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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)須知一、畢業(yè)設(shè)計(jì)是高職教學(xué)過程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。是鍛 煉學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識正確分析和解決實(shí)際問題的一個(gè)重要方面, 也是高職培養(yǎng)應(yīng)用型專門人才的要求。二、導(dǎo)教師應(yīng)為具有講師以上或相應(yīng)職稱的有關(guān)專業(yè)人員, 且專業(yè)對口(指所指導(dǎo)專業(yè)應(yīng)同所聘教師專業(yè)職稱相一致)。經(jīng)系、 教務(wù)處審查同意后,才能指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)。三、學(xué)生應(yīng)以嚴(yán)肅認(rèn)真,實(shí)事求是的態(tài)度完成設(shè)計(jì)。要獨(dú)立 思考,自己動手,不得抄襲或找人代筆。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)選題要符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求。論文(任務(wù) 書)寫作要做到論點(diǎn)明確、論據(jù)充分,論理透徹,語言準(zhǔn)確恰當(dāng), 書面整潔、字跡工整,圖紙應(yīng)清晰、工整,符合設(shè)計(jì)要求,符合 國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和部頒
2、標(biāo)準(zhǔn)。字?jǐn)?shù)、圖紙數(shù)量符合有關(guān)要求。并在 規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。五、答辯過程中學(xué)生要嚴(yán)認(rèn)真,文明禮貌,謙虛謹(jǐn)慎,認(rèn)真回 答答辯主持人,委員等提出的問題。六、填報(bào)有關(guān)表格時(shí),應(yīng)按項(xiàng)目要求逐項(xiàng)填實(shí)、填全、填清。教務(wù)處終審意見:下載于 就愛免費(fèi)網(wǎng) 免費(fèi)論文 欄目 w/:pthwwmocerfia9.mth/m/lwlf/公章 年 月 日答 辯 情 況 記 錄答辯委員會(或小組)評語:下載于 就愛免費(fèi)網(wǎng) 免費(fèi)論文 欄目成績: 主持答辯人簽名: 職稱: 月 日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和具體要求:任務(wù):(1)鞏固和提高學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識;(2)提高運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行獨(dú)立思考和綜合分析、解決實(shí)際問題的能力;(3
3、)培養(yǎng)掌握正確的思維方法和利用軟件和硬件解決實(shí)際問題的基本技能;(4)增強(qiáng)對實(shí)際電路的認(rèn)識,掌握分析處理方法,進(jìn)行調(diào)試、計(jì)算等基本技能的訓(xùn)練,使之具有一定程度的實(shí)際工作能力。(5)掌握科研、資料查詢的基本方法以及獲取新知識的能力。(6)促使我們學(xué)習(xí)和獲取新知識,掌握自我學(xué)習(xí)的能力。(7)通過參與實(shí)際工作,使我們了解社會和工作,具備一定的實(shí)際工作能力(8)通過設(shè)計(jì)數(shù)字電子鐘,了解電子鐘的工作原理和內(nèi)部構(gòu)造。要求:根據(jù)數(shù)字電子鐘課題任務(wù)制定合理、可行的工作計(jì)劃; 1進(jìn)行必要的調(diào)研和資料搜集、文獻(xiàn)閱讀; 2軟件設(shè)計(jì)要符合軟件工程規(guī)范,硬件設(shè)計(jì)符合原理表示、電 3路圖紙和工藝要求的各種規(guī)范;制定系統(tǒng)(
4、模塊)的測試方法,并根據(jù)完整的測試數(shù)據(jù)對系統(tǒng)(模塊)的性能指標(biāo)做 4出分析和評價(jià);實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的顯示時(shí)間和時(shí)間校對的功能 .5對課題成果進(jìn)行總結(jié),撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6二、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的圖紙:圖 2-1 單片機(jī) 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu),見 4 頁圖 22M-CS25-系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),見 5頁 圖 23單片-機(jī)的引腳圖,見 6頁圖 2-4 上電自動和手動復(fù)位電路圖,見 7 頁圖 2-5 內(nèi)部和外部時(shí)鐘方式圖,見 7 頁圖 3-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,見 9 頁圖 32晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖,見 1-0頁 圖 33-常用復(fù)位電路圖,見 11頁表 31 P-3端口引腳兼用功能表,見
5、12頁 圖 34L-ED顯示器的符號圖,見 12頁圖 35共陽式、共陰式 L-ED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖,見 13頁 圖 3-6 數(shù)碼管的硬件連接示意圖,見 13 頁圖 3-7 按鍵控制電路的硬件連接圖,見 14 頁圖 3-8 按鍵抖動信號波形,見 15 頁圖 41主程序流程圖,見 1-6頁圖 42按鍵處理流程圖,見 1-7頁圖 4-3 定時(shí)器中斷流程圖,見 18 頁圖 4-4 時(shí)間顯示流程圖,見 19 頁圖 4-5 數(shù)字鐘的原理圖,見 20 頁圖 5-1 數(shù)字鐘的 PROTUES 仿真,見 26 頁 三、其他要求:四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的期限:自 2008 年 6 月 17 日至 2008 年
6、 10 月 10 日數(shù)字電子鐘摘 要20 世紀(jì)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(gè)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(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn) 品性能進(jìn)一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快?,F(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時(shí)間觀念,可以說是時(shí)間和金錢劃上了等號。對于那些 對時(shí)間把握非常嚴(yán)格和準(zhǔn)確的人或事來說,時(shí)間的不準(zhǔn)確會帶來非常大的麻煩,所以以數(shù)碼 管為顯示器的時(shí)鐘比指針式的時(shí)鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時(shí)間簡單明了而且讀 數(shù)快、時(shí)間準(zhǔn)確顯示到秒。而機(jī)械式的依賴于晶體震蕩器,可能會導(dǎo)致誤差。數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對“時(shí)”、“分”、
7、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置。數(shù)字鐘的精度、 穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式機(jī)械鐘。在這次設(shè)計(jì)中,我們采用 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)、分、秒,以 24 小時(shí)計(jì)時(shí)方式,根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進(jìn)行顯示,用 12MHz 的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖,定 時(shí)器計(jì)數(shù)。在此次設(shè)計(jì)中,電路具有顯示時(shí)間的其本功能,還可以實(shí)現(xiàn)對時(shí)間的調(diào)整。數(shù)字 鐘是其小巧,價(jià)格低廉,走時(shí)精度高,使用方便,功能多,便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛, 因此得到了廣泛的使用。關(guān)鍵字:數(shù)字電子鐘 單片機(jī)目 錄第一章 緒論. 1數(shù)字電子鐘的背景12 .13 .1數(shù)字電子鐘的意義 1 數(shù)字電子鐘的應(yīng)用 1第二章 整體設(shè)計(jì)方案1.2單片機(jī)的選擇 2.2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 4
8、第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)1.3最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 92.3LED顯示電路 12.3鍵盤控制電路 14第四章 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)1.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 2.4數(shù)字電子鐘的原理圖 3.4主程序 .4時(shí)鐘設(shè)置子程序 5.4定時(shí)器中斷子程序6.4LED顯示子程序 227.4按鍵控制子程序 24第五章 系統(tǒng)仿真1.5PROTUES軟件介紹 262.5電子鐘系統(tǒng) PROTUES仿真 26第六章 調(diào)試與功能說明2.6系統(tǒng)性能測試與功能說明 3.6系統(tǒng)時(shí)鐘誤差分析 1.6硬盤調(diào)試 4.6軟件調(diào)試問題及解決61 02 02 12 1272 72 72 72結(jié)束語.29 參考文獻(xiàn)30 致謝.31第一章 緒論1.數(shù)字電子
9、鐘的背景02世紀(jì)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(gè)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(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn) 品性能進(jìn)一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時(shí)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(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情,當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候, 這種遺忘無傷大雅。但是,一旦重要事情,一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。目前,單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS化、低功耗、小 體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā) 展趨勢。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于
10、,它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì) 方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能,現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法 來實(shí)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(jī)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(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的 裝置,與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性,且無機(jī)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)字電路實(shí)現(xiàn)對.時(shí),分,秒.數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)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
11、器的廣泛應(yīng)用,使得數(shù)字鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)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?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動報(bào)警、按時(shí) 自動打鈴、時(shí)間程序自動控制、定時(shí)廣播、自動起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、 甚至各種定時(shí)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(kuò)大其應(yīng)用,有著非常現(xiàn)實(shí)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(gè)人家庭以及車站、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(jìn)的石英技術(shù),使數(shù)字鐘具有走時(shí)準(zhǔn)確
12、、性能穩(wěn)定、攜帶方便 等優(yōu)點(diǎn),它還用于計(jì)時(shí)、自動報(bào)時(shí)及自動控制等各個(gè)領(lǐng)域。第二章 整體設(shè)計(jì)方案 21單片機(jī)的選擇 .單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支,也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型 計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī),特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制器。通常,單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成,內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件:中央處理 器、存儲器和 /I接口電路等。因此,單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合,便可 成O為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過 1、2、3、3代的發(fā)展,正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、 大存儲容量、強(qiáng) I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個(gè)
13、方面:、多功能 1單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲器和 I/O口都集成在一塊芯片上,使得單片機(jī)可以實(shí) 現(xiàn)更多的功能。比如 AD/、PWM、PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)、WDT(監(jiān)視定時(shí)器-看家狗)、 高速 I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。有的單片機(jī)針對某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,集成了相關(guān)的控制設(shè)備,以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。 例如,有的芯片以 51內(nèi)核為核心,集成了 USB控制器、SMARTCARD接口、MP3解碼器、CAN 或者 ICI*總線控制器等,LED、LCD或 VFD顯示驅(qū)動器也開始集成在 8位單片機(jī)中。、高效率和高性能 2為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率,單片機(jī)開始使用 RSIC、流水線和 DSP
14、的設(shè)計(jì)技術(shù),使單 片機(jī)的性能有了明顯的提高,表現(xiàn)為:單片機(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高;同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行 效率也有了很大的提升;由于集成度的提高,單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi) ROM(FLASH)和 RAM 的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加,開始使用高級語言(如 C語言)來開發(fā)單片機(jī)的 程序。使用高級語言可以降低開發(fā) 難度,縮短開發(fā)周期,增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性,便 于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。、低電壓和低功耗 3單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于 CMOS等工藝的大量采 用,很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作(12.V或 0V9.),功耗已經(jīng)降低到 uA級。
15、這些特 性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時(shí)間。、低價(jià)格 單片機(jī)應(yīng)用面廣,使用數(shù)量大,帶來的直接好處就是成本的降低。目前世界各4大公司為了提高競爭力,在提高單片機(jī)性能的同時(shí),十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。(1)家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路,使家用電器(如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等)功能更完善,更加智能化和易于使用。(2)辦公自動化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備,如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。(3)商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似,
16、但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量儀器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣 調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等,都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比,這些系 統(tǒng)由于比較封閉,可以更有效地防止病毒和電磁干擾等,可靠性更高。(4)工業(yè)自動化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中,除了采用工控計(jì)算機(jī)外,很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。(5)智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng),使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合,可以構(gòu)成 新一代的智能傳感器。它將傳感器變換
17、后的物理量作進(jìn)一步的變化和處理,使其成為數(shù)字信 號,可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。(6)現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)控系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高,因此采用 單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。目前,我國生產(chǎn)很多型號的單片機(jī),在此,我們采用型號為 STCC982的單片機(jī)。因 為: S5TCC9825是一個(gè)低電壓,高性能 CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含 4kbs的可反復(fù)擦寫的 Fetyh只讀程序存儲器和 1sal8b2s的隨ety機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用 ATMEL公司的 高密度、非易失性存儲
18、技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS25-指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Fhsal存儲單元,內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 ATC9825提供了高性 價(jià) 比 的 解 決 方 案 。STCC9825是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī),40個(gè)引腳,32個(gè)外部雙向輸入/輸出(IO/)端 口,同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中斷口,2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,STCC981 5可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Fhs存儲器結(jié)合在 一al起,特別是可反復(fù)擦寫的 Fhsal存儲器可有效地降低開發(fā)成本。2.2 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) MCS25-單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)2單片機(jī)包含中央處理器、程序存
19、儲器(508ROM、)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時(shí)/計(jì)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(gè)單片機(jī)的核心部件,是 8)位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理 8位二 進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸 入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)2508內(nèi)部有 182個(gè) 8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 182個(gè)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(gè),可存放
20、讀寫的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖 2-1 單片機(jī) 8052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲器(ROM):2508共有 4690個(gè) 8位掩膜 ROM,用于存放用戶程序,原始數(shù)據(jù)或表格。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM:)2508有兩個(gè) 16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出(O/I口: )2508共有 4組 8位 I/O口(P、 P0、1P2或 P,)3用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口:2508內(nèi)置一個(gè)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(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng):2具備較完善的中斷功能,有兩個(gè)外
21、中斷、兩個(gè)定時(shí)/508計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)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(shí)鐘電路:2內(nèi)置最高頻率達(dá) 1508M2Hz的時(shí)鐘電路,用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序,但 82單 片機(jī)需外置振50蕩電容。單片機(jī)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(H) 結(jié)構(gòu),另dvra一種是采用通用計(jì)算機(jī)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(P結(jié))otecnir構(gòu)。INTEL的 MCS2系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式,而后續(xù)產(chǎn) 5-品 16位的 MCS9-6系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 下圖是MCS-52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
22、。圖 22M-CS25-系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS25-的引腳說明:MCS25-系列單片機(jī)中的 8、1301508及 8157均采用 4P0ni封裝的雙列直接 DPI結(jié)構(gòu),右 圖是它們的引腳配置,40個(gè)引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根,4 組 8位共 32個(gè) IO/口,中斷口線與 P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明:MCS15-的引腳說明:MCS25-系列單片機(jī)中的 8、1301508及 8157均采用 4P0ni封裝的雙列直接 DPI結(jié)構(gòu),右圖是它們的引腳配置,40個(gè)引腳中,正電源和地線兩根,外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根,4 組 8位共 32個(gè) IO/口,中斷口
23、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:圖 23單片機(jī)的引腳圖 -PR:9niESETV/復(fù)位信號復(fù)用腳,當(dāng) 8250通電,時(shí)鐘電路開始工作,在 RESET引腳上出 現(xiàn) 2pd4個(gè)時(shí)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(jì)數(shù)器 PC指向 0H, P-03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 0H地址開始執(zhí)行程0序。然而,初始復(fù)位不改變 RAM(包括 工作寄存器 RR-0)7的狀態(tài),8250的初始態(tài)。1508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,RESETV/還是 一復(fù)用
24、腳,Vpdc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖 2-4 上電自動和手動復(fù)位電路圖圖 2-5 內(nèi)部和外部時(shí)鐘方式圖/ 當(dāng)訪問外部程序器時(shí),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(shí),ALE端將有一個(gè) 16時(shí)鐘頻率的正脈沖信號,這個(gè)信號可以用于 識別單片機(jī)/PA:03niLE是否工作,也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn),當(dāng)訪問外部程序存儲 器,ALE會跳過一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是 EPROM,在編程其間,: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。 P9 2ni 當(dāng)訪問外部程序存儲
25、器時(shí),此腳輸出負(fù)脈沖選通信號,PC的 16位地址數(shù)據(jù) 將 將用于輸入編程脈沖。PE:13niAV/程序存儲器的內(nèi)外部選通線,81和 8501單片機(jī),內(nèi)置有 457B的程序存 儲器,當(dāng) EkpA為高電平并且程序地址小于 4Bk時(shí),讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù),而超過 4B 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。k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 8E,130A端必須接地。第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì) 31最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .圖 31單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 -單片機(jī)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(gè)組成部分。電源引腳 .1Vc 40
26、 電源端 GND 20接地端工作電壓為 5V,另有 AT98LV51工作電壓則是 2V6-7.,引腳功能一樣。外接晶體引腳.2圖 32晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 -XTAL1 19 XTAL2 18XTAL1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(shí),外 部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1,而 XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí),時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻, 如晶振為 1M2H,時(shí)z鐘頻率就為 6MH。晶振的頻率可以在 1zMHM42-zHz內(nèi)選擇。電容取 3P0F 左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式,即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT98單片機(jī)內(nèi) 部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的
27、高增益反相放大器。引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入 端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)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(yán)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 1M2H,z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(shí),晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與 單片機(jī)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。.復(fù)位 3RST 9 在振蕩器運(yùn)行時(shí),有
28、兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí),將使單片機(jī)復(fù)位,只要這個(gè)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(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖?時(shí),芯片為 ROM的 0H0處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路 是復(fù)位引腳 RST通過一個(gè)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(gè)機(jī)器周期的 SP5,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2路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz時(shí),C取 22 F,Rs約
29、為 2,R0k約為 1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部 RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如下圖所示:圖 33常用復(fù)位電路圖 -輸入輸出引腳 .41(P)0端口P-.0P70是一個(gè) 8位漏極開路型雙向 I/O端口,端口置 1(對端口寫)時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動 81個(gè) TTL。對內(nèi)部 Fhsal程序存儲器編程時(shí),接收指令字節(jié);校驗(yàn)程序時(shí)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(shí),P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低 8位/)據(jù)總線,訪 問期間數(shù)內(nèi)部的上拉電阻起作用。2(P)1端口PP0.17P.11是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可 驅(qū)動 4個(gè) TTL。端口置
30、 1時(shí),內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。對內(nèi)部 Fhsal程序存儲器編程時(shí),接收低 8位地址信息。 (3)P2端口PP0.27P.22是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí),內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。對內(nèi)部 Fhsal程 序存儲器編程時(shí),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(shí),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(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。4(P)3端口PP0.37P.32是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可 驅(qū)動 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí),
31、內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平,作輸入用。對內(nèi)部 Fhsal程序存儲器編程時(shí),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。P3引腳 兼用功能表 31 P-3端口引腳兼用功能表3.2LDE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(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù),按照材料及產(chǎn)品工藝, 單片機(jī)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 LCD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。圖 34L-ED顯示器的符號圖發(fā)光二極管(LED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成,可以單獨(dú)使用,也可 以組裝成分段式或點(diǎn)陣式 LED顯示器件(半導(dǎo)體顯示
32、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(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)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.圖 35共陽式、共陰式 L-ED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(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分、秒,因此需要 6個(gè)數(shù)碼管,另需 兩個(gè)數(shù)碼管來顯示橫。采用動態(tài)顯示方式顯示時(shí)間,硬件連接如下圖所示,時(shí)的十位和個(gè)位 分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管,分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管,秒 的十位和個(gè)位分別顯示在第七
33、個(gè)和第八個(gè)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(jìn)行顯示,其硬件連接方式如下圖所示。圖 36數(shù)碼管的硬件連接示意圖 -數(shù)碼管使用條件:、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 a、使用電壓:段:根據(jù)發(fā)光顏色決定; 小數(shù)點(diǎn):根據(jù)發(fā)光顏色決定 cb、使用電流:靜態(tài):總電流 8m0A(每段 1m0A);動態(tài):平均電流 4m5-A峰值電流 1m0A 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明:()數(shù)碼管表面不要用手觸摸,不要用手去弄引角;()焊接溫度:度;焊接時(shí)間:()表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來。3.3 鍵盤
34、控制電路該設(shè)計(jì)需要校對時(shí)間,所以用三個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)。按 kr來調(diào)節(jié)小時(shí)的時(shí)間,按 kuohmn i來調(diào)節(jié)分針的時(shí)間,按 kces來調(diào)節(jié)秒的時(shí)間。下圖是按鍵硬件連接圖。圖 3-7 按鍵控制電路的硬件連接圖當(dāng)用手按下一個(gè)鍵時(shí),如圖 38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(gè)鍵時(shí),也回會出現(xiàn)類似的情況。這就是抖動。抖動的持續(xù) 時(shí)間隨鍵盤材料和操作員而異,不過通??偸遣淮笥?1m0s。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 1m0s來等待抖動消失,這之后,在讀入鍵盤碼。第四章 圖 3-8 按鍵抖動
35、信號波形 數(shù)字鐘的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件(完成 各種實(shí)質(zhì)性功能)的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)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(gè)相對獨(dú)立的部分,設(shè)計(jì)出合理的總體 結(jié)構(gòu),使軟件開發(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(jì)、實(shí)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)為程序加入注釋,提高可讀性,實(shí)施軟件工程;(7)注意軟件的抗干
36、擾設(shè)計(jì),提高系統(tǒng)的可靠性。1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖 這次的數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)用到很多子程序,它們的流程圖如下所示。 主.4程序是先開始,然后啟動定時(shí)器,定時(shí)器啟動后在進(jìn)行按鍵檢測,檢測完后,就可以 顯示時(shí)間。圖 41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(shí)按鍵是否按下,N秒按鍵按下?圖 42按鍵處理流程圖 -定時(shí)器中斷時(shí)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(shí)是否到,1小時(shí)如果到,
37、時(shí)單元就加 1,如果沒到,就顯示時(shí)間。圖 43定時(shí)器中斷流程圖 -時(shí)間顯示是先秒個(gè)位計(jì)算顯示,然后是秒十位計(jì)算顯示,再是分個(gè)位計(jì)算顯示,再然后 是分十位顯示,再就是時(shí)個(gè)位計(jì)算顯示,最后是時(shí)十位顯示。圖 44時(shí)間顯示流程圖 -4.2數(shù)字鐘的原理圖用 PROTUES軟件,根據(jù)要求畫出數(shù)字電子鐘的原理圖如下所示。圖 45數(shù)字鐘的原理圖 -在此有必要介紹一下數(shù)字電子鐘的工作原理。工作原理 :數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“ 時(shí)”,“分”,“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周 期為 24小時(shí),顯示滿刻度為 23時(shí) 59分 59秒,另外還有校時(shí)功能。因此,一個(gè)基本的數(shù)字 鐘電路主要由顯示器“時(shí)”,“分”,“
38、秒”和單片機(jī),還有校時(shí)電路組成。8個(gè)數(shù)碼管的段選 接到單片機(jī)的 P0口,位選接到單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒單元”,“秒單元”采用 60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,每累計(jì) 60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號,該信號將作為“分單元”的時(shí)鐘脈沖?!胺謫卧币膊捎?60進(jìn)制計(jì)數(shù)器,每累計(jì)0分鐘,發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號,該信號將被送到“時(shí)單元”6?!皶r(shí)單元”采用 24進(jìn)制計(jì) 時(shí)器,可實(shí)現(xiàn)對一天 24小時(shí)的累計(jì)。顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出 來。校時(shí)電路時(shí)用來對“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整,按一下 k秒單元就 加 1,按一下 k,ces
39、m分,就加 1ni,按一下 kruoh,時(shí)就加 1。4.3主程序 sh.25grtkib=cesP; s03tkibm=niP13; stkib=ruohP; 23isnudecgrsah=ihceg,0m=hsnim,0egni=sruoh,0=eg; 0isnudengintmu=ces,0m=niruoh,0; udcegisnrcahdoe t=01elbax;7d645,f3 vddiog;isnu(yalenit)dkiov; v)(nacsyeddio; m)(yalpsi) (niaTMOD=x01;TH=0356(; T2/)-L=0356(%)-; E652A=E;1T=0
40、;1TR=01; w1(elih)d;)si(yalp ; )(nacsyekdniovsui(nyaldegizt)udsnengiixt; fy,x(ro=;z-x f0)=y(ro;01-y )4.時(shí)鐘設(shè)置子程序 dtiovmi)i(0epuretn1nmu+;TH=0356(; T2/)-L=0356(%)-; 6524.5定時(shí)器中斷子程序dtiovmi)i(0epuretn1nmu+;TH=0356(; T2/)-L=0356(%)-; 652在這里,我們有必要介紹一下單片機(jī)的中斷系統(tǒng),以利于我們的學(xué)習(xí)。 中斷技術(shù)在單片系統(tǒng)中有著十分重要的作用,它不僅可以提高單片機(jī) CPU的效率,也
41、可以對突發(fā)事件處理。所謂中斷就是當(dāng) CPU正在執(zhí)行程序 A時(shí),發(fā)生了另一個(gè)急需處理的事件 B,這是 CPU暫停當(dāng)前執(zhí)行的程序 A,立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件 B的程序,處理完事件 B后,再 返回到程序 A繼續(xù)執(zhí)行,這個(gè)過程被叫做中斷。關(guān)于中斷的概念有下列幾個(gè)名詞:(1)程序 A稱為主程序,(2)處理事件 B的程序稱為中斷服務(wù)程序,(3)主程序中轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程 序的地方稱為斷點(diǎn),(4)引起中斷的原因即事件 B稱為中斷源,(5)轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程 序稱為中斷響應(yīng)。關(guān)于中斷的概念可以打個(gè)如下的比喻。領(lǐng)導(dǎo)(CPU)在自己的房間辦公(執(zhí) 行主程序),下屬(外設(shè))有問題打電話來請示(中斷源),領(lǐng)導(dǎo)停下正在進(jìn)行的
42、工作,通 過電話給下屬做指示(執(zhí)行中斷服務(wù)程序),指示完后,領(lǐng)導(dǎo)掛斷電話,繼續(xù)做自己的工作(返回主程序繼續(xù)執(zhí)行)。中斷是一個(gè)過程,當(dāng)中央處理器 CPU在處理某件事情時(shí),外部又發(fā)生了另一緊急事件, 請求 CPU暫停當(dāng)前的工作而去迅速處理該緊急事件。處理結(jié)束后,再回到原來被中斷的地方, 繼續(xù)原來的工作。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求的來源,稱為中斷源。 單片機(jī)一般允許有多個(gè)中斷源,當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向 CPU請求中斷時(shí),就存在 CPU優(yōu)先響應(yīng) 哪一個(gè)中斷請求源的問題(優(yōu)先級問題),一般根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊(duì),優(yōu)先處理最緊 急事件的中斷請求,于是便規(guī)定每一個(gè)中斷源都有一個(gè)中斷優(yōu)先級別,并且 CPU總是
43、響應(yīng)級 別最高的中斷請求。當(dāng) CPU正在處理一個(gè)中斷源請求的時(shí)候,又發(fā)生了另一個(gè)優(yōu)先級比它高的中斷源請求, 如果 CPU能夠暫時(shí)中止對原來中斷處理程序的執(zhí)行,轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級更高的中斷源請求, 待處理完以后,再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序,這樣的過程稱為中斷嵌套。4.6LDE顯示程序 d)iovpsid( yalmun(fi=)0 2mun=0; s+ce; i=ces(f06)=ces; m0+ni; im(f=ni06)m=ni0; h+ruo; i=ruoh(f42)=ruoh0; m=ni0; s=ce; 0=gces%01; s=ihsce; m01/=egnim%ni; m01=
44、hsnim;01/ni h=egruo%h; h01ihsruo=;1/0 P=2; Pefx0=0; dgcselbat; )5(yaleP=2; Pdfx0=0; dihcselbat; P)5(yale=2bfx0;P=0; d4x; P)5(yale=2x07f; P=0melbategni; d; P)5(yale=2x0; Pfe=0melbatsni; dh; P)5(yale=2; fdx0P=0; d4x; P)5(yale=2x0fb; P=0gruohelbat; d; P)5(yale=2;f 7x0P=0; isruohelbat)5( yaled;4.7按鍵控制子程序dkiov) (nacsyeik(fs=ce)0; )01(yaled=cesk(fi)0+ces; ices(f=06) s=ce; 0w=csk(elih0) d i;)(yalpsimk(fni=) 0; )01(yaledmk(fi=ni0)m+ni; im(fni=) m06in=; 0 wmk(elih=ni) d0ilp(y;s a) =ruohk(fi) 0; )01(yaled=ruohk(fi) 0+ruoh; iruoh(f=06) h=ru
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