電子時鐘程序設計-畢業(yè)論文(共9頁)

1、 PAGE PAGE 14概述(i sh)：加入世貿(mào)組織以后，中國會面臨激烈的競爭。這種競爭將是一場科技實力、管理水平和人才素質(szh)的較量，風險和機遇共存。于是(ysh)老師在單片機理論課程學習的基礎上，為我們安排了一個涉及MCS51單片機多種資源應用及具有綜合功能的電子時鐘設計。關鍵字： 顯示時間 定時 溫度采集 系統(tǒng)仿真1 引 言單片原理及應用是一門技術性、應用性很強的學科，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、接口應用還是編程方法、程序調試，都離不開實驗教學。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

2、把單片機技術介紹得多么重要、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。本次仿真設計的目的就是讓同學們在理論學習的基礎上，通過完成一個涉及MCS51單片機都種資源應用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標板的設計與編程應用，使學生不但能夠將課堂上學到的理論知識與實際應用結合起來，而且能夠對電子電路、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、排版調試、焊接技術、相關儀器設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用系統(tǒng)的開發(fā)設計工作打下一定的

3、基礎。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)時間的調整和鬧鈴的設定。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)的硬件電路設計。本次綜合實踐是在此基礎上，焊接制作電路板，完成該系統(tǒng)的軟件設計與調試。待仿真成功后，再將程序燒寫入單片機中。2 系統(tǒng)結構 整個電子時鐘系統(tǒng)電路可分為五大部分：中央處理單元（CPU）、電源電路部分、顯示部分、鍵盤輸入部分、溫度采集部分。1 中央(zhngyng)處理單元 CPU選用(xunyng)AT89C2051對整個系統(tǒng)(xtng)進行控制：1）它將定

4、時數(shù)據(jù)輸出到LED，實現(xiàn)時間的顯示；2）根據(jù)鍵盤輸入調用相應鍵處理子程序，實現(xiàn)時間的調整和鬧鈴的設定；3）接收溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)，進行一定的轉換，然后輸出到2位的LED顯示器顯示出來。22 電源電路部分 在各種電子設備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設備唯一能量來源，它的設計思路是根據(jù)我們以前學過的模電電子技術，要想得到我們所要的+6V輸出電壓，就需將交流220V的電壓經(jīng)過變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分。23 顯示部分顯示部分是整個電子時鐘最為重要的部分，它分為時間的顯示和溫度的顯示兩部分，共需要8位LED顯示器。采用動態(tài)顯示方式，所謂動態(tài)顯示方式是時間（或溫

5、度）數(shù)字在LED上一個一個逐個顯示，它是通過位選端控制在哪個LED上顯示數(shù)字，由于這些LED數(shù)字顯示之間的時間非常的短，使的人眼看來它們是一起顯示時間數(shù)字的，并且動態(tài)顯示方式所用的接口少，節(jié)省了CPU的管腳。由于端口的問題以及動態(tài)顯示方式的優(yōu)越性，在此設計的連接方式上采用共陰級接法。顯示器LED有段選和位選兩個端口，首先說段選端，它由LED八個端口構成，通過對這八個端口輸入的不同的二進制數(shù)據(jù)使得它的時間（或溫度）顯示也不同，從而可以得到我們所要的時間顯示和溫度。但對于二十個管腳的AT89C2051來說，LED八個段選管腳太多，于是我選用74LS164芯片來擴展主芯片的管腳，74LS164是數(shù)據(jù)

6、移位寄存器，還選用了74LS244作為數(shù)據(jù)緩存器。24 鍵盤部分它是整個系統(tǒng)中最簡單的部分，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需四個按鍵：功能移位鍵、功能加鍵、功能減鍵、定鬧鍵。并采用獨立式按鍵。溫度采集部分 此部分選用DS18B20傳感器，主要由四部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。有三個管腳：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。電源有兩種接法：1）遠端因入；2）寄生電源方式。它是支持“一線總線”接口的溫度傳感器，測量溫度范圍為-55C+125C，在-10+85C范圍內(nèi)，可編程為9位12位A/D轉換精度，工作電壓在3V5V

7、之間。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 何為(h wi)“一線(yxin)總線”：獨特的電源和信號復合在一起；僅使用(shyng)一條口線；每個芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址；簡單的網(wǎng)絡化的溫度感知；零功耗等待。2電路制作根據(jù)電路圖（如圖示1）將元器件布置在電路板上：如圖（1） 根據(jù)元器件種類和體積以及技術要求將其布局在電路板上的適當位置?？梢韵葟捏w積較大的器件開始，如單片機底座、電源穩(wěn)壓器、變壓線圈、鎖存器、溫度傳感器等。待體積較大的元器件布局好之后，小型的電子元器件就可以根據(jù)間隙面積靈活布置。二極管、電感器、阻容元件的裝配方式一般有直立式、俯臥式和混合式三種

8、。 直立式。電阻、電容、二極管等都是豎直安裝(nzhung)在印刷板上的。這種方式的特點是：在一定的單位面積內(nèi)可以容納較多的電子元件，同時元件的排列也比較緊湊。缺點是：元件的引線過長，在一個平面上，欠美觀，元器件引腳彎曲，且密度較大，元器件之間容易引腳碰觸，可靠性欠佳，且不太適合頻率較高的電路采用。 俯臥式。電阻、電容、二極管等都是俯臥式安裝在印刷板上的。這樣可以明顯地降低元件的排列高度，可實現(xiàn)薄形化，同時元器件的引腳也最短，適合于較高工作頻率的電路采用，也是目前(mqin)采用最廣泛的一種安裝方式?；旌鲜?。為了適應各種不同條件的要求或某些位置受面積所限，在一塊印刷電路板上，有的元器件則采用俯

9、臥式。這受到電路結構各式以及機殼內(nèi)尺寸(ch cun)的限制，同時靈活處理。元器件配置布局應考慮的因素：電路板是矩形，元件排列的長度方向一般應與電路板的長邊平行，這樣不但可以提高元件的裝配好的印刷電路板更美觀。應盡可能地縮短元件及元件之間的引線。盡量避免電路板上的導線的交叉，設法減小它們的分布電容和互相之間的電磁干擾，以提高系統(tǒng)工作的可靠性。應以功能電路的核心器件為中心，外圍元件圍繞它進行布局。要注意各種門電路多余的處理，或接電源端或接地端，并按照正確的 方法實現(xiàn)不同邏輯門的組合轉換。元器件的配置和布局應有利于設備的裝配、檢查、高度和維修。元器件焊接注意事項：焊接前務必認準元件數(shù)值，會認元件上

10、的標識和會用數(shù)字多用表測試。焊接時速度要快，電烙鐵不可長時間停留在電路板和元件的焊腳上。特別是晶振、發(fā)光二極管、電解電容、9041三極管等元件，時間過長容易導致元器件損壞。3軟件仿真31仿真器介紹仿真器采用偉福仿真器系統(tǒng)，該仿真器介紹如下：系統(tǒng)的特點介紹本仿真器系統(tǒng)由仿真主機+仿真頭、MULTIA用戶板、實驗板、開關電源等組成。本系統(tǒng)的特點是：1主機+仿真(fn zhn)頭的組合，通過更換不同型號的仿真頭即可對各種不同類型的單片機進行仿真，是一種靈活的多CPU仿真系統(tǒng)。采用主機+POD組合方式，更換POD，可以對各種CPU 進行仿真。本仿真器主機型號為E2000/S，仿真頭型號為POD8X5X

11、（可仿真系列8X5X單片機）。2雙平臺，具有DOS版本和WINDOWS版本，后者功能強大，中/英文界面任選，用戶源程序的大小不再有任何限制，支持ASM，C,PLM語言混合編程，具有項目管理功能，為用戶的資源共享、課題重組提供強有力的手段(shudun)。支持點屏顯示，用鼠標左鍵點一下源程序中的某一變量，即可顯示該變量的數(shù)值。有豐富的窗口顯示方式，多方位，動態(tài)地顯示仿真的各種過程，使用極為便利。本操作系統(tǒng)一經(jīng)推出，立即被廣大用戶所喜愛。3雙工作(gngzu)模式1）軟件模擬仿真（不要仿真器也能模擬仿真）。2）硬件仿真。4雙CPU結構，100%不占用戶資源。全空間硬件斷點，不受任何條件限制，支持地

12、址、數(shù)據(jù)、外部信號、事件斷點、支持實時斷點計數(shù)、軟件運行時間統(tǒng)計。5雙集成環(huán)境編輯、編譯、下載、調試全部集中在一個環(huán)境下多種仿真器，多類CPU仿真全部集成在一個環(huán)境下?？煞抡?1系列，196系列，PIC系列，飛利蒲公司的552、LPC764、DALLAS320，華邦438等51增強型CPU。為了跟上形勢，現(xiàn)在很多工程師需要面對和掌握不同的項目管理器、編輯器、編譯器。他們由不同的廠家開發(fā)，相互不兼容，使用不同的界面，學習使用都很吃力。偉福WINDOWS調試軟件提供了一個全集成環(huán)境，統(tǒng)一的界面，包含一個項目管理器，一個功能強大的編輯器，匯編Make,Build和調試工具并提供千個與第三方編譯器的接

13、口。由于風格統(tǒng)一，大大節(jié)省了精力和時間。 6強大的邏輯分析儀綜合調試功能。邏輯分析儀由交互式軟件菜單窗口對系統(tǒng)硬件的邏輯或時序進行同步實時采樣，并實時在線調試分析，采集深度32K（E2000/L），最高時基采樣頻率達20MHz，40路波形，可精確實時反映用戶程序運行時的歷史時間。系統(tǒng)在使用邏輯分析儀時，除普通的單步運行、鍵盤斷點運行、全速硬件斷點運行外，還可實現(xiàn)各種條件組合斷點如：數(shù)據(jù)、地址、外部控制信號、CPU內(nèi)部控制信號、程序區(qū)間斷點等。由于邏輯儀可以直接對程序的執(zhí)行結果進行分析，因此極大地便利于程序的調試。 7強大的追蹤器功能追蹤功能以總線周期為單位，實時記錄仿真(fn zhn)過程中C

14、PU發(fā)生的總線事件，其觸發(fā)條件方式同邏輯分析儀。追蹤窗口在仿真停止時可收集顯示追蹤的CPU指令記憶信息，可以以總線反匯編碼模式、源程序模式對應顯示追蹤結果。屏幕窗口顯示波形圖最多追蹤記憶指令32K并通過仿真器的斷點、單步、全速運行或各種條件組合斷點來完成追蹤功能?？偩€跟蹤可以跟蹤程序的運行軌跡?？梢越y(tǒng)計軟件運行時間。偉福系統(tǒng)(xtng)仿真如圖（2）所示：如圖（2）32仿真器編程 雙擊桌面上的WAVE圖標或從開始/程序/WAVE FOR WINDOWS/WAVE進入本開發(fā)(kif)環(huán)境。在實驗開始時要先根據(jù)需要設置好仿真器類型、仿真頭類型以及CPU類型，并注意是否“使用偉福軟件模擬器”，若使用

15、硬件仿真，請注意去掉“使用偉福軟件模擬器”前的選擇。在文件窗口下可進行包括新建、打開、保存等文件操作。在編譯文件窗口下可將源文件編譯成目標文件。在窗口窗口下可以觀察各種窗口信息，其中最常用到的是CPU窗口和數(shù)據(jù)窗口。在CPU窗口下可以通過CPU窗口看到編譯正確的機器碼及反匯編程序，可以更清楚地了解程序執(zhí)行過程。CPU窗口中還有SFR窗口和位窗口，了解程序執(zhí)行過程中寄存器內(nèi)容的變化。在數(shù)據(jù)窗口下有DATA內(nèi)部數(shù)據(jù)窗口；CODE程序數(shù)據(jù)窗口；XDATA外部數(shù)據(jù)窗口；PDTA外部數(shù)據(jù)窗口。結束語通過這次的設計使我認識到我對單片機方面的知識知道的太少了，對于書本上的很多知識還不能靈活運用，有很多我們需要掌握的知識在等著我去學習，我會在以后的學習生活中彌補我所缺少的知識。本次的設計使我從中學到了一些很重要的東西，那就是如何從理論到實踐的轉化，怎樣將我所學到的知識運用到我以后的工作中去。在大學的課堂的學習只是在給我們灌輸專業(yè)知識，而我們應把所學的用到我們現(xiàn)實的生活中去，此次的電子(dinz)時鐘設計給我奠定了一個實踐基礎，我會在以后的學習、生活中磨