電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

1概述：加入世貿(mào)組織以后，中國(guó)會(huì)面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)將是一場(chǎng)科技實(shí)力、管理水平和人才素質(zhì)的較量，風(fēng)險(xiǎn)和機(jī)遇共存。于是老師在單片機(jī)理論課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為我們安排了一個(gè)涉及MCS51單片機(jī)多種資源應(yīng)用及具有綜合功能的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：顯示時(shí)間定時(shí)溫度采集系統(tǒng)仿真1引言單片原理及應(yīng)用是一門(mén)技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是它的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)的局面。任隨書(shū)本上把單片機(jī)技術(shù)介紹得多么重要、多么實(shí)用多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫?huì)感到那只是空中樓閣，離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會(huì)感到對(duì)它失去興趣，或者會(huì)感到它高深莫測(cè)無(wú)從下手，這些情況都會(huì)令課堂教學(xué)的效果大打折扣。本次仿真設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一個(gè)涉及MCS51單片機(jī)都種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)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(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。該電子時(shí)鐘不但具有定時(shí)作用還有溫度采集作用。定時(shí)部分可以顯示時(shí)、分、秒，而且用按鍵還可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定。溫度采集部分實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的采集。在上一學(xué)期進(jìn)行的EDA課程設(shè)計(jì)中，同學(xué)們完成了單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與定時(shí)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。本次綜合實(shí)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(jì)與調(diào)試。待仿真成功后，再將程序燒寫(xiě)入單片機(jī)中。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)電子時(shí)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(pán)輸入部分、溫度采集部分。21中央處理單元CPU選用AT89C2051對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制：1）它將定時(shí)數(shù)據(jù)輸出到LED，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的顯示；2）根據(jù)鍵盤(pán)輸入調(diào)用相應(yīng)鍵處理子程序，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)整和鬧鈴的設(shè)定；3）接收溫度傳感器輸入的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，然后輸出到2位的LED2顯示器顯示出來(lái)。22電源電路部分在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一能量來(lái)源，它的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)我們以前學(xué)過(guò)的模電電子技術(shù)，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(guò)變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分。23顯示部分顯示部分是整個(gè)電子時(shí)鐘最為重要的部分，它分為時(shí)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(dòng)態(tài)顯示方式，所謂動(dòng)態(tài)顯示方式是時(shí)間（或溫度）數(shù)字在LED上一個(gè)一個(gè)逐個(gè)顯示，它是通過(guò)位選端控制在哪個(gè)LED上顯示數(shù)字，由于這些LED數(shù)字顯示之間的時(shí)間非常的短，使的人眼看來(lái)它們是一起顯示時(shí)間數(shù)字的，并且動(dòng)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(wèn)題以及動(dòng)態(tài)顯示方式的優(yōu)越性，在此設(shè)計(jì)的連接方式上采用共陰級(jí)接法。顯示器LED有段選和位選兩個(gè)端口，首先說(shuō)段選端，它由LED八個(gè)端口構(gòu)成，通過(guò)對(duì)這八個(gè)端口輸入的不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)使得它的時(shí)間（或溫度）顯示也不同，從而可以得到我們所要的時(shí)間顯示和溫度。但對(duì)于二十個(gè)管腳的AT89C2051來(lái)說(shuō)，LED八個(gè)段選管腳太多，于是我選用74LS164芯片來(lái)擴(kuò)展主芯片的管腳，74LS164是數(shù)據(jù)移位寄存器，還選用了74LS244作為數(shù)據(jù)緩存器。24鍵盤(pán)部分它是整個(gè)系統(tǒng)中最簡(jiǎn)單的部分，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需四個(gè)按鍵：功能移位鍵、功能加鍵、功能減鍵、定鬧鍵。并采用獨(dú)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(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。有三個(gè)管腳：DQ為數(shù)字信號(hào)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(yuǎn)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(cè)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(zhuǎn)換精度，工作電壓在3V5V之間?，F(xiàn)場(chǎng)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“一線總線”：獨(dú)特的電源和信號(hào)復(fù)合在一起；僅使用一條口線；每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址；簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)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：3123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:27-Sep-2005SheetofFile:F:單片機(jī)課程設(shè)計(jì)溫度采集和時(shí)鐘電路付琳琳時(shí)鐘和溫度計(jì).ddbDrawnBy:S3R1247KVGNDdataU4ds18b20abcdefgdpVDPYDS1LEDabcdefgdpVDPYDS2LEDabcdefgdpVDPYDS3LEDabcdefgdpVDPYDS8LEDabcdefgdpVDPYDS4LEDabcdefgdpVDPYDS7LEDabcdefgdpVDPYDS5LEDabcdefgdpVDPYDS6LEDEDA課程設(shè)計(jì)X1XTAL2C233pC330pFEN11EN2191A1IN21A2IN41A3IN61A4IN82A1IN112A2IN132A3IN152A4IN172Y4OUT32Y3OUT52Y2OUT72Y1OUT91Y4OUT121Y3OUT141Y2OUT161Y1OUT18U274LS244(20)S1SW-PBC122uFR910KRSTP3.0/RXDP3.1/TXDXTAL2XTAL1P3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1GNDVccP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.0P3.7P1.1SERINA1SERINB2Q03Q14Q25Q36CLKIN8CLR9Q410Q511Q612Q713U?74LS164(14)R1300R2300R3300R4300R5300R6300R8300R7300+5+5GNDGND+5GNDGNDR?4K7R?4K7S2GND+5如圖（1）根據(jù)元器件種類(lèi)和體積以及技術(shù)要求將其布局在電路板上的適當(dāng)位置。可以先從體積較大的器件開(kāi)始，如單片機(jī)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。直立式。電阻、電容、二極管等都是豎直安裝在印刷板上的。這種方式的特點(diǎn)是：在一定的單位面積內(nèi)可以容納較多的電子元件，同時(shí)元件的排列也比較緊湊。缺點(diǎn)是：元件的引線過(guò)長(zhǎng)，在一個(gè)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(shí)現(xiàn)薄形化，同時(shí)元器件的引腳也最短，適合于較高工作頻率的電路采用，也是目前采用最廣泛的一種安裝方式?；旌鲜?。為了適應(yīng)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臥式。這受到電路結(jié)構(gòu)各式以及機(jī)殼內(nèi)尺寸的限制，同時(shí)靈活處理。元器件配置布局應(yīng)考慮的因素：電路板是矩形，元件排列的長(zhǎng)度方向一般應(yīng)與電路板的長(zhǎng)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(yīng)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(dǎo)線的交叉，設(shè)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(yīng)以功能電路的核心器件為中心，外圍元件圍繞它進(jìn)行布局。4要注意各種門(mén)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(shí)現(xiàn)不同邏輯門(mén)的組合轉(zhuǎn)換。元器件的配置和布局應(yīng)有利于設(shè)備的裝配、檢查、高度和維修。元器件焊接注意事項(xiàng)：焊接前務(wù)必認(rèn)準(zhǔn)元件數(shù)值，會(huì)認(rèn)元件上的標(biāo)識(shí)和會(huì)用數(shù)字多用表測(cè)試。焊接時(shí)速度要快，電烙鐵不可長(zhǎng)時(shí)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易導(dǎo)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(diǎn)介紹本仿真器系統(tǒng)由仿真主機(jī)+仿真頭、MULTIA用戶板、實(shí)驗(yàn)板、開(kāi)關(guān)電源等組成。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是：1主機(jī)+仿真頭的組合，通過(guò)更換不同型號(hào)的仿真頭即可對(duì)各種不同類(lèi)型的單片機(jī)進(jìn)行仿真，是一種靈活的多CPU仿真系統(tǒng)。采用主機(jī)+POD組合方式，更換POD，可以對(duì)各種CPU進(jìn)行仿真。本仿真器主機(jī)型號(hào)為E2000/S，仿真頭型號(hào)為POD8X5X（可仿真系列8X5X單片機(jī)）。2雙平臺(tái)，具有DOS版本和WINDOWS版本，后者功能強(qiáng)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(yǔ)言混合編程，具有項(xiàng)目管理功能，為用戶的資源共享、課題重組提供強(qiáng)有力的手段。支持點(diǎn)屏顯示，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)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(dòng)態(tài)地顯示仿真的各種過(guò)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(ài)。3雙工作模式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(jié)構(gòu)，100%不占用戶資源。全空間硬件斷點(diǎn)，不受任何條件限制，支持地址、數(shù)據(jù)、外部信號(hào)、事件斷點(diǎn)、支持實(shí)時(shí)斷點(diǎn)計(jì)數(shù)、軟件運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)。5雙集成環(huán)境編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個(gè)環(huán)境下多種仿真器，多類(lèi)CPU仿真全部集成在一個(gè)環(huán)境下。可仿真51系列，19