《單片機(jī)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告-數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 系 別：物理與電子信息系 專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：07電氣（2） 指導(dǎo)老師： 摘要：2關(guān)鍵詞：2一、前言2二、方案設(shè)計(jì)與論證41設(shè)計(jì)內(nèi)容：42設(shè)計(jì)方案：4三、系統(tǒng)框圖4四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)51、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)52、報(bào)時(shí)電路63、LCD顯示電路64、復(fù)位電路85、校時(shí)電路8五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)91、設(shè)計(jì)內(nèi)容92程序流程圖10六、總原理圖12七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法131、硬件調(diào)試132、軟件調(diào)試13八、設(shè)計(jì)總結(jié)和心得13參考文獻(xiàn)14附錄A：設(shè)計(jì)所用到的器件清單15附錄B：電路PCB圖16單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)摘要：

2、單片機(jī)自20世紀(jì)70年代問世以來，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣、發(fā)展很快。單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，在我國，單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等各個(gè)方面。這次課程設(shè)計(jì)通過對它的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，以STC89C52芯片為核心，輔以必要的電路，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡易的電子時(shí)鐘，它由5V直流電源供電，通過液晶顯示器（LCD1602A）能夠準(zhǔn)確顯示時(shí)間，調(diào)整時(shí)間，從而到達(dá)學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟、硬件的能力。關(guān)鍵詞：STC89C52 單片機(jī) LCD 16

3、02A一、前言時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時(shí)間計(jì)量的精度要求越來越高，應(yīng)用越來越廣。現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘，石英表，石英鐘都采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)校，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時(shí)時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動，用LED顯示器代替顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差，這種表具有時(shí)，分，秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對，片選的靈活性好。時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是

4、指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對時(shí)間精度要求不高的場合；二是用專門的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以滿足高精度的要求。本文主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī)STC89C52芯片和液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)電子時(shí)鐘。二、方案設(shè)計(jì)與

5、論證1設(shè)計(jì)內(nèi)容：基本功能（必選）（1）準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。（2）小時(shí)以24小時(shí)計(jì)時(shí)形式，分秒計(jì)時(shí)為60進(jìn)位。 （3）校正時(shí)間功能（即調(diào)整時(shí)間）（4）總結(jié)檢驗(yàn)電路設(shè)計(jì)結(jié)果 擴(kuò)展功能（可選）（1）鬧鐘功能。（2）整點(diǎn)報(bào)時(shí)。 2設(shè)計(jì)方案：整個(gè)系統(tǒng)用單片機(jī)為中央控制器，有單片機(jī)執(zhí)行采集時(shí)鐘芯片的時(shí)間信號并通過顯示模塊來輸出信號以及相關(guān)的控制功能。時(shí)鐘芯片產(chǎn)生時(shí)鐘信號，利用單片機(jī)的I/O口傳給單片機(jī)；并通過I/O口實(shí)現(xiàn)LCD的顯示。系統(tǒng)設(shè)有4個(gè)按鍵可以對時(shí)間年、月、日進(jìn)行調(diào)整，還可以設(shè)置鬧鐘。還有一個(gè)按鍵是用來復(fù)位的。方案一：采用LED數(shù)碼管顯示，顯示較為清楚，但是由于設(shè)計(jì)要求時(shí)鐘

6、功能比較重要，因此，如果用LED進(jìn)行顯示會使得硬件電路較為復(fù)雜，且在軟件上實(shí)現(xiàn)也較難，為實(shí)現(xiàn)功能帶來了一定的困難。方案二：采用LCD，電路比較簡單且在軟件設(shè)計(jì)上也相對簡單，具有低功耗功能，能夠滿足設(shè)計(jì)最優(yōu)的要求。因此，此次設(shè)計(jì)我采用的顯示模塊是LCD顯示。三、系統(tǒng)框圖 數(shù)字時(shí)鐘電路系統(tǒng)由主體電路和擴(kuò)展功能電路兩主題組成。 四、硬件電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)1、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)的，有條不紊的一拍一拍的工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的的速度，時(shí)鐘電路也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路設(shè)計(jì)如下圖： 2、報(bào)時(shí)電路報(bào)時(shí)電路有2個(gè)電阻、一個(gè)PNP和一個(gè)蜂

7、鳴器組成，其功能是整點(diǎn)報(bào)時(shí)，其電路圖如下：3、LCD顯示電路液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示部件了。1602A可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光。其各引腳功能見下表：引腳號符號狀態(tài)功能1Vcc電源地2Vdd+5V邏輯電源3V0液晶驅(qū)動電源4RS輸入寄存器選擇1數(shù)據(jù)；0指令5R/W輸入讀寫操作選擇1讀；0寫6E輸入使能信號7D0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（LSB）8D1三態(tài)數(shù)據(jù)總線9D2三態(tài)數(shù)據(jù)總線10D3三態(tài)數(shù)據(jù)總線11D4三態(tài)數(shù)據(jù)總線

8、12D5三態(tài)數(shù)據(jù)總線13D6三態(tài)數(shù)據(jù)總線14D7三態(tài)數(shù)據(jù)總線（MSB）*15E1輸入上下兩行使能信號*16E2輸入上下兩行使能信號LCD與單片機(jī)的原理圖如下圖：4、復(fù)位電路STC89C52單片機(jī)的復(fù)位是由外部復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。復(fù)位引腳RST接一個(gè)電容到VCC，接一個(gè)電阻到地，就構(gòu)成了上電復(fù)位電路。為了控制方便在接一個(gè)電阻和一個(gè)按鈕開關(guān)到VCC。其電路圖如下：5、校時(shí)電路4個(gè)按鍵分別接到單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口.其功能如下：P1.0口:表示功能移位鍵，鍵位選擇要調(diào)整的時(shí)十位、時(shí)個(gè)位、分十位或分個(gè)位。P1.1口：表示數(shù)字“+”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字加1。P1.2口：表示數(shù)字“

9、-”鍵，按一下則對應(yīng)的數(shù)字減1。P1.3口：表示退出校時(shí)。其電路圖如下：五、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的軟件程序包括主程序、中斷子程序、鬧鐘設(shè)定子程序、時(shí)鐘顯示子程序以及延時(shí)子程序等。本設(shè)計(jì)有由四個(gè)按鈕組成的小鍵盤，這些案件可以任意改變當(dāng)前狀態(tài)。按功能移位鍵一次，表示當(dāng)前要校對小時(shí)的十位；按第二次，表示當(dāng)前校對的是小時(shí)個(gè)位；按第三次，表示當(dāng)前校對的是分鐘的十位；按第四次，表示當(dāng)前校對的是分鐘的個(gè)位；按下數(shù)字“+”鍵或數(shù)字“-”鍵可在當(dāng)前校隊(duì)的數(shù)字上相應(yīng)加1或減1。系統(tǒng)軟件采用語言編寫。時(shí)鐘最小計(jì)時(shí)單位是秒，使用定時(shí)器的方式，把定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間定為50ms。這樣，計(jì)數(shù)溢出20次即可得到時(shí)鐘

10、的最小計(jì)時(shí)單位：秒。計(jì)數(shù)20次可以用軟件實(shí)現(xiàn)。秒計(jì)時(shí)是采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)的累積，計(jì)滿20次，即得到秒計(jì)時(shí)?！懊搿眴卧?jì)滿60，“分”單元內(nèi)容加1；“分”單元計(jì)滿60，“時(shí)”單元內(nèi)容加1, “時(shí)”單元計(jì)滿24，則將時(shí)、分、秒的內(nèi)容全部清零。時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)步驟： （1）選擇工作方式，計(jì)算初值；（2）采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì)；（3）從秒分時(shí)的計(jì)時(shí)是通過累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)的；（4）主程序：主要進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程。（5）中斷服務(wù)程序：進(jìn)行計(jì)時(shí)操作；（6）加1子程序：用于完成對時(shí)、分、秒的加操作。2程序流程圖主程序開始到1秒設(shè)定定時(shí)器常數(shù),開中斷顯示時(shí)間T0中斷現(xiàn)場保護(hù)重裝定時(shí)器初值恢

11、復(fù)現(xiàn)場秒值加一分加一秒緩沖單元清零分緩沖單元清零時(shí)加一時(shí)緩沖單元清零。類推。結(jié)束60分否？24否？20次？秒60？NNNN六、總原理圖此次單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)采用STC89C52為主控制芯片，并有起定時(shí)器提供時(shí)鐘，利用LCD進(jìn)行顯示，由復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位，有4個(gè)按鈕來調(diào)整時(shí)間，還有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。下圖為此次設(shè)計(jì)的總原理圖：如上圖所示，該設(shè)計(jì)把時(shí)鐘信號顯示在液晶顯示器上，不僅結(jié)構(gòu)簡單清晰可見，而且省電也容易控制。數(shù)據(jù)的傳輸通過P0口進(jìn)行控制，液晶顯示的的灰度通過滑動變阻器來調(diào)節(jié)。七、安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法1、硬件調(diào)試 在調(diào)試過程中出現(xiàn)了2個(gè)問題：一是出現(xiàn)虛焊的地方較多；二是液晶顯示器不顯

12、示，經(jīng)檢查時(shí)活動變阻器接反了。解決方法：用萬用表測試，把虛焊的地方再焊好，接正滑動變阻器。2、軟件調(diào)試在剛開始，顯示程序不會寫，因?yàn)槭堑谝淮斡靡壕э@示器。經(jīng)過查閱相關(guān)的資料和問一些懂得的同學(xué)才把程序調(diào)好。八、設(shè)計(jì)總結(jié)和心得這次課程設(shè)計(jì)是我第二次將所學(xué)的知識綜合應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去的，在此次數(shù)字鐘設(shè)計(jì)過程中，我更進(jìn)一步的熟悉了芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理和其使用方法。雖然在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中遇到了很多問題，但是通過我自己的思考和查看相關(guān)的資料都解決了。這次課程設(shè)計(jì)鍛煉了我獨(dú)立思考問題和通過查看相關(guān)資料來解決問題的能力，也教會我在以后的學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中要養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、耐心的工作態(tài)度，遇到困難要主動出擊，而不是坐著等別人給自己指導(dǎo)。雖然這只是一次簡單的課程設(shè)計(jì)，但通過這次課程設(shè)計(jì)我們了解了課程設(shè)計(jì)的一般步驟，和設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。設(shè)計(jì)本身并不是有很重要的意義，而是同學(xué)們對待問題時(shí)的態(tài)度和處理事情的能力。參考文獻(xiàn)1.姜志海 單片機(jī)原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社2土豆網(wǎng) 附錄A：設(shè)計(jì)所用到的器件清單器件型號參考表示封裝1kR1