电子时钟课程设计.docx
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电子时钟课程设计.docx
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电子时钟课程设计
一.设计目的…………………………………………………………………2
二.设计要求……………………………………………………2
三.总体设计……………………………………………………2
3.1设计方案……………………………………………………3
3.2硬件电路设计……………………………………………………3
1)CPU部分………………………………………………………3
2)晶振部分………………………………………………………………………3
3)LCD显示…………………………………………………4
4)键盘及蜂鸣器部分……………………………………………………………4
3.3软件程序设计流程…………………………………………………5
四.方案实施……………………………………………………7
4.1单片机简介……………………………………………7
4.2动态LCD液晶显示器显示………………………………………8
4.3软件调试及调试方法……………………………………………………10
五.课程设计总结………………………………………………11
六.参考文献……………………………………………………12
七.附件………………………………………………………12
7.1软件设计程序…………………………………………………12
7.2整体电路图………………………………………………22
一、设计目的
1熟悉整个项目的流程即单片机系统设计过程
2学会使用各种仿真软件
3熟练的使用汇编语言编写小的应用程序
4掌握系统的调试与安装
5提高学生的自学能力和动手能力
二、设计要求
1、主电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器、校时电路组成。
2、秒信号产生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,一般用石英晶体振荡器加分频器来实现。
将标准秒信号送入“秒计数器”,“秒计数器”采用60进制计数器,每累计60秒发出一个“分脉冲”信号,该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。
“分计数器”也采用60进制计数器,每累计60分钟,发出一个“时脉冲”信号,该信号将被送到“时计数器”。
“时计数器”采用24进制计时器,可实现对一天24小时的累计
3、软件程序通过单片机将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过液晶显示器显示出来。
4、整点报时电路时根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号,然后去触发一音频发生器实现报时
5、校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整的。
三、总体设计
3.1设计方案
1)方案讨论和设计:
倒计时数字秒表的设计主要考虑以下几个问题:
一,LCD液晶显示器如何显示数字0—9;二,如何用单片机来控制LCD的显示;三,单片机最小模式下的设计。
处理好这些问题此设计才能完整,为此必须先了解LCD的显示原理和接线方法,再了解单片机的组成原理和控制方法。
硬件电路的绘制和软件程序的编写是此次设计的关键和基础,只有硬件电路的设计是正确的、合理的,软件设计才可以根据硬件电路编程,以下的设计才能够进行。
2)主要任务:
软件的调试和烧录
3.2硬件设计设计
1)CPU部分
P2.0口是“时间”按键,即是调时分秒端口
P2.1口是“加”按键,可以是时分秒加一
P2.2口是“减”按键,可以使时分秒减一
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
主要有ATC852、按键构成
2)时钟振荡模块
时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号,电路由两个30pF的瓷片电容和一个12MHz的晶振组成,并接入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚处,使单片机工作于内部振荡模式。
此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。
电路中两个电容C4、C5的作用使电路快速起振,提高电路的运行速度。
3)LCD显示部分
D1-D7口分别依次接单片机的P1.0-P1.7;
RS,RW,E分别接P3.0-P3.3口
3)键盘及蜂鸣器部分
P2.0口是“时间”按键,即是调时分秒端口
P2.1口是“加”按键,可以是时分秒加一
P2.2口是“减”按键,可以使时分秒减一
P2.3口是给轰鸣器送触发信号口
3.2电子钟软件部分设计
程序流程图
开始
初始化定时器T0,T1
开T0定时分秒
显示时分秒
YN
YN
YN
四、方案实施
4.1单片机简介
单片机是把中央处理器(CPU),存储器和输入输出接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上,因此称为单片机,主要用于测控领域。
自从1976年Intel公司推出第一代8位的MCS—48系列单片机,它以体积小、控制功能全、价格低等优点为单片机的发展打下了坚实的基础。
随后单片机发生了深刻的变革,目前市面上最常用的51系列单片机也是8位的,因为其品种全、兼容性强、软硬件资料丰富的特点,因此历经几十年仍然是最常用的单片机系列。
随着技术的进步和发展,16位单片机32位单片机相继产生,其性能也有了长足的提高,但是其基本组成仍然没有改变。
设计中应用到的STC89C51是Atmel公司生产的51系列单片机中的一个典型代表,
AT89C51引脚图
从图中可以看到AT89C51有P0、P1、P2、P3四个输出输入口,其中P2.1口接开关用来LCD数字显示的起停,其中+5V的高电平有电源电路提供。
4.2动态LCD液晶显示器显示
液晶是人机交互最重要的通道,液晶不光要显示文字信息,还要显示波形信息,所以,编写一套完善的函数库是必不可少的,其中应该包括显示ASCII码、字符串、整型数字、浮点数、汉字、画点、画线等一系列函数。
上层函数的建立离不开底层的驱动,最底层驱动应该是建立在液晶基本时序与指令的基础上。
如图1,是液晶模块的基本时序图。
图1DMF5001液晶模块基本时序图
根据时序图和控制指令,不难写出基本的读写函数。
这些函数就是构建上层的基础。
之后,还必须了解液晶的基本显示方式和充填方式。
如图2,是液晶模块的缓冲区与显示屏的映射关系。
T6963控制芯片内部有64KB的缓冲区,可以由程序划分为图形、文本、文本特征3类缓冲区,在不同缓冲区里写入不同数据,在液晶屏上将映射相应的信息,这也就是液晶模块显示信息的原理。
图2DMF5001液晶映射方式
因为T6963内部含有ASCII码字库,所以要想显示字符信息,只需在文本区内填入相应的信息即可。
如果要显示汉字或图形,则必须先在单片机内部的ROM区建模,然后将这些信息写入液晶的图形缓冲区,在液晶控制模块的控制下,相应的信息就会映射在显示屏上,也就是我们看到的汉字或图形信息了。
如果要实时显示AD采集的波形图以及FFT处理后的频谱图,这里将就动态波形显示用到的技术加以详细介绍。
波形的显示离不开“点”的显示,所谓“点动成线”也就这个道理,对于只有黑白两级灰度的液晶来说,画一个“点”就是将一个像素点亮。
所以我们根据时序图,先建立在LCD屏上显示“点”的底层函数。
在液晶屏上绘制“点”,有两点需要注意,一是缓冲区空间的大小,二是像素的充填方式。
在DMF5001液晶模块中,“点”的绘制需要在图形缓冲区中进行。
对于160×128像素的显示屏,图形缓冲区一共占用(160×128)/8=2560字节的空间,每一个字节对应一个地址,也就是一共有2560个地址。
考虑到DMF5001图形的充填方式是从上到下,横向填充,加上控制指令本身就支持对一个像素亮灭的控制。
所以很容易根据缓冲区的地址,控制液晶屏上某一个点的亮灭,也就是所谓的画“点”了。
4.3软件调试及调试方法
1)启动keiluVision,编写倒计时汇编语言程序,然后点击Project菜单——〉Newproject,新建一个工程,接着选择CPU类型,我们选择最常用的AT89C51。
2)在工程中加入文件。
新建一个文件倒计时.C保存,汇编语言文件建好后把文件加入到工程中。
程序调试图如下:
3)编译工程及文件,发现错误更改后再重新编译文件,直到没有错误并且产生了xxx.hex的文件。
4)用单片机仿真软件ISIS7Professionl来仿真此次设计的单片机是否能够完成设计的要求。
仿真图如下:
五、课程设计总结
本次课程设计是用8052单片机CPU及接口电路设计一个数字时钟,经过近一个星期的调试,结果满足设计要求,验证无误。
设计主要用到了多种芯片,程序也比较长比较麻烦,同时也遇到了不少困难,尤其是关于校时模块的设计实现。
关于显示模块,在以前的实验中做过,所以问题很容易解决。
通过本次设计,系统的了解了实时时钟的设计流程,尤其是硬、软件的设计方法,掌握了键盘显示电路的基本功能及编程方法,掌握了键盘电路和显示电路的一般原理,也进一步掌握了定时器的使用和中断处理器程序的编程方法。
开拓了思路,锻炼了实践动手能力,提高了分工协作能力和分析问题,解决问题的能力,达到了本次课程设计的目的。
六.参考文献
[1]李广弟单片机基础[M]北京:
航空航天大学出版社2001年1月
[2]迟荣强单片机原理及接口技术[M]北京:
高等教育出版2004年9月
[3]张毅刚单片机原理及应用[M]北京:
高等教育出版社2008年5月
七、附件
7.1软件设计程序:
#include
#defineucharunsignedchar
sbitrs=P3^0;
sbitrw=P3^1;
sbiten=P3^2;
sbittshi=P2^0;
sbitjia=P2^1;
sbitjian=P2^2;
sbitfm=P2^3;
ucharjishu=0,miao=0,fen=30,shi=12;
uchartiaoshi=0,xian1,xian2;
ucharcodemytab[8]={0x01,0x1b,0x1d,0x19,0x1d,0x1b,0x01,0x00};//小喇叭形状定义
//********************延时程序**************************
voidDelay1ms(ucharcount)
{
uchari,j;
for(i=0;i for(j=0;j<120;j++); } //*********************写液晶命令程序**************** voidwrite_com(ucharcom) { rs=0; rw=0; en=0; Delay1ms (2); P1=com; Delay1ms(4); en=1; Delay1ms(4); en=0; } //*********************写液晶数据程序********************* voidwrite_data(uchardt)//bunengyongdata { rs=1; rw=0; en=0; Delay1ms (2); P1=dt; Delay1ms(4); en=1; Delay1ms(4); en=0; } //*********************液晶初始化程序*********************** voidinitial_lcd()//henyongyiwangjigaibufen { Delay1ms(20); write_com(0x38);//16*2xianshi,5*7xianshi,8weishijujiekou Delay1ms(5); write_com(0x0c);//kaixianshi,buxianshiguangbiao Delay1ms(5); write_com(0x06);//xueyigezifuhouacjia1 Delay1ms(5); write_com(0x01); } //****************定时器0定时1S时钟程序******************* voidtime0(void)interrupt1using0 { TH0=0x3c; TL0=0xb0; jishu++; if(jishu==20) { jishu=0; miao++; if(miao==60) { miao=0; fen++; } if(fen==60) { fen=0; shi++; } if(shi==24) { shi=0; } } } //**********************拆分显示显示程序************* voidchaixian(ucharmiao,fen,shi) { ucharshi1,shi2,fen1,fen2,miao1,miao2; shi1=shi/10; shi2=shi%10; fen1=fen/10; fen2=fen%10; miao1=miao/10; miao2=miao%10; write_com(0x80+0x04); write_data(0x30+shi1); write_data(0x30+shi2); write_data(0x2d); write_com(0x80+0x07); write_data(0x30+fen1); write_data(0x30+fen2); write_data(0x2d); write_com(0x80+0x0a); write_data(0x30+miao1); write_data(0x30+miao2); } //*********************液晶闪烁***************************** voidshanshuo(ucharadd,shu1,shu2) { write_com(0x80+add); write_data(0x01); write_data(0x01); Delay1ms(250); Delay1ms(250); write_com(0x80+add); write_data(0x30+shu1); write_data(0x30+shu2); Delay1ms(250); Delay1ms(250); } //***********************拆字******************************* voidchai(ucharchai) { xian1=chai/10; xian2=chai%10; } //*******************键盘扫描调时定时程序******************* voidkeyscan() { TR0=0; if(tshi==0) { Delay1ms(10); if(tshi==0) { tiaoshi++; if(tiaoshi==4) { tiaoshi=0; } while(tiaoshi! =0) { switch(tiaoshi) { case1: chai(shi); shanshuo(4,xian1,xian2); if(jia==0) { shi++; if(shi==25) { shi=0; } chai(shi); shanshuo(4,xian1,xian2); } if(jian==0) { shi--; chai(shi); if(shi==255) { shi=24; } shanshuo(4,xian1,xian2); } break; case2: chai(fen); shanshuo(7,xian1,xian2); if(jia==0) { fen++; if(fen==60) { fen=0; } chai(fen); shanshuo(7,xian1,xian2); } if(jian==0) { fen--; if(fen==255) { fen=59; } chai(fen); shanshuo(7,xian1,xian2); } break; case3: chai(miao); shanshuo(10,xian1,xian2); if(jia==0) { miao++; if(miao==59) { miao=0; } chai(miao); shanshuo(10,xian1,xian2); } if(jian==0) { miao--; if(miao==255) { miao=59; } chai(miao); shanshuo(10,xian1,xian2); } break; } if(tshi==0) { tiaoshi++; Delay1ms(10); if(tiaoshi==4) { tiaoshi=0; } while(tshi==0) { } } } } } TR0=1; } //********************定时器1蜂鸣器************************ voidtime1(void)interrupt3using0 { TH1=0xff; TL1=0x44; chaixian(miao,fen,shi); fm=~fm; } //**************整点报时程序************************* voidbaoshi() { while(fen==0&&miao<7) { TR1=1; write_com(0x80+0x0e); write_data(0x00); } TR1=0; write_com(0x80+0x0e); write_data(0x01); } //*自定义字符写入CGRAM* voidwritetab() { unsignedchari; write_com(0x40);//写CGRAM for(i=0;i<8;i++) write_data(mytab[i]); } //*******主程序***************** voidmain() { TMOD=0x01; TH0=0x3c; TL0=0xb0; TH1=0xff; TL1=0x44; IE=0x8e; IP=0x02; TR0=1; initial_lcd(); write_com(0x80+0x0e); write_data(0x00); writetab(); while (1) { chaixian(miao,fen,shi); keyscan(); baoshi();} } 7.2电子钟电路原理图
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