基于单片机的时钟控制器设计Word格式.docx
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(4)SCH文件生成与打印输出;
(5)PCB文件生成与打印输出;
3.编写设计报告
写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。
4.答辩
在规定时间内,完成叙述并回答问题。
1.引言…………………………………………………………………………-1-
2总体设计方案………………………………………………………………-1-
2.1设计思路…………………………………………………………………-1-
2.2方案确立…………………………………………………………………-1-
2.3设计方框图………………………………………………………………-2-
3设计原理分析………………………………………………………………-2-
3.1系统硬件电路设计……………………………………………………-2-
3.2主控器件AT89S51………………………………………………………-2-
3.3译码器74HC245…………………………………………………………-3-
3.4显示电路…………………………………………………………………3-
3.5按键电路…………………………………………………………………-4-
3.6复位电路…………………………………………………………………-4-
3.7蜂鸣电路…………………………………………………………………-5-
3.8时钟电路…………………………………………………………………-5-
3.9总体原理图………………………………………………………………-5-
3.10程序框图…………………………………………………………………-5-
4结束语………………………………………………………………………-7-
参考文献………………………………………………………………………-8-
附录1电路总原理图………………………………………………………-9-
附录2总程序………………………………………………………………-10-
基于单片机控制的时钟控制器
摘要:
本设计以Atmel公司的AT89S51单片机为控制系统的核心,模型采用单片机作为主控制器,以汇编语言为程序设计的基础,设计的一个用两个四位一体数码管串口显示的时钟控制电路,包含了时钟控制电路的基本功能:
数码显示,时间调整,闹钟设定,秒表显示等,按照二十四小时循环,具有调节方便,简单实用,可靠性强的优点,有很高的利用价值。
关键词:
单片机AT89C5174LS245数码管
1引言
数字钟是采用数字电路实现对时、分、秒及数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头、办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。
诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。
因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
为了适应时代的潮流,本设计采用AT89S51单片机为核心,使得计时的精度有了很大的提高,而且调节也变的简单实用,采用数字显示也跟加的直观方便。
2总体设计方案
2.1设计思路
本设计采用AT89S51单片机为控制核心,产生精确的时钟震荡,来控制数码管显示电路来进行数码显示,外围电路主要有复位电路,震荡电路,按键电路,显示电路,蜂鸣电路组成;
复位电路可及时的对单片机进行复位,恢复到初始的状态,震荡电路主要用于计数,定时,产生合适的波特率,按键电路主要是给人们提供一个合适的人机对话的界面,方便人们进行实时的调节,显示电路主要用于数码的显示,蜂鸣电路用于闹铃设定等辅助功能。
2.2方案确立
本设计主要有包含了时钟电路,按键扫描,显示电路等几个部分。
由单片机实现时钟功能单片机内部具有定时器,可方便实现定时功能。
按键电路:
键盘分为矩阵式键盘扫描电路和独立式按键电路。
。
矩阵式键盘电路,此类键盘是采用行列扫描方式,优点是当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目,缺点是电路复杂且会加大编程难度。
独立按键电路,每个键单独占有一根I/O接口线,每个I/O口的工作状态互不影响,此类键盘采用端口直接扫描方式。
缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多,优点是电路设计简单,且编程极其容易。
由于该系统采用了常规钟表式的校对方式,用键较少,系统资源足够用,故采用了独立按键电路。
显示电路分为:
静态显示法与动态显示法,由于静态显示法需要数据锁存器等硬件,接口复杂一些,又考虑到时钟显示只有6位,且系统没有其它复杂的处理任务,所以决定采用动态显示法。
2.3硬件设计方框图
电路的设计以AT89S51单片机为核心,包含了按键电路,复位电路,震荡电路,数码显示电路,整点报时电路等一系列独立环节,下面介绍一下电路设计过程中的总体框图,如图1所示。
图1时钟电路总体框图
3设计原理分析
用AT89S51单片机控制的数字时钟电路,外接震荡电路,按键电路,显示电路,蜂鸣电路等:
用单片机电路P0口来输出7段码数据,P2.0~P2.5口作列扫描输出;
按键用P1口控制,分别用于调节时,分,以及秒表和闹钟的设定;
P1.7口接5V的小蜂鸣器,用于按键发音以及定时提醒,整点报时提醒等;
采用74HC245作为数码管的段码驱动,为了提供共阳LED数码管的列扫描驱动电压,用三极管8550做电源的驱动输出;
采用12MHZ晶振,可提高秒计时的精确性;
在软件设计方面,应完成时钟控制电路的各项要求。
3.1系统硬件电路设计
系统硬件电路主要组成:
主控制器AT89S52、译码器74HC245、显示电路、蜂鸣器电路,复位电路时钟电路。
3.2主控器件AT89C51
AT89S51是一款低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
管脚如图2所示。
图2DIP-40封装89C51引脚图
3.3译码器74LS245
74LS245是我们常用的芯片,用来驱动led或者其他的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。
74LS245还具有双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据。
当89S51单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。
当片选端/CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由B向A传输;
(接收)DIR=“1”,信号由A向B传输;
(发送)当CE为高电平时,A、B均为高阻态。
P0口与74LS245输入端相连,E端接地,保证数据线畅通。
管脚如图3所示。
图374LS245管脚图
3.4显示电路
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。
这种显示块有共阴与共阳两种结构。
共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地,当某个发光二极管的阳极为高电平时,发光二极管点亮。
共阳极LED显示块的放光二极管阳极并接。
显示块与单片机接口非常容易,只要将一个8位并行输出口语显示块的发光二极管引脚相连即可(AT89S51需要加上拉电阻)。
此次电路采用2个4位共阳LED数码管,从P0口输出段码,列扫描用P2.0~P2.7来实现。
如图4所示。
图474LS245驱动段码显示电路图
3.5按键电路
按键调节电路有四个独立的按键接到P1口的P1.0—P1.3端口,控制着电路的调时,调分以及秒表功能和闹钟的设定。
具体电路如下图5所示。
图5按键电路图
3.6复位电路
AT89S51单片机的复位电路,如图5所示中左边电路。
在RESET输入端出现高电平时实现复位和初始化。
在震荡器运行的情况下,要实现复位操作,必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平。
在CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作,以后每一个机器周期重复一次,直至RST端电平变低复位期间不产生ALE信号。
当RST引脚返回低电平以后,CPU从0地址开始执行程序。
3.7蜂鸣电路
蜂鸣器是广泛应用于各种电子产品的一种元器件,它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。
三极管8550作蜂鸣器的驱动,增加了蜂鸣器的驱动电流。
蜂鸣器的正极性的一端接到三极管的集电极,另一端连接到地,三极管的基极由单片机的P1.7管脚控制,底电平时蜂鸣器响,高电平时不响。
另外,蜂鸣器的声音大小及音调可以通过调整P1.7管脚的置低时间及输出的波形进行控制。
蜂鸣器的连接电路的原理图如图5所示。
3.8时钟电路
AT89S51内部片内有一个由反相放大器构成的振荡电路,XTAL1和XTAL2分别为震荡电路的输入端和输出端。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件,内部震荡电路就产生自己震荡。
定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。
外部方式的时钟电路,XTAL1接地,XTAL2接外部振荡器。
一般要求输入方波信号的频率低于33Mhz。
本文设计的系统采用的是内部方式的时钟电路。
如图6所示。
图6时钟电路原理图
3.9总体原理图
见附录1
3.10程序框图
主程序如图7所示首先是初始化部分,主要是计时单元清零,中断初始化,启动定时器工作,然后是调用显示子程序,接着是判断有无按键。
无按键则回到调用显示子程序处;
有按键,则执行按键处理子程序,执行完后回到调用显示子程序处,重复循环。
定时器T0中断如图8所示
图7主程序流程图
图8中断程序流程图
4结束语
三周实习很快就过去了,通过自行设计、焊接和调试一个单片机系统,我熟悉了单片机基本的开发流程和单片机的深入学习。
在完成这个设计的同时,我复习了书本上的许多相关内容,受益匪浅。
因此我在获得理论知识的同时,实践中也获得了许多书本上没有的东西。
提高了调试以及查找并解决问题的能力,我深入了解了焊普通元件与电路元件的技巧、数字时钟的工作原理及其它各电路元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效,对以后的学习工作有很大的指导意义,在日常生活中更是有着现实意义;
也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
实践出真知,纵观古今,所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力,就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
最后,感谢老师对我们这次实习的辛勤指导和帮助。
参考文献
[1]李光飞,楼然苗,胡佳文编著.单片机课程设计实例指导.北京:
北京航空航天大学出版社.2004
[2]黄仁欣主编.单片机原理及应用技术.北京:
清华大学出版社.2005.
[3]高吉祥主编.电子技术基础实验与课程设计.北京:
电子工业出版社.2002
[4]肖玲妮.印刷电路板设计教程.[M].北京:
清华大学出版社,2003.
[5]康华光.电子技术基础.[M].北京;
高等教育出版社,2
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