 4; 片選計(jì)數(shù)器下移 表表1 1系統(tǒng)時(shí)間校正測(cè)試數(shù)據(jù)系統(tǒng)時(shí)間校正測(cè)試數(shù)據(jù) 定時(shí)中斷 頻率k 次s- 1 pc 標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)長 m in 系統(tǒng)計(jì)時(shí) (初值為 00: 00: 00) 誤差 $ ts 備注 100 10 00: 09: 58 - 2 顯示器有閃爍 200 10 00: 09: 57 - 3 400 10 00: 09: 55 - 5 800 10 00:

11、 09: 49 - 11 1 600 10 00: 09: 39 - 21 3 200 10 00: 09: 18 - 42 3 200 20 00: 18: 38 - 82 顯示器無閃爍 3 200 30 00: 27: 57 - 123 3 200 60 00: 55: 54 - 246 3 200 120 01: 51: 46 - 494 3 200 180 02: 47: 38 - 742 3 200 240 03: 43: 31 - 989 3 200 300 04: 39: 24 - 1 224 鍵盤響應(yīng)程序鍵盤響應(yīng)程序 鍵盤處理程序流程相對(duì)簡單, 只是簡單的判鍵與處理. 這里不再給出流程圖. 所謂鍵盤消抖就是一次按鍵的多次響應(yīng)問題. 當(dāng)然, 一般一次按鍵只須響應(yīng)一 次, 但有的時(shí)候需要多次響應(yīng), 如系統(tǒng)進(jìn)入修改模式, 數(shù)字的增減. 當(dāng)出現(xiàn)這 種問題時(shí),用戶的一次擊鍵是作為一次還是多次處理, 必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn). 程序中 用到了一個(gè)標(biāo)志位, 相當(dāng)于中斷系統(tǒng)的中斷標(biāo)志. 當(dāng)用戶按下鍵時(shí), 標(biāo)志清零, 松開鍵時(shí), 標(biāo)志恢復(fù); 鍵按下超過一定時(shí)間(靠一掃描計(jì)數(shù)器判定) 后, 恢復(fù)標(biāo) 志, 則經(jīng)過一定的時(shí)間延