電子時鐘單片機實習(xí)報告

1、桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院實習(xí)報告實習(xí)名稱： 單片機應(yīng)用實踐 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 實習(xí)時間： 2015年12月14日至 2016年1月4日題目名稱：基于MSP430G2231實現(xiàn)的簡易電子時鐘摘要：單片計算機即單片微型計算機。由 RAM ,ROM,CPU構(gòu)成，定時，計數(shù)和 多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。多功能數(shù)字鐘的應(yīng)用非常普遍，由單片機作為數(shù)字鐘的核心控制器， 通過它的時鐘信號 進行實現(xiàn)計時功能，將其時間數(shù)據(jù)經(jīng)單片機輸出，利用顯示器顯示出來。本系統(tǒng)利用單片機實現(xiàn)其具有鬧鐘、校時、開關(guān)數(shù)碼管顯示等功能的數(shù)字時鐘. 是

2、以單片機MSP430G2553為核心元件同時采用四位一體的共陰數(shù)碼管同時顯示“時、分、秒的低功耗簡易裝置，顯示極具人性化。另外具有校時功能，鬧鐘功能和節(jié)電保護功能。利用單片機實現(xiàn)的數(shù)字時鐘具有編程靈活，便于功能的擴充等優(yōu)點。一、引言：1電子時鐘的簡介1957年,Ventura發(fā)明了世界上第一個電子表，從而奠定了電子時鐘的基礎(chǔ)， 電子時鐘開始迅速發(fā)展起來?，F(xiàn)代的電子時鐘是基于單片機的一種計時工具，采用延時程序產(chǎn)生一定的時間中斷，用于一秒的定義，通過計數(shù)方式進行滿六十秒分鐘進一，滿六十分小時進一，滿二十四小時小時清零。從而達到計時的功能，是人民日常生活補課缺少的工具。2電子時鐘的基本特點 現(xiàn)在高精

3、度的計時工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、 石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計時時，譯碼代替機械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間，減小了計時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進行時和分的校對，片選的靈活性好。3數(shù)碼管的工作原理數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極

4、，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為 8段，即8個LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計的，分別為A、B、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即，所有的A段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8 位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號

5、，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。二、系統(tǒng)框圖根據(jù)設(shè)計要求與設(shè)計思路，確定該系統(tǒng)的設(shè)計方案，上圖為該系統(tǒng)設(shè)計方案的硬件電路設(shè)計框圖。硬件電路由8部分組成，即按鍵輸入電路、單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示器段碼驅(qū)動電路、LED顯示器位碼驅(qū)動電路、4位顯示器電路和蜂鳴器電路。三、硬件部分：如圖所示，在MCU選擇上，我選擇了20引腳的MSP430G2553，它是16位單片機，它有以下特點：低工作電壓：1.83.6V、超低功耗：活動模式：280UA（1MHZ，2.2V）；待機模式 ：0.5UA；掉電模式 ：（RAM數(shù)據(jù)保持）0.1UA。有5種節(jié)電模式；從待機到喚醒的響應(yīng)時

6、間不超過1us；10位A/D轉(zhuǎn)換器；（帶有內(nèi)部參考源、采樣保持，最大采樣率200Ks/s）；16位精簡指令結(jié)構(gòu)（RISC），6.25ns指令周期；帶有3個捕獲/比較器結(jié)構(gòu)的16位定時器；串行通信可軟件選擇UART/SPI/I2C三種模式；可在線串行編程，不需要外部編程電壓；FLASH存儲器為16KB，RAM為512B。這些功能足夠用來做這款MINI桌面時鐘，我采用了真?zhèn)€P1口作為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)端口，P2.0-P2.3為數(shù)碼管的選通斷，P2.4和P2.5為按鍵輸入端，XIN和XOUT接32.768KHZ的晶振，所以它的引腳全部用上了，這樣避免了硬件資源浪費。 顯示部分選用了0.28英寸的共陰數(shù)帶時

7、鐘碼管，這樣可以滿足尺寸的要求，正好可以利用數(shù)碼管上面的秒顯顯示時鐘的活動狀態(tài)。 在時鐘產(chǎn)生電路上面并沒有采用DS1302，一是為了減小體積，而是因為采用在MCU外部加32.768KHZ晶振的方式足夠滿足時鐘的需求，因為在MCU內(nèi)部可以選擇系統(tǒng)的主時鐘為內(nèi)部時鐘源1MHZ，配置定時器的時鐘源為外部晶振32.768KHZ，16位的定時器足夠滿足定時的精度要求。 按鍵電路采用的是輕觸按鍵開關(guān)，經(jīng)上拉電阻接MCU，按鍵的輸入信號是低電平，一般按鍵在按下和松開時會有抖動現(xiàn)象，可以采用兩種方式消除按鍵抖動，一是采用程序延時，一是采用硬件RS觸發(fā)器，后者增加了成本和體積，前者完全可以滿足需求，所以我選擇了

8、軟件消抖。四、軟件部分：主函數(shù)是必須的，時鐘配置函數(shù)需要把主時鐘配置為DCOCLK 1MHZ，定時器時鐘配置為ACLK時鐘，使用外部32.768KHZ時鐘源。端口初始化函數(shù)是將各個端口為輸入或者輸出，以及賦初值。定時器配置函數(shù)配置定時器工作在連續(xù)計數(shù)模式，并打開全局中斷，每20MS產(chǎn)生一次中斷。在定時器中斷函數(shù)中，需要注意的是，讓秒顯每1S閃爍一次的方法是每500ms取反一次，在程序中，用dp取反并配合數(shù)碼管數(shù)位分解和顯示函數(shù)中的switch語句配合使秒顯的閃爍實現(xiàn)。按鍵檢測函數(shù)用來檢測按鍵是否被按下，配合其他函數(shù)中的程序，賦予按鍵不同的功能。數(shù)位分解和數(shù)碼管顯示函數(shù)，是將產(chǎn)生的時間信息和調(diào)整

9、的時間信息實時顯示到數(shù)碼管上。按鍵控制開關(guān)顯示是在正常走時狀態(tài)下檢測到按鍵按下后，對一個全局變量進行取反，在主函數(shù)中判斷這個變量的值而來控制數(shù)碼管選通端的開啟或關(guān)閉。五、調(diào)試結(jié)果及總結(jié)：經(jīng)過反復(fù)的多次檢查硬件與調(diào)試，最終該作品的預(yù)期功能基本實現(xiàn)。特此總結(jié)：首先，對數(shù)碼管顯示的工作原理還不夠熟悉。沒有自主檢查元器件的習(xí)慣，導(dǎo)致共陽數(shù)碼管買成了共陰數(shù)碼管，后來又要改原理圖和程序代碼，很大程度上影響了我的實習(xí)進度。那么在今后的作品制作中，對元器件的正確性的排查很有必要。其次，在調(diào)試過程中遇到數(shù)碼管亂顯示和不規(guī)律走跳的現(xiàn)象時，不會很好地利用手上的工具對作品進行排查，后來通過詢問實習(xí)老師后才找到原因，這

10、在今后的實習(xí)也是非常需要注意的地方。隨后，就是按鍵的失效問題，后來經(jīng)過嚴(yán)格的排查，發(fā)現(xiàn)接地一端不穩(wěn)定，導(dǎo)致芯片無法識別按鍵是否被按下，因此按鍵失效。通過本次的實習(xí)，使我收獲良多。不但學(xué)習(xí)了MSP430G2553這款芯片，還溫習(xí)了一遍老師以前講過的數(shù)碼管知識等。真干出知識，這句話果然沒錯，接著本次實習(xí)學(xué)到的知識與經(jīng)驗，希望在下次實習(xí)中做的更好，突破自己！附錄：原理圖：PCB圖：實物圖：關(guān)鍵代碼：/*數(shù)碼管顯示函數(shù)*/void xianshi(uchar shi,uchar fen) P1OUT=0x00;P2OUT&=0xF0;/數(shù)碼管清零 uchar s1=0,s2=0,s3=0,s4=0;/

11、定義局部變量 s1=shi/10;s2=shi%10;s3=fen/10;s4=fen%10;/數(shù)位分解 P2OUT&=BIT0;P2OUT|=BIT1;P2OUT|=BIT2;P2OUT|=BIT3; P1OUT=tables1; _delay_cycles(1000); P2OUT|=BIT0;P2OUT&=BIT1;P2OUT|=BIT2;P2OUT|=BIT3; switch(dp)/小數(shù)點顯示選擇 case 1:P1OUT=(tables2&0x7F);break; case 0:P1OUT=tables2;break; default:break; _delay_cycles(10

12、00); P2OUT|=BIT0;P2OUT|=BIT1;P2OUT&=BIT2;P2OUT|=BIT3; P1OUT=tables3; _delay_cycles(1000); P2OUT|=BIT0;P2OUT|=BIT1;P2OUT|=BIT2;P2OUT&=BIT3; P1OUT=tables4; _delay_cycles(1000);/*P2.5輸入判斷函數(shù)*/void IO_INIT() if(P2IN&0x20)=0) _delay_cycles(2); if(P2IN&0x20)=0) SW+; if(SW=3) SW=0; while(P2IN&0x20)=0);void

13、IO_INIT2() if(P2IN&0x10)=0) _delay_cycles(2); if(P2IN&0x10)=0) ac=1; while(P2IN&0x10)=0);/*IO口初始化函數(shù)*/void SZ_INIT() P1DIR|=0xFF;/配置P1口為輸出 P1OUT|=0xff;/P1口賦初值，輸出0xFF P2DIR|=0x0F;/配置P2.0、P2.1、P2.2、P2.3為輸出 P2DIR&=0xCF;/配置P2.4、P2.5為輸入/*時鐘調(diào)試函數(shù)*/void xuanze() switch(SW) case 0: break; case 1: while(SW=1)

14、_DINT(); if(P2IN&0x10)=0) _delay_cycles(2); if(P2IN&0x10)=0) bs+; if(bs=60) bs=0; while(P2IN&0x10)=0); xianshi(as,bs); IO_INIT(); break; case 2:while(SW=2) _DINT(); if(P2IN&0x10)=0) _delay_cycles(2); if(P2IN&0x10)=0) as+; dp=0; if(as=24) as=0; while(P2IN&0x10)=0); xianshi(as,bs); IO_INIT(); break; d

15、efault:break; /*定時器配置函數(shù) */void dingshiqi() TA0CCTL0 = CCIE; /打開中斷 (Timer0_A3 Capture/Compare Control 0 ) TA0CCR0 = 10080; /設(shè)定計數(shù)變量 TA0CTL = TASSEL_2 + MC_3; /定時器選擇時鐘SMCLK，使用模式二連續(xù)計數(shù)方式 _EINT(); /開總中斷/*主函數(shù)*/void main( void ) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 SZ_INIT(); dingshiqi(); IO_INIT(); _EINT(); /開總中斷 while(1)