測控系統(tǒng)綜合訓(xùn)練課程設(shè)計報告基于AT89C52單片機的數(shù)字時鐘

1、1 基于基于 at89c52 單片機的數(shù)字時鐘單片機的數(shù)字時鐘學(xué)院名稱： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 08 測控 2 班 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 2011 年 12 月j ji ia a n ng gs su u t te ea ac ch he er rs s u un ni iv ve er rs si it ty y o of f t te ec ch hn no ol lo og gy y 測測 控控 系系 統(tǒng)統(tǒng) 綜綜 合合 訓(xùn)訓(xùn) 練練2摘摘 要要20 世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會

2、生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時” 、 “分” 、 “秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。在這次設(shè)計中，我們采用 led 數(shù)碼管顯示時、分、秒，以 24 小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進行顯示，用 12mhz 的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定時器計數(shù)。在此次設(shè)計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整、整點報時。關(guān)鍵字：數(shù)字鐘、時間。abstractat the end of the 20th century, electronic technology

3、has experienced rapid growth, the modern electronic products, almost permeated the various sectors of society, and promoted the development of social productive forces and the social informatization level, but also improve the modern electronic products to further improve the performance, product up

4、date rhythm also more and more quickly.a digital clock is used in digital circuit , points and second digital display timer. a digital clock accuracy and stability than old mechanical clock. in this design, we adopt led digital display tube, minutes and seconds, when in 24 hours time, according to t

5、he principle of dynamic display of digital tube to show, with the crystals 12mhz produce oscillation pulses, timer count. in this design, the circuit has its time, still can realize the function of the time. key words: electric clock、time.3目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論 .41.1 數(shù)字電子鐘的背景.41.2 數(shù)字電子鐘的意義.41.3 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用

6、.4第二章第二章 整體設(shè)計方案整體設(shè)計方案 .52.1 單片機的基本結(jié)構(gòu).5第三章第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計數(shù)字鐘的硬件設(shè)計 .93.1 最小系統(tǒng)設(shè)計.93.2 led 顯示電路.113.3 鍵盤控制電路.1334 數(shù)字鐘的硬件圖.14第四章第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計數(shù)字鐘的軟件設(shè)計 .154.14.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖.15第五章第五章 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真 .185.1 protues 軟件介紹.185.2 電子鐘系統(tǒng) protues 仿真.18第六章第六章 調(diào)試與功能說明調(diào)試與功能說明 .196.1 系統(tǒng)性能測試與功能說明.196.2 系統(tǒng)時鐘誤差分析.196.3 軟件調(diào)試問

7、題及解決.19結(jié)束語結(jié)束語 .20參考文獻（參考文獻（references）：）： .21附錄一附錄一 .22源程序清單源程序清單.224第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)字電子鐘的背景 20 世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機正朝著高性能和多

8、品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著 cmos 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機模塊中最常見的是數(shù)字鐘，數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實現(xiàn)時、分、秒計時的裝置，與機械式時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。1.2 數(shù)字電子鐘的意義數(shù)字鐘是采用數(shù)字電

9、路實現(xiàn)對.時,分,秒.數(shù)字顯示的計時裝置,廣泛用于個人家庭,車站, 碼頭辦公室等公共場所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠遠超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地擴展了鐘表原先的報時功能。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字鐘及擴大其應(yīng)用，有著非?，F(xiàn)實的意義。1.3 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以

10、及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。由于數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使數(shù)字鐘具有走時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點，它還用于計時、自動報時及自動控制等各個領(lǐng)域。 5第二章第二章 整體設(shè)計方案整體設(shè)計方案2.1 單片機的基本結(jié)構(gòu)mcs-52 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)8052 單片機包含中央處理器、程序存儲器(rom)、數(shù)據(jù)存儲器(ram)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：中央處理器：中央處理器(cpu)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處

11、理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼，cpu 負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(ram)8052 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 ram 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。程序存儲器(rom)：8052 共有 4096 個 8 位掩膜 rom，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計數(shù)器(rom)：8052 有兩個 16 位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)

12、產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(i/o)口：8052 共有 4 組 8 位 i/o 口(p0、 p1、p2 或 p3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8052 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：圖 2-1 單片機 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)68052 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8052 內(nèi)置最高頻率達 12mhz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8052單片機需外置振蕩電

13、容。單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(princeton)結(jié)構(gòu)。intel 的 mcs-52 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 mcs-96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是 mcs-52 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖 2-2 mcs-52 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)mcs-52 的引腳說明：mcs-52 系列單片機中的 8031、8051 及 8751 均采用 40pin 封裝的雙列直接 dip 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40

14、 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 i/o 口，中斷口線與 p3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：mcs-51 的引腳說明：mcs-52 系列單片機中的 8031、8051 及 8751 均采用 40pin 封裝的雙列直接 dip 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個 i/o 口，中斷口線與 p3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：7 圖 2-3 單片機的引腳圖pin9:reset/vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當 8052 通電，時鐘電路開始工作，在

15、 reset 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器 pc 指向0000h，p0-p3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07h，其它專用寄存器被清“0” 。reset 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000h 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 ram（包括工作寄存器 r0-r7）的狀態(tài)，8052 的初始態(tài)。8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖 4。此外，reset/vpd還是一復(fù)用腳，vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部 ram 的數(shù)據(jù)不丟失22uf 1k8圖 2-4 上電自動復(fù)位電路圖8952圖 2-

16、5 內(nèi)部和外部時鐘方式圖 pin30:ale/當訪問外部程序器時，ale(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ale 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ale 會跳過一個脈沖。 如果單片機是 eprom，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，pc 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 p0 和 p2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 p0 口上，由 cpu 讀入并執(zhí)行。pin31:ea/vpp程序存儲器的內(nèi)外部

17、選通線，8051 和 8751 單片機，內(nèi)置有 4kb 的程序存儲器，當 ea 為高電平并且程序地址小于 4kb 時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kb 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如 ea 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的 8031,ea 端必須接地。 內(nèi)部時鐘圖 外部時鐘圖9第三章第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計數(shù)字鐘的硬件設(shè)計3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/ea=1 組成，下面介紹一下每一個組成部分。1.電源引腳 vcc電源端gnd接地端工作電壓為 5v，另有 at89lv51 工作電壓則是 2.7-6v, 引腳功

18、能一樣。 2.外接晶體引腳圖 3-1 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖xtal1為單片機 19 腳xtal2為單片機 18 腳 xtal1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 xtal1，而 xtal2 懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12mhz，時鐘頻率就為 6mhz。晶振的頻率可以在 1mhz-24mhz 內(nèi)選擇。電容取 30pf 左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。at89 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 xtal1 和 xtal2 分別是此放大器的輸入

19、端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成10一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 c1 和 c2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12mhz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22f。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。3. 復(fù)位rst9在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，

20、只要這個腳保持高電平，51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 p0p3 口均置 1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 sfr 全部清零。當復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 rom 的 00h 處開始運行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 rst 通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 s5p2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是按鈕復(fù)位電路。4.輸入輸出引腳(1) p0 端口p0.0-p0.7 p0 是一個 8 位漏極開路型雙向 i/o 端口，端口置 1（對端口寫 1

21、）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動 8 個 ttl。對內(nèi)部 flash 程序存儲器編程時，接收指令字節(jié);校驗程序時輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時，p0 口是分時轉(zhuǎn)換的地址(低 8 位)/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2) p1 端口p1.0p1.7 p1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 ttl。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 flash 程序存儲器編程時，接收低 8 位地址信息。(3) p2 端口p2.0p2.7 p2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。

22、輸出時可驅(qū)動 4 個 ttl。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部flash 程序存儲器編程時，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口送出高 8 位地址。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。(4) p3 端口p3.0p3.7 p2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 ttl。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 flash 程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外 p3 端口還用于一些專門功能，具體請看下表。11表 3-1 p3

23、端口引腳功能圖3.2 led 顯示電路顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 led 顯示器、液晶 led 顯示器、crt 顯示器等。led 顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下圖所示。p3 引腳兼用功能p3.0串行通訊輸入（rxd）p3.1串行通訊輸出（txd）p3.2外部中斷 0（ int0）p3.3外部中斷 1（int1）p3.4定時器 0 輸入(t0)p3.5定時器 1 輸入(t1)p3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 wrp3.7外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 rd12圖 3-2 led 顯示器的符號圖發(fā)光二極管（led

24、）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式 led 顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（led 數(shù)碼管）由 7 條線段圍成 8 字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。led 數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖是共陽式、共陰式 led 數(shù)碼管的原理圖和符號.13圖 3-3 共陽式、共陰式 led 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖顯示電路顯示模塊需要實時顯示當前的時間,即時、分、秒，因此需要 6 個數(shù)碼管，另需兩個數(shù)碼管來顯示橫。采用動態(tài)顯示方式顯示時間，硬件連接如下圖所示

25、，時的十位和個位分別顯示在第一個和第二個數(shù)碼管，分的十位和個位分別顯示在第四個和第五個數(shù)碼管，秒的十位和個位分別顯示在第七個和第八個數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。led 顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。對于多位 led 顯示器，通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，其硬件連接方式如下圖所示。3.3 鍵盤控制電路該設(shè)計需要校對時間，所以用三個按鍵來實現(xiàn)。按 hour 來調(diào)節(jié)小時的時間，按 minute 來調(diào)節(jié)分針的時間，按 sceond 來調(diào)節(jié)秒的時間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖 3-4 數(shù)碼管的硬件連接示意圖14圖 3-5 按鍵控制電路的硬件連接圖當用手按下一個鍵

26、時，如圖 3-6 所示，往往按鍵在閉合位置和斷開位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)的情況；在釋放一個鍵時，也回會出現(xiàn)類似的情況。這就是抖動。抖動的持續(xù)時間隨鍵盤材料和操作員而異，不過通?？偸遣淮笥?10ms。很容易想到，抖動問題不解決就會引起對閉合鍵的識別。用軟件方法可以很容易地解決抖動問題，這就是通過延遲 10ms 來等待抖動消失，這之后，在讀入鍵盤碼。34 數(shù)字鐘的硬件圖用 protues 軟件，根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的硬件圖如下所示。p1.0p1.1p1.215圖 3-6 數(shù)字鐘的硬件圖 工作原理 ： 數(shù)字電子鐘是一個將“ 時” ， “分” ， “秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周

27、期為 24小時，顯示滿刻度為 23 時 59 分 59 秒，另外還有校時功能。因此，一個基本的數(shù)字鐘電路主要由顯示器“時” ， “分” ， “秒”和單片機，還有校時電路組成。8 個數(shù)碼管的段選接到單片機的 p0 口，位選接到單片機的 p2 口。數(shù)碼管按照數(shù)碼管動態(tài)顯示的工作原理工作，將標準秒信號送入“秒單元” ， “秒單元”采用 60 進制計數(shù)器，每累計 60 秒發(fā)出一個“分脈沖”信號，該信號將作為“分單元”的時鐘脈沖。 “分單元”也采用 60 進制計數(shù)器，每累計 60 分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元” 。 “時單元”采用 24 進制計時器，可實現(xiàn)對一天 24 小時的累計

28、。顯示電路將“時” 、 “分” 、“秒”通過七段顯示器顯示出來。校時電路時用來對“時” 、 “分” 、 “秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整，校時電路時用來對“時” 、 “分” 、 “秒”顯示數(shù)字進行校對調(diào)整，按一下 second,秒單元就加 1 ，按一下minute,分就加 1，按一下 hour，時就加 1。第四章第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計數(shù)字鐘的軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。單片機的軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題：（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件

29、開發(fā)清晰、簡潔和流程合理；（2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、實行模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改；（3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)；（4）繪制程序流程圖；（5）合理分配系統(tǒng)資源；（6）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。4.14.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計用到很多子程序，它們的流程圖如下所示。 主程序是先開始，然后啟動定時器，定時器啟動后在進行按鍵檢測，檢測完后，就可以顯示時間。16圖 4-1 主程序流程圖按鍵處理是先檢測秒按鍵是否按下，秒按鍵如果按下，秒就加 1；如果沒有按下，就檢測分

30、按鍵是否按下，分按鍵如果按下，分就加 1；如果沒有按下，就檢測時按鍵是否按下，時按鍵如果按下，時就加 1；如果沒有按下，就把時間顯示出來。開始啟動定時器按鍵檢測時間顯示17開始秒按鍵按下？秒加 1分按鍵按下？分加 1時按鍵按下？時加 1顯示時間結(jié)束ynynyn圖 4-2 按鍵處理流程圖定時器中斷時是先檢測 1 秒是否到，1 秒如果到，秒單元就加 1；如果沒到，就檢測1 分鐘是否到，1 分鐘如果到，分單元就加 1；如果沒到，就檢測 1 小時是否到，1 小時如果到，時單元就加 1，如果沒到，就顯示時間。18開始一秒時間到？秒單元加 160 秒時間到？秒單元清零，分單元加 160 分鐘到？分單元清零

31、，時單元加 1ynynyn24 小時到？時單元清零時間顯示中斷返回yn圖 4-3 定時器中斷流程圖19第五章第五章 系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真5.1 protues 軟件介紹proteus 軟件是 labcenter electronics 公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括isis、ares 等軟件模塊，ares 模塊主要用來完成 pcb 的設(shè)計，而 isis 模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。proteus 的軟件仿真基于 vsm 技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于它能仿真大量的單片機芯片，比如 mcs-51 系列、pic 系列等等，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、led、lcd 等

32、等。通過 proteus 軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個功能齊全、實用方便的單片機實驗室。5.2 電子鐘系統(tǒng) protues 仿真用 protues 軟件，根據(jù)數(shù)字電子鐘的原理圖，畫出仿真圖，得到的圖如下所示。圖 5-1 數(shù)字電子時鐘的 protes 仿真20第六章第六章 調(diào)試與功能說明調(diào)試與功能說明單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。一般的方法是排除明顯的硬件故障，再進行綜合調(diào)試，排除可能的軟/硬件故障。6.1 系統(tǒng)性能測試與功能說明走時：默認為走時狀態(tài)，按 24 小時制分別顯示“時時-分分-秒秒”，有 2 個“-”動態(tài)顯示，時間會按實際時間以秒為最少單位變化

33、。走時調(diào)整：對秒進行調(diào)整，按一下 sceond 加一秒；對分進行調(diào)整，按一下 minute加一分；對時進行調(diào)整，按一下 hour 加一小時，從而達到快速設(shè)定時間的目的。 6.2 系統(tǒng)時鐘誤差分析時間是一個基本物理量，具有連續(xù)、自動流逝、不重復(fù)等特性。我國時間基準來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準保持同步的。結(jié)合時間概念和誤差理論，可以定義電子鐘的走時誤差 s=s1-s2,s1 表示程序?qū)嶋H運行計算所得的秒；s2 表示客觀時間的標準秒。s0 時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之，s0 表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。本次設(shè)計的單片機電子

34、鐘系統(tǒng)中，其誤差主要來源包括晶體頻率誤差，定時器溢出誤差，延遲誤差。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。6.3 軟件調(diào)試問題及解決軟件程序的調(diào)試一般可以將重點放在分模塊調(diào)試上，統(tǒng)調(diào)是最后一環(huán)。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于軟件仿真器即可；后者一般需要仿真系統(tǒng)的支持。本次課題，keil 軟件來調(diào)試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。仿真部分采用 protus 軟件，此軟件功能強大且操作

35、較為簡單，可以很容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。首先打開 protus 軟件，在元件庫中找到要選用的所有元件，然后進行原理圖的繪制；繪制好后再選擇已經(jīng)編譯好的*.hex 文件，選擇運行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再運行查，直到滿足要求。21結(jié)束語結(jié)束語這次單片機的課程設(shè)計比以往的課程設(shè)計要難，不僅僅是只寫論文就可以了，還得自己買電器元氣，自己做電路板。這在很大程度上鍛煉了我們各自的思考能力和動手能力，避免了以往的抄襲和偷懶的行為，凡是都是自己親力親為，這樣就將自己以前不懂的、一知半解的一網(wǎng)打盡。但在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下經(jīng)過兩個多星期的不停的設(shè)計，終于把 stc89c

36、52 單片機芯片數(shù)字時鐘的電路原理圖以及單片機實物完成了。經(jīng)過了這次課程設(shè)計，極大地提高了我的獨立思考分析問題的能力，同時激發(fā)了我對這方面的興趣。這次課程設(shè)計，讓我學(xué)到了很多有用的知識和加強了能力，讓我知道了 stc89c52 在整個時鐘電路中的作用以及各部分電路的原理，更是看到了上拉電阻的作用，通過做出一個實物來，自己在焊接方面的技術(shù)也有的很大的提高?？芍^受益匪淺，當然也發(fā)現(xiàn)自己許多不足之處，尤其是在理論與實踐中脫節(jié)。也體會到其實自己想到的并不一定是自己能夠輕易做到的，凡事都要靠自己的不斷實踐，進而將自己的實踐水平不斷提高到相應(yīng)的理論水平上來，當然自己的理論知識也不夠火候，還得努力加強。這次

37、課程設(shè)計明白其實動手操作是以牢固的理論知識為基礎(chǔ)的。因而這就要求我更加努力去學(xué)好課本知識。 22參考文獻（參考文獻（references）：）：1 于海生微型計算機控制技術(shù)m 清華大學(xué)出版社1999-62 孫涵芳mcs-51 系列單片機原理及應(yīng)用m 北京航空航天大學(xué)出版社1996-43 黃正謹綜合電子設(shè)計與實踐m 東南大學(xué)出版社2002-34 楊欣等電子設(shè)計從零開始m 清華大學(xué)出版社2005-105 謝嘉奎電子線路m 高等教育出版社2003-26 夏路易，石宗義電路原理圖與電路設(shè)計教程 protel 99sem 北京希望電子出版社20027 王毓銀數(shù)字電路邏輯設(shè)計m 高等教育出版社2004-2

38、8 邱關(guān)源電路m 高等教育出版社2003-29 the mathworks，incmatlab users guide1 99510 the mathworks，incmatlab referrence guide1 99511 the mathworks，incsignal processing toolbox referrence guide199512 tms320c54x dsp assembly language tools users guide texasinstruments，200223附錄一附錄一源程序清單源程序清單#include /包含進頭文件 sbit ksec=p30;/定義端口 sbit kmin=p31; sbit khour=p32;sbit bee=p37; unsigned char secshi=0,secge=0,minshi=0,minge=0,hourshi=0,hourge=0;/定義變量 unsigned int num=0,sec=0