測控原理課程設(shè)計wow

1、測控系統(tǒng)原理與設(shè)計課程設(shè)計課題： 時鐘計時器的設(shè)計 班級 測控1101 學(xué)號 1101203117 學(xué)生姓名 李源 專業(yè) 測控技術(shù)與儀器 系別 電子信息工程系 指導(dǎo)教師 楊銀賢 毛鋼元 淮陰工學(xué)院電子信息工程系2013年5月1設(shè)計目的測控系統(tǒng)原理與設(shè)計課程設(shè)計是一項重要的實踐性教育環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間必須接受的一項工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計過程中，在教師指導(dǎo)下，運用工程的方法，通過一個簡單課題的設(shè)計練習(xí)，可使學(xué)生初步體驗微機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程、設(shè)計要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計方法，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。通過課程設(shè)計，應(yīng)能加強學(xué)生如下能力

2、的培養(yǎng)：(1) 獨立工作能力和創(chuàng)造力；(2) 綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力；(3) 查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；(4) 工程繪圖的能力；(5) 編寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。2設(shè)計要求(1) 獨立完成設(shè)計任務(wù)(2) 繪制系統(tǒng)硬件總框圖(3) 繪制系統(tǒng)原理電路圖(4) 繪制系統(tǒng)工程設(shè)計圖(機箱、控制面板、線路板圖、元件布局圖、裝配連線圖等)(5) 編制軟件框圖(6) 完成詳細完整的程序清單和注釋(7) 制定編寫調(diào)試方案(8) 編寫用戶操作使用說明書(9) 寫出設(shè)計工作小結(jié)3系統(tǒng)方案設(shè)計3.1概述本實驗所選用的單片機為AT89C51，時鐘計時器用單片機和6位

3、LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，以24小時計時方式進行，能整點提醒，使用按鍵開關(guān)可實現(xiàn)時、分調(diào)整，秒表/時鐘功能轉(zhuǎn)換，省電及定時設(shè)定提醒功能。3.2 系統(tǒng)方案框圖圖1：系統(tǒng)方案框圖4硬件介紹4.1 STC89C51AT89C52引腳結(jié)構(gòu) 圖 2 AT89C52引腳結(jié)構(gòu)功能特性描述:與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作：0Hz33Hz、三級加密程序存儲器、2個可編程I/O口線、三個16位定時器/計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器等AT89C51引腳功能描述 VCC : 電源GN

4、D: 地P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（II

5、L）。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P2口亦接收低高位地址和其它控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電

6、阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下所示。AT89S52 引腳號 第二功能P3.0 RXD （串行輸入）P3.1 TXD （串行輸出）P3.2 INT0 (外部中斷0)P3.3 INT1 (外部中斷1)P3.4 T0 （定時器0外部輸入）P3.5 T1 （定時器1外部輸入）P3.6 WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲

7、器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過一個ALE脈沖。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89C51從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP

8、電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52 有5個中斷源，中斷是指計算機在執(zhí)行某一程序的過程中, 由于計算機系統(tǒng)內(nèi)、 外的某種原因, 而必須中止原程序的執(zhí)行,轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序,待處理結(jié)束之后, 再回來繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序的過程。 采用了中斷技術(shù)后的計算機, 可以解決CPU與外設(shè)之間速度匹配的問題, 使計算機可以及時處理系統(tǒng)中許多隨機的參數(shù)和信息, 同時, 它也提高了計算機處理故障與應(yīng)變的能力。兩個外部中斷（INT0 和INT1），兩個定時中斷（定時器0、1）和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器I

9、E 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。中斷源是在一個計算機系統(tǒng)對中斷請求的來源，中斷可以人為設(shè)定，它可以在應(yīng)對突發(fā)隨機事件設(shè)置。通常的I / O設(shè)備，實時控制系統(tǒng)的故障隨機參數(shù)和信息源等。較高優(yōu)先級的中斷，那么到更高的優(yōu)先級響應(yīng)。當(dāng)運行時，中斷服務(wù)程序，另一個中斷高優(yōu)先級中斷請求產(chǎn)生，當(dāng)電流CPU中斷服務(wù)將暫停高級別中斷處理應(yīng)用，可完成先進的中斷處理程序中斷程序關(guān)閉，然后再返回到CPU原始點繼續(xù)這一過程被稱為嵌套。 中斷響應(yīng)的過程：在每個指令結(jié)束時，系統(tǒng)會自動檢測中斷請求信號，如果有一個中斷請求，并在打開的CPU，那么響應(yīng)

10、的中斷的中斷狀態(tài)。 （2）保護之前，在一般保護，禁止中斷，以防止現(xiàn)場銷毀現(xiàn)場的一幕。保護現(xiàn)場的指令一般用于堆疊在原程序中使用到堆棧中的寄存器。 （3）中斷服務(wù)的相應(yīng)的中斷源是服務(wù)。 （4）恢復(fù)現(xiàn)場，將保護的數(shù)據(jù)在堆棧上彈出的復(fù)蘇之前，禁止中斷現(xiàn)場，以防 止破壞現(xiàn)場。時間后，現(xiàn)場恢復(fù)開放中斷。 （5）返回時，此CPU的斷點地址時堆棧推彈回到程序計數(shù)器，使CPU繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。 4.2 74HC573SL74HC573 跟LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（

11、也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。輸出能直接接到CMOS，NMOS 和TTL 接口上操作電壓范圍：2.0V6.0V低輸入電流：1.0uACMOS 器件的高噪聲抵抗特性 圖4 管腳功能圖：表1 74HC573功能表圖5 74HC573邏輯圖4.3 LED 數(shù)碼管由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容較簡單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟。LED 有共陰極和共陽極兩種。如圖所示。 二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V 的電壓。一位顯示器由8 個發(fā)光二極管組成，其中7 個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個筆劃（段）

12、ag，另一個小數(shù)點為dp 發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護各段LED 不被損壞，需外加限流電阻。LED 顯示數(shù)碼管通常由硬件7 段譯碼集成電路，完成從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅(qū)動。本系統(tǒng)采用軟件譯碼，以減小體積，降低成本和功耗，軟件譯碼的另一優(yōu)勢還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。所謂軟件譯碼，即由單片機軟件完成從數(shù)字到顯示碼的轉(zhuǎn)換。從LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理可知，為了顯示字符，要為LED 顯示數(shù)碼管提供顯示段碼，組成一個“8”字形字符的7 段，再加上1 個小數(shù)點位，共計8 段，因此提供給LED 數(shù)碼管的顯示段碼為1 個字節(jié)。各段碼位與顯示段的對應(yīng)關(guān)

13、系如表。表2需說明的是當(dāng)用數(shù)據(jù)口連接LED 數(shù)碼管adp 引腳時，不同的連接方法，各段碼位與顯示段有不同的對應(yīng)關(guān)系。通常數(shù)據(jù)口的D0 位與a 段連接，D1 位與b 段連接，D7 位與dp 段連接,如表1 所示，表2 為用于LED 數(shù)碼管顯示的十六進制數(shù)和空白字符與P 的顯示段碼。注：（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點不亮的情況。（2）“空白”字符即沒有任何顯示。顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。該方式每一位都需要一個8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較

14、多時，靜態(tài)顯示所需的I/O 口太多，造成了資源的浪費。動態(tài)顯示：所謂動態(tài)顯示就是一位一位的輪流點亮各個位，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于點亮?xí)r間與間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動態(tài)顯示節(jié)省了I/O 口，降低了能耗。5硬件電路介紹5.1 晶振電路每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那

15、單片機的運行速度也就越快。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。5.2復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中

16、引起的抖動而影響復(fù)位。 圖6 復(fù)位電路5. 顯示電路6.圖7 數(shù)碼管顯示電路5.4 按鍵電路本設(shè)計采用四個獨立按鍵；按鍵處理設(shè)置為：如果沒有按鍵，則時鐘正常走下去。第一個按鍵為切換按鍵，用于顯示不同界面的切換。默認顯示為時分秒，如果按鍵一次，切換為顯示年月日；如果按鍵兩次，切換為顯示鬧鈴時間；再按一次則跳回顯示時分秒；第二個按鍵為調(diào)整時間，當(dāng)?shù)谝淮伟聪碌臅r候，進入調(diào)整狀態(tài)，把定時器關(guān)掉，時鐘就停止走動；這時當(dāng)按下第三個按鍵可以對秒進行加1 的操作，當(dāng)按下第四個按鍵可以對分進行加1 的操作，當(dāng)按下K2 鍵的時可以對時進行加1 操作，當(dāng)再次按下第二個按鍵 鍵時,打開定時器，再次啟動時鐘。為了使按鍵

17、更穩(wěn)定，在程序中加入了去抖程序與松手檢測程序。 圖8 按鍵電路6總電路流程圖7軟件設(shè)計7.1主程序主程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序和查鍵子程序，當(dāng)按鍵被按下時，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。其主程序執(zhí)行流程如圖9所示。圖9 主程序流程圖7.2顯示主程序本程序采用動態(tài)顯示，并運用鎖存器將結(jié)果送出；圖10 顯示流程圖7.3鬧鐘時間設(shè)定功能程序在時鐘狀態(tài)下，觸發(fā)外中斷1時，進入鬧鐘時間設(shè)定模式，且不影響T0計時器的功能狀態(tài)，在鍵盤上輸入對應(yīng)的數(shù)字進行時間設(shè)定。當(dāng)分別按下調(diào)節(jié)時鐘、分鐘和秒鐘的個位時，時間自動確定。鬧鐘時間設(shè)定流程圖如圖6-3所示：圖11 鬧鐘時間設(shè)定流程圖8誤差分析與修正·測量數(shù)據(jù)理論時間（c

18、m）5：00:007：00:009：00:0011：00:00實際時間（cm）5：00:117：00:359：01:0211：01:11數(shù)據(jù)分析基本滿足設(shè)計要求，誤差在1015秒/時之間，完全可以滿足日常的使用。9軟件仿真10 PCB11課程設(shè)計體會與總結(jié)通過本次課程設(shè)計，加深了對傳感器課程的認識，提高了動手與團隊合作能力。在單片機課程設(shè)計中，經(jīng)過選題、設(shè)計電路、購買元件、焊接電路、程序編寫調(diào)試等步驟，最終得到完整的作品。這次課程設(shè)計是本門課程課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識與工程實踐之間的銜接。通過本課程設(shè)計，我獲益匪淺，增強了我對單片機專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，加深了認識，進一步鞏固了我的動手能力，

19、培養(yǎng)獨立自主、綜合分析的思維與創(chuàng)新能力，最終使初步具有設(shè)計小型計算機控制系統(tǒng)的硬件及軟件的能力。同時，通過資料搜集、方案分析、系統(tǒng)設(shè)計與報告撰寫的一系列過程，得到一次科學(xué)研究工作的初步訓(xùn)練。從而，在專業(yè)知識與研究方法方面為日后的畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計 使我得到了鍛煉，讓我明白學(xué)習(xí)不知能是紙上談兵，要能在生活生產(chǎn)中用到的具體使用。附：參考代碼#include<reg52.h>unsigned char data shijian23=13,06,25,23,59,50;unsigned char data naoling3=23,59,51;unsigne

20、d char code duanma=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char code weima=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; sbit key1=P34;sbit key2=P35;sbit key3=P36;sbit key4=P37;sbit fmq=P23;bit flag,flagfmq;sbit duan=P26;/定義鎖存使能端口 段鎖存sbit wei=P27;/ 位鎖存void delay(unsigned char t)unsigne

21、d char i,j;for(i=t;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);void display(unsigned char n)unsigned char i,j=0;unsigned char temp26;for(i=0,j=0;i<3;i+,j+=2)tempnj=shijianni/10;tempnj+1=shijianni%10;for(i=0;i<6;i+)P0=0;duan=1;duan=0;P0=weimai;wei=1;wei=0;if(i%2=1)&&(i!=5)P0=duanmatempni|0x80;elseP0

22、=duanmatempni;duan=1;duan=0;delay(10);void init_time0()TMOD=0X01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;void main()unsigned char n=1,i,j=0;unsigned char a;key1=1;key2=1;/ controlkey3=1;key4=1;init_time0();while(1)if(!key1)delay(15);if(!key1)while(!key1);n+;j=0;if(n=2)n=0;if(fla

23、g)flag=0;shijian12+;if(shijian12=60)shijian12=0;shijian11+;if(shijian11=60)shijian11=0;shijian10+;if(shijian10=24)shijian10=0;if(!key2)delay(150);if(!key2)while(!key2);j+;TR0=0;if(j=4)j=0;TR0=1;if(j=1)if(!key3)delay(15);if(!key3)while(!key3);shijiann2+;if(n=1&&shijiann2>=60)shijiann2=0;el

24、seif(n=0&&shijiann2>=31)shijiann2=0;if(!key4)delay(15);if(!key4)while(!key4);shijiann2-;if(n=1&&shijiann2=0)shijiann2=60;elseif(n=0&&shijiann2=0)shijiann2=31;if(j=2)if(!key3)delay(15);if(!key3)while(!key3);shijiann1+;if(n=1&&shijiann1>=60)shijiann1=0;elseif(n=0&&shijiann1>=12)shijiann1=0;if(!key4)delay(15);if(!key4)while(!key4);shijiann1-;if(n=1&&shijiann1=0)shijiann1=59;elseif(n=0&&shijiann1=0)shijiann1=12;if(j=3)if(!ke