電子計(jì)時(shí)器單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、摘要單片機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)之一，具有體積小，易于控制，價(jià)格便宜，安全可靠等等優(yōu)良的性能而被廣泛的關(guān)注。無(wú)論是小到兒童玩具，到工業(yè)控制系統(tǒng)，大到航天航空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與操作之中，隨處可見單片機(jī)的蹤影。大學(xué)電子專業(yè)，電氣專業(yè)，通信等專業(yè)開設(shè)單片機(jī)課程，對(duì)人才的培養(yǎng)無(wú)疑是有著重大的意義的。學(xué)習(xí)單片機(jī)最重要的方法就是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)方法。有些工程師說過，能利用單片機(jī)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘，技能基本上掌握單片機(jī)的使用。所以設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘的真正目的不在于設(shè)計(jì)出成品而投入使用，而是在于熟悉單片機(jī)的基本功能與編程來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的控制。作為大學(xué)生，以后出去就業(yè)或是繼續(xù)學(xué)業(yè)，都要有一定的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，

2、而這，便是電子計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)的另一個(gè)目的。電子計(jì)時(shí)器是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。他的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒。秒信號(hào)產(chǎn)生器時(shí)整個(gè)系統(tǒng) 的計(jì)時(shí)信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用晶振加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每個(gè)六十秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小時(shí)的累計(jì)。關(guān)鍵字:單片機(jī)；電子計(jì)時(shí)器；分計(jì)數(shù)器；時(shí)計(jì)數(shù)器；秒計(jì)數(shù)

3、器目 錄1 單片機(jī)簡(jiǎn)介1.1 單片機(jī)概述1.2 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)1.3 單片機(jī)應(yīng)用分類2 電子計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)介2.1 電子計(jì)時(shí)器原理2.2 電子計(jì)時(shí)器應(yīng)用3 電子計(jì)時(shí)器硬件設(shè)計(jì)3.1 功能框圖3.2 單片機(jī)復(fù)位與晶振電路3.3 1602顯示電路3.4總體電路設(shè)計(jì)3 電子計(jì)時(shí)器軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程框圖4.2程序源代碼參考文獻(xiàn)1 單片機(jī)簡(jiǎn)介1.1 單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，

4、和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，當(dāng)時(shí)的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系

5、統(tǒng)。因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。盡管2000年以后ARM已經(jīng)發(fā)展出了32位的主頻超過300M的高端單片機(jī)，直到目前基于8031的單片機(jī)還在廣泛的使用。在很多方面單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多處理器，隨著單片機(jī)家族的發(fā)展壯大，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。 汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過P

6、C機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。1.2單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成。1.3單片機(jī)應(yīng)用分類單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支領(lǐng)域，根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機(jī)大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。 通用型/專用型這是按單片機(jī)適用范圍來區(qū)分的。例如：80C51是通用型單片機(jī)，它不是為某種專用途設(shè)計(jì)的；專用型單片機(jī)是針對(duì)一類產(chǎn)品甚至某一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計(jì)的要求，在片內(nèi)集成ADC接口等功能的溫度測(cè)量控制電路。 總線型/非總線型這是按單片機(jī)是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、 數(shù)

7、據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴(kuò)展并行外圍器件都可通過串行口與單片機(jī)連接，另外，許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。 控制型/家電型這是按照單片機(jī)大致應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)；用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件和外設(shè)接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴(yán)格的。例如，80C51類單片機(jī)既是通用型又是總線型，還可以作工控用。2 電子計(jì)時(shí)器簡(jiǎn)介2.1 電子計(jì)時(shí)器原理電子計(jì)時(shí)器的核心是電子振蕩器，由電子振蕩器的頻率確定時(shí)間基

8、數(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示或者指針運(yùn)動(dòng)。振蕩器的頻率的精度決定計(jì)時(shí)精度。常用的電子振蕩器是晶體振蕩器。電子計(jì)時(shí)器是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。他的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，顯示滿刻度為23時(shí)59分59秒。秒信號(hào)產(chǎn)生器時(shí)整個(gè)系統(tǒng) 的計(jì)時(shí)信號(hào)，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，一般用晶振加分頻器來實(shí)現(xiàn)。將標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每個(gè)六十秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖。“分計(jì)數(shù)器”也采用六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)六十分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號(hào)，該信號(hào)將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”?！皶r(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一天24小

9、時(shí)的累計(jì)。2.電子計(jì)時(shí)器應(yīng)用電子計(jì)時(shí)器他有點(diǎn)很多，比如：小巧精致、價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)便等等。所以在電子計(jì)時(shí)器在很多領(lǐng)域都有廣泛運(yùn)用。比如：體育競(jìng)技類比賽中所用的專業(yè)計(jì)時(shí)器，家用的電子時(shí)鐘，還有高科技用的一些精密的電子計(jì)數(shù)設(shè)備、一些高尖端武器和科學(xué)研發(fā)、產(chǎn)品技術(shù)等，都需要用到這樣的緊密計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。3 電子計(jì)時(shí)器硬件設(shè)計(jì)3.1 功能框圖 顯示模塊 單片機(jī) 控制 模塊USB 電腦供電 模塊 11.0592MHZ晶振 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 提供外部 時(shí)鐘振蕩 5V電壓 至1602液晶 顯示圖3.1 電子計(jì)時(shí)器功能上面的功能框圖可由3個(gè)部分組成。如下：第一部分：通過USB的物理特性，再通過芯片MAX232實(shí)現(xiàn)在

10、線提供單片機(jī)5V電壓。第二部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊，有編寫程序控制單片機(jī)引腳點(diǎn)位的變化來時(shí)時(shí)控制1602的顯示。第三部分：顯示模塊，為1602液晶顯示。3.2 單片機(jī)復(fù)位與晶振電路單片機(jī)的工作需要外部固定提供的頻率，才能使單片機(jī)正常的工作，復(fù)位電路是為了方便單片機(jī)調(diào)試的時(shí)候便于恢復(fù)。晶振頻率一般有11.0592MHZ、12MHZ、6MHZ等等。 圖3.2 晶振電路圖3.3 復(fù)位電路3.3 1602顯示電路本實(shí)驗(yàn)使用的1602液晶為5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，可顯示兩行，每行16個(gè)字符，不能顯示漢字，內(nèi)置含128個(gè)字符的ASCII字符集子庫(kù)，只有并行接口，無(wú)串行接口。其接口信號(hào)說明如表3.1所示。 圖 3

11、.4 1602液晶顯示表3.1 1602液晶接口信號(hào)說明 如果想要將電子計(jì)時(shí)器的程序編寫好，掌握1602液晶的寫操作時(shí)序是很有必要的。其寫操作時(shí)序圖如下：圖 3.5。由1602液晶顯示屏的各引腳功能以及時(shí)序圖容易知道，在使用1602時(shí)：（1）1號(hào)引腳接地GND。（2）2號(hào)引腳接到電源正極（5V）。（3）3號(hào)引腳為一電位器，可使用滑動(dòng)變阻器來實(shí)現(xiàn)其功能。（4）4.、5、6號(hào)引腳為液晶的控制信號(hào)，EA=1,打開液晶顯示；RS為數(shù)據(jù)/指令寫入端，RS=1，寫入數(shù)據(jù)，RS=0則寫入指令。（5）7-14腳為數(shù)據(jù)或指令入口，與單片機(jī)的一個(gè)I/O口相連。圖 3.5 1602液晶寫操作時(shí)序圖3.4 總體電路設(shè)

12、計(jì)將電路圖的各部分硬件設(shè)計(jì)好，總體電路圖就不難設(shè)計(jì) 了，其總體電路圖設(shè)計(jì)如圖3.6。圖3.6 電子計(jì)時(shí)器總體電路圖4 電子計(jì)時(shí)器軟件設(shè)計(jì)4.1 程序流程框圖60妙到？ 開始 N 初始化 Y歸00:00:00開始計(jì)時(shí) 結(jié)束 1秒到？ N Y 秒加1 60妙到？ N 分清零 時(shí)加1 秒清零 分加1 Y60妙到？ N Y 圖4.1 電子計(jì)時(shí)器流程框圖4.2 程序源代碼#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit rs=P35;sbit lcden=P34;sbit wr=P36;sbit wela=P26;sbit

13、 dula=P27;void com(uchar);void date(uchar);void delay(uchar);void clock();void display(uchar,uchar);void init();uchar temp,miao,fen,shi;uchar code table0=00 : 00 : 00;uchar code table1=;void main() init(); while(1) clock();void com(uchar a)rs=1;rs=0;wr=1;wr=0;lcden=1;P0=a;lcden=0;delay(5);void date(

14、uchar b)rs=0;rs=1;wr=1;wr=0;lcden=1;P0=b;lcden=0;delay(5);void init()uchar e;wela=0;dula=0;temp=0;miao=0;fen=0;shi=0;com(0x01); com(0x38);com(0x0c);com(0x06);com(0x80+2);for(e=0;e0;i-)for(j=110;j0;j-);void clock()if(miao=60) miao=0;fen+;if(fen=60)fen=0;shi+;if(shi=24)shi=0;display(2,shi);display(7,fen);display(12,miao);void timer() interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;temp+;if(temp=20)temp=0;miao+;void display(uchar add,uchar dat)uchar shi,ge;shi=dat/10;ge=dat%10;com(0x80+add);dat