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文檔簡介
1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)設(shè)計(論文)題目: 定時控制電子鐘 系 別: 汽車與電氣工程系 1專 業(yè): 計算機控制技術(shù) 1班 級: 1姓 名: 1學 號:指導(dǎo)教師: 完成時間:摘要計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐,但是它畢竟體積大。單片機在這種情況下誕生了。截止今日,單片機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展,縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域,從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機上各種儀表的控制,從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡、電子寵物等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此,單片機的學習、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算
2、機應(yīng)用與智能化控制的科學家、工程師了。單片計算機即單片微型計算機。(single-chip microcomputer ),是集合cpu ,ram ,rom ,定時,計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小,成本低,功能強,廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。這次畢業(yè)設(shè)計通過對它的學習,應(yīng)用,從而達到學習、設(shè)計、開發(fā)軟、硬的能力。其特性如下:1.時間精密準確,具有極高的時間精度,一個月的誤差不超過1分鐘,比舊款普通時鐘有極大提高。2.低耗電。3.具有極強的抗干擾能力本文通過對一個基于單片機的能實現(xiàn)8路定時,鬧鐘等功能的多功能電子時鐘的設(shè)計學
3、習,詳細介紹了單片機應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示,鍵盤掃描原理,單片機的定時中斷原理。從而達到學習、了解單片機相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。本文介紹了一款基于at89s51單片機數(shù)字鐘的設(shè)計,通過多功能數(shù)字鐘的設(shè)計思路,詳細敘述了系統(tǒng)硬件、軟件的具體實現(xiàn)過程。論文重點闡述了數(shù)字鐘硬件中mcu模塊、語音模塊、時鐘模塊和相關(guān)控制模塊等的模塊化設(shè)計與制作;軟件同樣采用模塊化的設(shè)計,包括中斷模塊、鬧鐘模塊、時間調(diào)整模塊設(shè)計,并采用簡單流通性強的mov語言編寫實現(xiàn)。本設(shè)計實現(xiàn)了時間與鬧鐘的修改功能和星期的顯示功能。并且通過對比實際的時鐘,查找出了誤差的來源,確定了調(diào)整誤差的方法,盡可能的減少誤差,使得系統(tǒng)可以達到實際
4、數(shù)字鐘的允許誤差范圍內(nèi)。文章后附有電路原理圖、pcb板圖和程序清單,以供讀者參考。因水平有限,難免有疏落不足之處,敬請老師和同學能給與批評指正。關(guān)鍵詞:單片機、顯示器、電源目錄摘要 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2關(guān)鍵詞- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2第1章:引言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4第2章:設(shè)計目的及主要性能指標2.1:設(shè)計目的- - - - - - - - - - - - - - -
5、 - -5 2.2:主要性能指標- - - - - - - - - - - - - -5第3章:使用說明- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6第4章:方案論證 4.1:用jk觸發(fā)器組成的電子鐘- - - - - - - - - - 7 4.2:用單片機組成的電子鐘 - - - - - - - - - - 8第5章:基本原理第6章:基本元器件介紹6.1:at89c51介紹 6.2:led數(shù)碼管簡介第7章:硬件設(shè)計 7.1:8031最小系統(tǒng) 7.2:顯示部分 7.3:鍵盤部分 7.4:電源部分 7.5:精度第8章:軟件設(shè)計 8.1:程序框圖 8.1.1:
6、主程序框圖 8.1.2:初始化程序框圖 8.1.3 :顯示程序框圖 8.1.4:按鍵程序框圖 8.1.5:加一子程序框圖 8.1.6:定時中斷服務(wù)子程序框圖 8.1.7 :定時比較子程序框圖 8.2:rom分配表 8.3:程序清單第1章:引言定時控制電子鐘是用現(xiàn)今較流行的at89c51單片機設(shè)計而成,具有精度高、性能好、穩(wěn)定性可靠、顯示清晰、使用方便等特點。只要四個按鍵,就能滿足你的工作、生活的需要??蓮V泛應(yīng)用于工廠、賓館、商店、社會服務(wù)等每個家庭。單片原理及應(yīng)用是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強的學科,實踐教學是它的一個極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試,都離不開實驗教學。
7、如果不在切實認真地抓好學生的實踐技能的鍛煉上下功夫,單憑課堂理論課學習,勢必出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)的局面。任隨書本上把單片機技術(shù)介紹得多么重要、多么實用多么好用,同學們?nèi)匀粫械侥侵皇强罩袠情w,離自己十分遙遠,或者會感到對它失去興趣,或者會感到它高深莫測無從下手,這些情況都會令課堂教學的效果大打折扣。通過完成一個涉及mcs51單片機都種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設(shè)計與編程應(yīng)用,使學生不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來,而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識,同時在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高
8、,為今后能夠獨立進行某些單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。該電子時鐘不但具有定時作用還有溫度采集作用。定時部分可以顯示時、分、秒,而且用按鍵還可以實現(xiàn)時間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定。溫度采集部分實現(xiàn)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集。在上一學期進行的eda課程設(shè)計中,同學們完成了單片機數(shù)據(jù)采集與定時系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。本次綜合實踐是在此基礎(chǔ)上,焊接制作電路板,完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計與調(diào)試。待仿真成功后,再將程序燒寫入單片機中。通過該課程設(shè)計,使我們對mcs-51系列單片機有一個全面的了解,對單片機的開發(fā)、應(yīng)用全過程的都很好的鍛煉,鞏固了所學的知識第2章:設(shè)計目的及主要性能指標2.1、設(shè)計目的本次設(shè)計的目的就是
9、讓同學們在理論學習的基礎(chǔ)上,通過完成一個涉及mcs51單片機都種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設(shè)計與編程應(yīng)用,使學生不但能夠?qū)⒄n堂上學到的理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來,而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識,同時在軟件編程、排版調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高,為今后能夠獨立進行某些單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計工作打下一定的基礎(chǔ)。2.2主要性能指標1) 顯示星期、時、分、秒。精度0.5秒/天。2) 具有8路定時功能,定時時間到,控制繼電器動作。3) 定時方式受人工控制,即不需要報時或定時時可操作按鍵予以消除。4) 電源220v1
10、05) 功耗2.5w第3章:使用說明1.接通電源,按下“ret”鍵,屏幕顯示初始值。2.按動“選位”鍵,被選中的單元有閃爍現(xiàn)象,這時可以按“修改”鍵進行調(diào)整.連續(xù)按“選位”鍵后,其他單元依次循環(huán)閃爍。3.當某一單元出現(xiàn)閃爍后,按動“修改”鍵,該單位內(nèi)容加1。4當需要預(yù)置定時值時,按一下“定時”鍵,原“星期”顯示為“定時時段號”這時顯示的時間已經(jīng)不是當時的時間,而是定時的時間,為未調(diào)整前,所有時段的時間都默認為“0:00”。定時的設(shè)置方法與時間的設(shè)置方法一樣。5.在任何狀態(tài)下,按動“運行”鍵,該儀器恢復(fù)顯示當前的時間。第4章:方案論證根據(jù)技術(shù)指標的要求,實現(xiàn)電子鐘的設(shè)計可通過多種方案,如純模擬電
11、路,中規(guī)模數(shù)字集成電路,大規(guī)模數(shù)字集成電路或單片機的集成器件。下面通過分析來決定使用哪種方案。采用jk觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字鐘jk觸發(fā)器是以純模擬電路設(shè)計而成,其元器件簡單,要想構(gòu)成數(shù)字鐘,首先應(yīng)有一個能自動產(chǎn)生穩(wěn)定的標準時間脈沖信號的信號源,還需要有一個使高頻脈沖信號變成適合于即使的低頻脈沖信號的分頻器電路,即頻率為1hz的“秒脈沖”信號。經(jīng)過分頻器輸出的秒脈沖信號到計數(shù)器中進行計數(shù)。計數(shù)器通過jk觸發(fā)器來完成及控制修改電路,最后通過驅(qū)動顯示電路來顯示時間。分頻器它能將高頻脈沖變換為低頻脈沖,由觸發(fā)器以及計數(shù)器來完成,由于一個觸發(fā)器就是一個二分頻,n個觸發(fā)器就是個分頻器,如果用計數(shù)器作為分頻器,就
12、要按進制數(shù)進行分頻。如m進制計數(shù)器就為m分頻器下圖為石英晶體振蕩器的原理圖下圖為用jk觸發(fā)器或計數(shù)器作為分頻器的方框圖但用jk觸發(fā)器來實現(xiàn)電子鐘時,雖然所需的元器件簡單,但組合連接比較復(fù)雜,設(shè)計不方便,在作硬件時不好焊接,容易出錯,故不推薦使用。還有其他的方法如中規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路,它們的成本較高,本著經(jīng)濟、可靠、體積小,功能擴展方便并具有先進性的基本原則,我們應(yīng)該選用當今最流行的、已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的器件-ms-51 8031或at89c51單片微型計算機為核心方案的基本設(shè)計思想,使得本設(shè)計滿足基本要求,即技術(shù)新,先進性,體積小,精度高,功能擴展方便,成本方案較低。下面是8051單片機
13、的一些特點:ms51系列單片機無論在片內(nèi)ram容量,i/o接口的功能,種類和數(shù)量上,還是在系統(tǒng)的擴展功能,指令系統(tǒng)cpu的處理方式等方面,和早期產(chǎn)品相比都大大的得到提高,尤其是對于實時編程控制有突出的優(yōu)點,它是控制型應(yīng)用領(lǐng)域中最理想的8位微型計算機,已得到廣泛應(yīng)用。下一章將詳細介紹此類單片機的特性。第5章:基本原理定時控制電子鐘的設(shè)計主要有硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分:硬件設(shè)計包括了at89s51的最小系統(tǒng),電源部分,顯示部分,鍵盤部分,功率放大部分。軟件設(shè)計其實是在結(jié)合硬件的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)規(guī)定的技術(shù)指標。是通過內(nèi)部的定時器來完成時間的計數(shù)及顯示的。其精度主要取決于單片機本身的晶振頻率的精度。定時
14、控制則通過時鐘不間斷的和設(shè)定的時間進行比較,當兩者相同時,則控制輸出,使得對應(yīng)的繼電器動作。其中最小系統(tǒng),電源等相關(guān)介紹將在第七章做詳細介紹。在此不多加重復(fù)敘述。第6章:基本元器件介紹6.1:at89c51介紹微型計算機的基本組成有三部分,即中央處理器cpu (通常包括運算器和控制器)+存儲器+輸入/輸出 (i/o) 接口。若將組成計算機的基本部件集成在一塊芯片上,則俗稱為單片微機。 80c51內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括中央處理器cpu (算術(shù)邏輯部件 alu、控制器等) 、只讀存儲器 rom、 隨機存取存儲器ram、定時器/計數(shù)器、并行 i/o口 p0p3、串行口、中斷系統(tǒng)以及定時控制邏輯電路等。1.
15、中央處理器 單片微機中的中央處理器(cpu)是單片微機的核心,主要完成運算和控制功能,又增設(shè)了“面向控制”的處理功能,增強了實時性。2. 程序存儲器 根據(jù)內(nèi)部是否帶有程序存儲器而形成三種型號:內(nèi)部沒有程序存儲器的稱80c31,內(nèi)部帶rom的稱80c51,內(nèi)部以eprom代替rom的稱87c51。目前單片微機的程序存儲器有以下幾種結(jié)構(gòu)形式: 片內(nèi)只讀存儲器片內(nèi)掩膜rom的特點是程序必須在制作單片微機時寫入。 片內(nèi)可編程的rom 。 可直接由用戶進行編程 紫外線可擦除型romeprom型單片微機 (如87c51)。eprom需用紫外線擦除,必須脫機固化,不能在線改寫。 電可擦除型romeeprom
16、,稱為flash單片微機 (如89c51)。eprom和eeprom都是可以多次擦除和編程的,或稱mtp的rom。otp的 rom,僅允許用戶一次編程。 片外只讀存儲器 利用單片微機的并行擴展技術(shù)可以外擴片外只讀存儲器。3. 數(shù)據(jù)存儲器(ram) 在單片微機中,用隨機存取存儲器(ram)來存儲程序在運行期間的工作變量和數(shù)據(jù),所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。在單片微機中,常把寄存器(如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆棧等)在邏輯上劃分在片內(nèi)ram空間中,所以可將單片微機內(nèi)部ram看成是寄存器堆,有利于提高運行速度。當內(nèi)部ram容量不夠時,還可通過串行總線或并行總線外擴數(shù)據(jù)存儲器。4. 并行i/o口單片微機往往
17、提供了許多功能強、使用靈活的并行輸入/輸出引腳,用于檢測與控制。有些i/o引腳還具有多種功能,比如可以作為數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)線、地址總線的地址線、控制總線的控制線等。單片微機i/o引腳的驅(qū)動能力也逐漸增大,甚至可以直接驅(qū)動外擴的led顯示器。 5. 串行i/o口 目前高檔8位單片微機均設(shè)置了全雙工串行i/o口,用以實現(xiàn)與某些終端設(shè)備進行串行通信,或者和一些特殊功能的器件相連的能力,甚至用多個單片微機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)。隨著應(yīng)用的拓寬,有些型號的單片微機內(nèi)部還包含有二個串行i/o口。 6. 定時器/計數(shù)器 在單片微機的實際應(yīng)用中,往往需要精確的定時,或者需對外部事件進行計數(shù)。為了減少軟件開銷和提高單片
18、微機的實時控制能力,因而均在單片微機內(nèi)部設(shè)置定時器/計數(shù)器電路。80c51共有二個16位的定時器/計數(shù)器,80c52則有三個16位的定時器/計數(shù)器。 7. 中斷系統(tǒng)80c51單片微機的中斷功能較強,具有內(nèi)、外共五個中斷源,二個中斷優(yōu)先級。8定時電路及元件計算機的整個工作是在時鐘信號的驅(qū)動下,按照嚴格的時序有規(guī)律地一個節(jié)拍一個節(jié)拍地執(zhí)行各種操作。單片微機內(nèi)部設(shè)有定時電路,只需外接振蕩元件即可工作。外接振蕩元件一般選用晶體振蕩器,或用價廉的rc振蕩器,也可用外部時鐘源,作為振蕩元件。近來有的單片微機將振蕩元件也集成在芯片內(nèi)部。按引腳的功能可分為三部分 :1. 電源和晶振:vcc運行和程序校驗時接電
19、源正端。 vss接地。 xtal1輸入到單片微機內(nèi)部振蕩器的反相放大器。當采用外部振蕩器時,對單片微機, 此引腳應(yīng)接地;對chmos單片微機,此引腳作驅(qū)動端。xtal2反相放大器的輸出,輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。當采用外部振蕩器時,xtal2接收振蕩器信號。2. i/o: 共4個口,32根i/o線。 p08位、漏極開路的雙向i/o口。當使用片外存儲器(rom及ram)時,作低八位地址和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用。p0口(作為總線時)能驅(qū)動 8個 lsttl負載。p18位、準雙向i/o 口。在編程/校驗期間,用做輸入低位字節(jié)地址。p1口可以驅(qū)動 4個 lsttl負載。 對于80c52,p1.0t2,是定時器2
20、的計數(shù)輸入端;p1.1t2ex,是定時器2的外部輸入端。讀兩個特殊引腳的輸出鎖存器時應(yīng)由程序置1。p28位、準雙向i/o口。 當使用片外存儲器(rom及ram)時,輸出高8位地址。在編程/校驗期間,接收高位字節(jié)地址。p2口可以驅(qū)動4個lsttl負載。p38位、準雙向i/o口,具有內(nèi)部上拉電路。 p3提供各種替代功能。在提供這些功能時,其輸出鎖存器應(yīng)由程序置 1。p3口可以輸入/輸出4個lsttl負載。 串行口: p30rxd 串行輸入口。 p31txd 串行輸出口。 中斷口: p32 外部中斷0輸入。 p33 外部中斷1輸入。 定時器計數(shù)器: p34定時器/計數(shù)器t0 的外部輸入。 p35定時
21、器/計數(shù)器t1的外部輸入。 數(shù)據(jù)存儲器選通: p36wr 低電平有效,輸出,片外存儲器寫選通。 p37 rd 低電平有效,輸出,片外存儲器讀選通。3. 控制線:共4根。 rst復(fù)位輸入信號,高電平有效。在振蕩器工作時,在rst上作用兩個機器周期以上的高電平,將器件復(fù)位。 ea /vpp片外程序存儲器訪問允許信號,低電平有效。ea=1,選擇片內(nèi)程序存儲器(80c51為4kb,80c52為8kb) ;ea=0,則程序存儲器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲器。使用80c31時,必須接地,使用8751編程時,施加 21v的編程電壓。ale/prog地址鎖存允許信號,輸出。在訪問片外存儲器或i/o時,
22、用于鎖存低八位地址,以實現(xiàn)低八位地址與數(shù)據(jù)的隔離。由于ale以 1/6的振蕩頻率固定速率輸出,可作為對外輸出的時鐘或用作外部定時脈沖。在eprom編程期間,作輸入。輸入編程脈沖(prog)。ale可以驅(qū)動8個lsttl負載。psen片外程序存儲器讀選通信號,低電平有效。在從片外程序存儲器取指期間,在每個機器周期中,當有效時,程序存儲器的內(nèi)容被送上 p0口(數(shù)據(jù)總線)??梢则?qū)動 8個lsttl負載。6.2:led數(shù)碼管簡介led數(shù)碼管(led segment displays)是由多個發(fā)光二極管封在在一起組成“8”字型的器件,引線已在內(nèi)部連接完成,只需引出它們的各個筆劃,公共電極。led數(shù)碼管常
23、用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點,還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位,1,2,3,4,5,6,8,10位等等.,led數(shù)碼管根據(jù)led的接法不同分為共陰和共陽兩類,了解led的這些特性,對編程是很重要的,因為不同類型的數(shù)碼管,除了它們的硬件電路有差異外,編程方法也是不同的。右圖是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路,它們的發(fā)光原理是一樣的,只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅,綠,藍,黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表,時鐘,車站,家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色,功耗,亮度,波長等。下頁將介紹常用led數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片圖1 這是一個7段兩位帶小數(shù)點 10引腳的led數(shù)碼管圖2引腳定義
24、 每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 dp是小數(shù)點led數(shù)碼管要正常顯示,就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼,從而顯示出我們要的數(shù)位,因此根據(jù)led數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同,可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 a、靜態(tài)顯示驅(qū)動: 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的i/o埠進行驅(qū)動,或者使用如bcd碼二-十進位解碼器解碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單,顯示亮度高,缺點是占用i/o埠多,如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5840根i/o埠來驅(qū)動,要知道一個89s51單片機可用的i/o埠才32個呢。故實際應(yīng)用時必須增加解碼驅(qū)動器進行驅(qū)動,增加了硬體電路的復(fù)雜性。 b、動態(tài)顯
25、示驅(qū)動: 數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一,動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起,另外為每個數(shù)碼管的公共極com增加位元選通控制電路,位元選通由各自獨立的i/o線控制,當單片機輸出字形碼時,所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼,但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形,取決于單片機對位元選通com端電路的控制,所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開,該位元就顯示出字形,沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 透過分時輪流控制各個led數(shù)碼管的com端,就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示,這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中,每位元數(shù)碼管的點亮時間為12
26、ms,由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng),盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料,不會有閃爍感,動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的,能夠節(jié)省大量的i/o埠,而且功耗更低。 恒流驅(qū)動與非恒流驅(qū)動對led數(shù)碼管的影響主要有以下幾點: 1、顯示效果: 由于led基本上屬于電流敏感元件,其正向壓降的分散性很大,并且還與溫度有關(guān),為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度,就需要使其具有恒定的工作電流,且不能受溫度及其它因素的影響。另外,當溫度變化時驅(qū)動晶片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流的大小以實現(xiàn)色差平衡溫度補償。 2、安全性: 即使是短時間的電流超載也可能
27、對發(fā)光管造成永久性的損壞,采用恒流驅(qū)動電路后可防止由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。 另外,我們所采用的超大型積體電路還具有級聯(lián)延時開關(guān)特性,可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極體的損害。超大型積體電路還具有熱保護功能,當任何一片的溫度超過一定值時可自動關(guān)斷,并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。 為什么數(shù)碼管亮度不均勻? 有兩個大的因素影響到亮度一致性。一是使用原材料晶片的選取,一是使用數(shù)碼管時采取的控制方式。 1、原材料-led晶粒的vf和亮度和波長是一個正態(tài)分布, 即使篩選過led晶粒,vf和亮度和波長已在一個很小的范圍了,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品還是在一個范圍內(nèi),結(jié)果就是亮度不一致。 2、要保證led數(shù)碼
28、管亮度一樣,在控制方式選取上也有差別 最好的辦法是恒流控制,流過每一個發(fā)光二極體的電流都是相同的,這樣發(fā)光二極體看起來亮度就是一樣的了。如恒壓控制,則導(dǎo)致vf不相同的發(fā)光二極體分到的電流不相同,所以亮度也不同。當然這兩個條件是相輔相成的。 怎樣測量數(shù)碼管引腳,分共陰和共陽? 找公共共陰和公共共陽,首先,我們找個電源(3到5伏)和不同規(guī)格的電阻,vcc串接個電阻后和gnd接在任意2個腳上,組合有很多,但總有一個led會發(fā)光的找到一個就夠了,然后用gnd不動,vcc(串電阻)逐個碰剩下的腳,如果有多個led(一般是8個),那它就是共陰的了。相反用vcc不動,gnd逐個碰剩下的腳,如果有多個led(
29、一般是8個),那它就是共陽的。也可以直接用數(shù)位萬用表,紅表筆是電源的正極,黑表筆是電源的負極。第七章 硬件設(shè)計7.1 8031最小系統(tǒng)單片機的主要功能是負責整個系統(tǒng)的控制,不承擔復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù),因此在設(shè)計單片機最小系統(tǒng)時通常選用at89c5l、at89c52、at89s51、at89s52(s系列芯片支持isp功能)等型號的8位單片機作為mcu。8031最小系統(tǒng)由8031單片機、鎖存器74ls373、eprom2764組成。8031的片內(nèi)沒有程序存儲器,必須外接eprom電路作為程序存儲器,8031的引腳ea必須接地,使cpu總是執(zhí)行外部eprom中固化的程序。8031的p0口是一個三態(tài)的
30、反向口,它可以分時輸出外部存儲器的低8位地址a0a7和傳送數(shù)據(jù)信息,當信號ale上升為高電平后p0口輸出低8位地址,p2口輸出高8位地址,由ale的上升沿將p0口輸出的低8位地址鎖存到外部地址鎖存器中,接著p0口由輸出方式變?yōu)檩斎敕绞?,而p2口輸出的高8位地址信息不變,緊接著程序存儲器選通信號psen變?yōu)榈碗娖接行?,由p2口和地址鎖存器輸出的地址對應(yīng)單元指令字節(jié)傳送到p0口上供cpu讀取,這樣就實現(xiàn)了p0口地址信息與數(shù)據(jù)信息的分時傳送。本次設(shè)計使用的是at89s52單片機,因其內(nèi)部已設(shè)有rom,故其不需要外界eprom;另外引腳ea接電源,使cpu執(zhí)行內(nèi)部rom中的程序。下圖為單片機最小系統(tǒng)電
31、路圖:7.2顯示部分電路設(shè)計為動態(tài)顯示方式,mcs-51單片機具有一個全雙工的串行接口,適用在各種場合下,數(shù)據(jù)傳輸出同步信號,當數(shù)據(jù)導(dǎo)入時,送入p0口,再通過p2口來控制哪一組亮,數(shù)碼管采用共陽型,有+5v電源供電。通過三極管來控制對應(yīng)數(shù)碼管的導(dǎo)通。下圖為顯示部分的原理在實際電路中,7個顯示器的七段顯示字形,通過p0口的數(shù)據(jù)來決定數(shù)碼管顯示的數(shù)字,哪一個數(shù)碼管導(dǎo)通,是有p2口對應(yīng)的三極管的導(dǎo)通來控制某個數(shù)碼管的導(dǎo)通。其數(shù)據(jù)如下:i1=if=10maif:發(fā)光二極管的正向工作電流vf:顯示的正向工作電壓r1=(vcc-vf-2vces)/ifi0為t段電流之和隨字形變化而變化,故不是定值。范圍是
32、0107if即01070ma.故i1選一般小功率npn硅管即可。7.3 鍵盤部分由于電路可用的鍵盤不多,i/o口有很大的多余,故鍵盤電路采用下圖形式。這樣的設(shè)計給軟件減輕的負擔,用軟件掃描p3口,若發(fā)現(xiàn)有低電平輸入,則說明右鍵輸入,判斷數(shù)值,轉(zhuǎn)到相應(yīng)的服務(wù)程序。此外還有自動斷電復(fù)位功能,7.4電源部分8051的工作電壓為+5v,0.5v,工作電流為200ma其他部分工作電流的總電流:500ma 功耗:2.5w下圖為典型的電源電路:7.5:精度儀器精度取決于微機本身的精度,以及軟件設(shè)計的定時精度,而軟件的設(shè)計定時精度又取決于晶振精度。故要求保證晶振的精度就能保證技術(shù)指標提出的要求。每天共24*6
33、0*60=86400s每天應(yīng)許誤差0.0000115us現(xiàn)有8051晶振為6mhz,6mhz應(yīng)許誤差為:0.0000019us誤差要求6mhz0.000708mhz.符合要求經(jīng)過以上的硬件設(shè)計,按照原理圖最終設(shè)計硬件圖如下:最終做好硬件電路板,并檢測成功。第8章:軟件設(shè)計8.1:程序框圖8.1.1:主程序框圖程序清單org 0000hljmp staorg 000bhljmp t0sta:mov sp,#6fh ;設(shè)置堆棧 mov ie,#82h ;應(yīng)允許t0中斷 mov tmod,#02h ;定時器方式2 mov th0,#06h ;定時時間500us mov tl0,#06h ;定時時間5
34、00us mov 30h,#14h ;10ms的計時初值 mov 31h,#32h ;0.5s的計時初值 mov 32h,#00h ;清秒計數(shù)器 mov 33h,#00h ;清分計數(shù)器 mov 34h,#00h ;清時計數(shù)器 mov 35h,#01h ;置星期初值 mov 36h,#03h ;置選位計數(shù)器為非修改狀態(tài) setb tr0 ;啟動定時器main:mov a,p3 ;取鍵盤) cjne a,#0ffh,loop1 ;判斷是否有鍵按下,有就跳 sjmp loop2 ;無鍵按下,跳走loop1:jb 00h,loop3 ;有鍵按下的標志,調(diào)跳走 setb 00h ;無標志,先置標志 jb
35、 p3.1,loop4 ;判斷是不是選位鍵 ljmp key0 ;是選位鍵,跳到選位鍵程序loop4:jb p3.3,loop2 ;斷是不是加1鍵 ljmp key1 ;是加1鍵,跳到加1子程序loop2:clr 00h ;清有鍵按下的標志loop3:mov dptr,#table ;置七段碼首址 mov a,34h ;取時的計數(shù)器內(nèi)容 swap a ;交換時的高低位,先顯示高位 anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr ;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 mov a,36h ;把選位計數(shù)器內(nèi)容送a cjne
36、 a,#01h,loop12 ;判斷是不是選中時單元,未選中就跳 jnb 01h,loop12 ;判斷有無閃動標志,沒有講究跳 orl p0,#7fh ;清顯示loop12:clr p2.0 ;選通時高位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,34h ;取時的低位顯示 anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr ;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 mov a,36h ;把選位計數(shù)器內(nèi)容送a cjne a,#01h,loop13;判斷是不是選中時單元,未選中就跳
37、jnb 01h,loop13 ;判斷有無閃動標志,沒有講究跳 orl p0,#7fh ;清顯示loop13:clr p2.1 ;選通時低位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,33h ;取分的高位顯示 swap a anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr ;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 mov a,36h ;把選位計數(shù)器內(nèi)容送a cjne a,#00h,loop14;判斷是不是選中分單元,未選中就跳 jnb 01h,loop14 ;判斷有無閃動標志,沒
38、有講究跳 orl p0,#7fh ;清顯示loop14:clr p2.2 ;選通分高位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,33h ;取分的低位顯示 anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr ;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 mov a,36h ;把選位計數(shù)器內(nèi)容送a cjne a,#00h,loop15;判斷是不是選中分單元,未選中就跳 jnb 01h,loop15 ;判斷有無閃動標志,沒有講究跳 orl p0,#7fh ;清顯示loop15:clr p
39、2.3 ;選通分低位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,32h ;取秒的高位顯示 swap a anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr ;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 clr p2.4 ;選通秒高位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,32h ;取秒的低位顯示 anl a,#0fh ;屏蔽高位 movc a,a+dptr;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;
40、上面3步為秒節(jié)拍處理 clr p2.5 ;選通秒低位數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2,#0fh ;關(guān)顯示 mov a,35h ;取星期顯示 movc a,a+dptr;取七段碼 mov c,01h; mov acc.7,c; mov p0,a ;上面3步為秒節(jié)拍處理 mov a,36h ;把選位計數(shù)器內(nèi)容送a cjne a,#02h,loop16;判斷是不是選中分單元,未選中就跳 jnb 01h,loop16 ;判斷有無閃動標志,沒有講究跳 orl p0,#7fh ;清顯示loop16:clr p2.6 ;顯示星期數(shù)碼管 lcall dely ;延時5ms orl p2
41、,#0fh ;關(guān)顯示 ljmp mainkey0: inc 36h ;選位計數(shù)器加1 mov a,36; cjne a,#03h,loop6;將選位計數(shù)器內(nèi)容限制在0到3內(nèi) mov 36h,#00h ;如果為3,則清零loop6: ljmp loop3key1: mov a,36h ;加1子程序開始 add a,#33h ;由選位計數(shù)器得到被修改被修改的單元地址 mov a,r0; add a,#01h ;被修改的單元對應(yīng)的計數(shù)器內(nèi)容加1 da a ;轉(zhuǎn)換成十進制 mov r0,a ;送回對應(yīng)的計數(shù)器 mov r1,36h; cjne r1,#00h,loop7;判斷是不是改分,不是就跳 cj
42、ne a,#60h,loop8;判斷分有沒有到60,沒到就跳 mov r0,#00h ;到60,分清零 sjmp loop8loop7: cjne r1,#01h,loop18;判斷是不是改時,不是就跳 cjne a,#24h,loop8 ;判斷滿沒滿24,沒滿就跳 mov r0,#00h ;滿24,清零loop8: mov 32h,#00h ;有修改,就清零秒計數(shù)器 sjmp loop19loop18:cjne r1,#02h,loop19;判斷是不是該星期,不是就跳 cjne a,#07h,loop20;判斷是不是7,不等就跳loop20:mov r0,#00h ;到7,就清零loop19
43、:ljmp loop3 ;跳到顯示t0: push acc ; push psw ;進棧前保護 djnz 30h,loop11 ;10ms計時到?jīng)]到,沒到就跳 mov 30h,#14h ;重置計數(shù)器 djnz 31h,loop11 ;0.5s計數(shù)器到?jīng)]到,沒到就跳 mov 31h,#32h ;重置計數(shù)器 cpl 01h ;秒節(jié)拍取反 jnb 01h,loop11 ;未到1s,跳走 mov a,32h ;秒加1 add a,#01h; da a; mov 32h,a ;送回秒計數(shù)器 cjne a,#3ch,loop11;判斷秒計數(shù)器到?jīng)]到60,沒到就跳 mov 32h,#00h ;到60,秒計數(shù)
44、器就清零 mov a,33h ;分加1 add a,#01h; da a; mov 33h,a ;送回分計數(shù)器 cjne a,#3ch,loop11;判斷分計數(shù)器到?jīng)]到60,沒到就跳 mov 33h,#00h ;到60,分計數(shù)器就清零 mov a,34h ;時加1 add a,#01h; da a; mov 34h,a ;送回時計數(shù)器 cjne a,#18h,loop11;判斷時計數(shù)器到?jīng)]到24,沒到就跳 mov 34h,#00h ;到60,時計數(shù)器就清零 mov a,35h ;星期加1 add a,#01h; mov 35h,a ;送回星期計數(shù)器 cjne a,#07h,loop22;判斷時
45、計數(shù)器到?jīng)]到24,沒到就跳 add a, #01h mov 35h,a ljmp loop3loop22:cjne a,#09h,loop11 mov 35h,#01h ;到60,時計數(shù)器就清零loop11:pop psw pop acc retidely: mov r2,#05h ;延時5ms子程序loop21:mov r3,#250;loop17:djnz r3,loop17 ;4us*250=1ms djnz r2,loop21 ;1ms*5=5ms rettable:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h;7段字形表 db 92h,82h,0f8h,80h,90h end
46、心得體會通過這次單片機課程設(shè)計,我不僅加深了對單片機理論的理解,將理論很好地應(yīng)用到實際當中去,而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神,從而不斷地戰(zhàn)勝自己,超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進行改進,使之功能不斷完善,成為真己的東西。 這個設(shè)計過程中,我們通過在原有的計數(shù)器系統(tǒng)進行了改進,使之增添了暫停、計數(shù)、清零等的三個控制功能,使之成為一個更加適用,功能更加完備的屬于自己的一個系統(tǒng)。設(shè)計結(jié)果能夠符合題意,成功完成了此次實習要求,我們不只在乎這一結(jié)果,更加在乎的,是這個過程。這個過程中,我們花費了大量的時間和精力,更重要的是,我們在學會創(chuàng)新的基礎(chǔ)上,同時還懂得合作精神的重要性,學會了與他人合作
47、。設(shè)計中我遇到了很多問題,最后在楊老師的辛勤指導(dǎo)下,終于游逆而解。同時,在楊老師的身上我學得到很多實用的知識??傮w來說,這次實習我受益匪淺.在摸索該如何設(shè)計程序使之實現(xiàn)所需功能的過程中,特別有趣,培養(yǎng)了我的設(shè)計思維,增加了實際操作能力.在讓我體會到了設(shè)計的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂. 這次數(shù)電課程設(shè)計,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高:1、提高了我們的邏輯思維能力,使我們在邏輯電路的分析與設(shè)計上有了很大的進步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認識,進一步增進了對一些常見邏輯器件的了解。另外,我們還更加充分的認識到,數(shù)字電路這門課程在科學發(fā)展中的至關(guān)重要性2,查閱參考書的獨
48、立思考的能力以及培養(yǎng)非常重要,我們在設(shè)計電路時,遇到很多不理解的東西,有的我們通過查閱參考書弄明白,有的通過網(wǎng)絡(luò)查到,但由于時間和資料有限我們更多的還是獨立思考。3,相互討論共同研究也是很重要的,經(jīng)常出現(xiàn)一些問題,比如電路設(shè)計中的分頻器的設(shè)計,開始并不理解分頻器的原理,但是和其他的專業(yè)同學討論后,理解了各元件的基本原理后,很快的設(shè)計了電路原理圖。然后按照原理圖把硬件做出來了。下面的任務(wù)就是軟件的問題。在寫程序的時候,一開始不知如何下手。后來我們就找資料查看,再和老師探討,終于把程序框圖寫出來了。當程序?qū)懲旰?,發(fā)現(xiàn)程序運行出錯,秒計數(shù)器到60不往分計數(shù)器進位了。自己調(diào)試了好多次就是不行,后來請教
49、老師,經(jīng)過老師的講解,最終把問題搞定了。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,這畢竟第一次做的,難免會遇到過各種各樣的問題,同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處,對以前所學過的知識理解得不夠深刻,掌握得不夠牢固。這次課程設(shè)計終于順利完成了,在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題,最后在老師的辛勤指導(dǎo)下,終于游逆而解。同時,在老師的身上我們學也到很多實用的知識,在次我們表示感謝!同時,對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝!此次課程設(shè)計,學到了很多課內(nèi)學不到的東西,比如獨立思考解決問題,出現(xiàn)差錯的隨機應(yīng)變,和與人合作共同提高,都受益非淺,今后的制作應(yīng)該更輕松,自己也都能扛的起并高質(zhì)量
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