课程设计简易时钟设计1.docx
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课程设计简易时钟设计1
××大学××学院××系××课程设计报告
××大学××学院××系××课程设计
简易时钟设计
学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师成绩
××大学××学院二○一二年六月
××大学××学院××系××课程设计报告
摘要:
数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。
由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
尽管目前市场上已有现成的数字钟集成电路芯片出售,价格便宜、使用也方便,但鉴于单片机的定时器功能也可以完成数字钟电路的设计,因此进行数字钟的设计是必要的。
在这里我们将已学过的比较零散的数字电路的知识有机的、系统的联系起来用于实际,来培养我们的综合分析和设计电路,写程序、调试电路的能力。
单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点,不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具,而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落,有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代,应用前景广阔。
关键字:
数字时钟,智能,电路
Abstract:
AdigitalclockhasbecomenecessaryinPeople'sDailylifenecessities,widelyusedinpersonalhomesandofficesinpublicplaces,givepeoplelife,study,work,entertainmentbringgreatconvenience.Asdigitalintegratedcircuittechnologydevelopmentandtheuseofadvancedquartztechnology,makeadigitalclockhaskeepsgoodtime,stableperformance,carryconvenienceetc,itisalsousedinautomatictimer,timeandautomaticcontrol,etc.Despitealreadyonthemarketatpresenttheready-madeintegratedcircuitchipdigitalclocksale,pricecheap,useconvenient,butwithsingle-chipmicrocomputertimerfunctioncanalsocompletedadigitalclockcircuitdesignofdigitalclock,sothedesignisnecessary.Herewewillhavealreadylearnedcomparativescattereddigitalcircuitknowledgeorganic,systemforactual,linkedtodevelopourcomprehensiveanalysisanddesigncircuits,writingprograms,debuggingcircuitability.SCMhassmall,strongfunctionhighreliability,low1
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pricesandsoonaseriesofadvantages,notonlyhasbecomewidelyusedindustrymeasurementandcontrolfieldofintelligentcontroltool,andhaspenetratedintopeopleworkandandeachcornersofthelife,effectivelypromotethevarioussectorsoftechnicaltransformationandupgradingofproductsandbroadprospectofapplication.
Keywords:
digitalclock,intelligent,circuit
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目录
前言…………………………………………………………………………………………1
1.总体设计案…………………………………………………………………………1
1.1计时方案…………………………………………………………………………1
1.2控制方案………………………………………………………………………………1
2.系统硬件电路计……………………………………………………………………1
2.1简易时钟电路设计………………………………………………………………1
2.1.1整体框图…………………………………………………………………1
2.1.2芯片分析…………………………………………………………………1
2.1.3晶振电路…………………………………………………………………3
2.1.4复位电路…………………………………………………………………3
2.2数码显示模块设计………………………………………………………………3
2.3按键模块设计……………………………………………………………………3
3.软件设计…………………………………………………………………5
3.1软件设计分析……………………………………………………………………6
3.2源程序清单……………………………………………………………………6
4.设计总结…………………………………………………………………7
5.参考文献…………………………………………………………………8
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前言
随着科技的快速发展,时间的流逝,从观太阳、摆钟到现在电子钟,人类不断研究,不断创新纪录。
本次设计的数字时钟电路采用AT89C51单片机作为核心,对于数字电子时钟采用直观的数字显示(LED),可以同时显示时、分、秒等信息,还具有时间校准等功能,功耗小,使用寿命长,误差小,能在3V的低压工作,电压可选用3~5V电压供电。
综上所述此数字时钟具有读取方便、显示直观、电路简洁、成本低廉等诸多优点,实用性较强,性能稳定,有一定的市场前景。
电子时钟在生活中已被普遍使用,对于我们设计的这个电子产品也有很多的不足,需要完善。
但能第一次尝试并设计出自己的产品,并能在实现相同功能的基础上节约成本也是非常有用的,这样既提高自己的动手能力,又丰富课余生活。
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1.总体设计方案
1.1计时方案
利用AT89C51单片机内部的定时/计数器进行中断时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。
该方案节省硬件成本,且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高,对单片机的指令系统能有更深入的了解,从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。
„„
1.2控制方案
AT89C51的P0口和P2口外接由八个LED数码管(LED8~LED1)构成的显示器,用P0口作LED的段码输出口,P2口作八个LED数码管的位控输出线,P1口外接四个按键A、B、C构成键盘电路。
AT89C51是一种低功耗,高性能的CMOS8位微型计算机。
它带有8KFlash可编程和擦除的只读存储器(EPROM),该器件采用ATMEL的高密度非易失性存储器技术制造,与工业上标准的80C51和80C52的指令系统及引脚兼容,片内Flash集成在一个芯片上,可用与解决复杂的问题,且成本较低。
简易电子钟的功能不复杂,采用其现有的I/O便可完成,所以本设计中采用此的设计方案。
2.系统硬件电路设计
2.1简易时钟电路设计
2.1.1整体框图
图1硬件电路框图
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2.1.2芯片分析
图2AT89C51引脚图
单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,其各引脚功能如下:
VCC:
+5V电源。
VSS:
接地。
RST:
复位信号。
当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效,用完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2:
外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时,此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。
P0口:
P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,当作输出口使用时,必须接上拉电阻才能有高电平输出;当作输入口使用时,必须先向电路中的锁存器写入“1”,使FET截止,以避免锁存器为“0”状态时对引脚读入的干扰。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,它不再需要多路转接电路MUX;因此它作为输出口使用时,无需再外接上拉电阻,当作为输入口使用时,同样也需先向其锁存器写“1”,使输出驱动电路的FET截止。
P2口:
P2口电路比P1口电路多了一个多路转接电路MUX,这又正好与P0口一样。
P2口可以作为通用的I/O口使用,这时多路转接电路开关倒向锁丰存器Q端。
P3口:
P3口特点在于,为适应引脚信号第二功能的需要,增加了第二功能控制逻辑。
当作为I/O口使用时,第二功能信号引线应保持高电平,与非门开通,以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。
当输出第二功能信号时,该位应应置“1”,使与非门对6
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第二功能信号的输出是畅通的,从而实现第二功能信号的输出,具体第二功能如表1所示。
2.1.3晶振电路
下图所示为时钟电路原理图,在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2。
而在芯片内部,XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容,从而构成一个稳定的自激振荡器。
时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后,才成为单片机的时钟脉冲信号。
图3晶振电路
2.1.4复位电路
单片机复位的条件是:
必须使RST/VPD或RST引(9)加上持续两个机器周期(即24个振荡周期)的高电平。
例如,若时钟频率为12MHz,每机器周期为1μs,则只需2μs以上时间的高电平,在RST引脚出现高电平后的第二个机器周期执行复位。
在接电瞬间,RESET端的电位与VCC相同,随着充电电流的减少,RESET的电位逐渐下降。
只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期,便能正常复位。
该电路除具有上电复位功能外,若要复位,只需按图中的RESET键,此时电源VCC经电阻R1、R2分压,在RESET端产生一个复位高电平。
图4单片机复位电路
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2.2.1数码显示模块设计
系统采用动态显示方式,用P0口来控制LED数码管的段控线,而用P2口来控制其位控线。
动态显示通常都是采用动态扫描的方法进行显示,即循环点亮每一个数码管,这样虽然在任何时刻都只有一位数码管被点亮,但由于人眼存在视觉残留效应,只要每位数码管间隔时间足够短,就可以给人以同时显示的感觉。
图5数码显示电路
2.2.2按键模块
下图为按键模块电路原理图,A为复位键,B为时钟调控键,C为分钟调控键。
图6按键模块原理图
3软件设计
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3.1软件设计分析
.分.秒,在显示初值之后,进入主循环。
在主程序中,对不同的按键进行扫描,实现秒表,时间调整,复位清零等功能。
图7程序流程图
3.2源程序清单
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/*************************************************************/#include
/*************************************************************/
Unsignedcahrcode[]
={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf};//字形码(段码)//显示段码值01234567789
//unsignedcharcodeWeiMa[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//版本2-位选码(左到右)
unsignedcharcodeWeiMa[]={0x7F,0xBF,0xDF,0xEF,0xF7,0xFB,0xFD,0xFE};
//版本2-位选码(右到左)
//unsignedcharcodeWeiMa[]={0xf7,0xfb,0xfd,0xfe,0x7f,0xbf,0xdf,0xef};//版本1-位选码(左到右)
//分别对应相应的数码管点亮,即位码
/*************************************************************/
unsignedchartimer[]={2,3,10,5,9,10,5,8};//20-15-21
voidDelay(intm)//延时程序,延时m*0.5毫秒
{
unsignedinti,j;
for(i=0;i } /**************************************************************************/ voidmain() { for(j=0;j<400;j++);unsignedchari;unsignedcharcnt=0;//init7-segP0=0XFF;P2=0XFF;10 ××大学××学院××系××课程设计报告 while (1){//mainloopfor(i=0;i<8;i++){P0=Duan[timer[i]];//取显示数据,段码P2=WeiMa[i];//取位码Delay (1);//扫描间隙延时,时间太长会闪烁,太短会造成重影,如有疑惑请查询动态扫描原理! }//完成数据处理,进位。 cnt++,(cnt>=P0=0xFF; 100)? ((timer[7]++,timer[7]>9? (timer[7]=0,timer[6]++,((timer[6]>=6)? (timer[4]++,timer[6]=0,(((timer[4]>9)? (timer[3]++,timer[4]=0,((timer[3]>=6)? (timer[1]++,timer[3]=0,(timer[0]! =2)? ((timer[1]>9)? (timer[0]++,timer[1]=0): (0)): ((timer[1]>3)? (timer[0]=0,timer[1]=0): (0))): (0))): (0)))): (0))): (0)),(cnt=0)): (0); } /*************************************************************************/ } 4.设计总结 单片机作为我们主要的专业课程之一,我觉得单片机课程设计很有必要,而且很有意义。 但当拿到题目时,确实不知道怎么着手,有些迷茫,上网查资料,问老师,在老师的帮助下,历时两个星期,解决一个又一个的困难,终于完成任务。 在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改、不断改进是程序设计的必经之路;在设计课程过程中遇到问题是很正常的,但我们应该将每次遇到的问题记录下来,并分析清楚,以免下次再碰到同样的问题。 11 ××大学××学院××系××课程设计报告 课程设计结束了,但是从中学到的知识会让我受益终身。 发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会是我在以后的学习、工作和生活中受益。 通过这次设计,我懂得了学习的重要性,了解到理论知识与实践相结合的重要意义,学会了坚持、耐心和努力,这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。 在这里,我必须得感谢系主任××教授,是他为我们提供了这么好一个实践的机会,也得感谢××老师,他亲身给我们指导,我学到了不少的知识。 5.参考文献 [1]郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统(第二版)上册[M].高等教育出版社,2000.1 [2]郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统(第二版)下册[M].高等教育出版社,2000.2 [3]谭浩强.C程序设计(第二版)[M].清华大学出版社,2003.4 [4]W.RichardStevens,范建华译.TCP/IP详解卷1: 协议[M].机械工业出版社,2000.6 [5]AndrowS.Tanenbaum.计算机网络(第4版)[M].Pearson,2004.9 [6]吴坚,刘高平.基于GPRS网络的点对点图像传输方案[J].计算机应用研究,2004,5: 222-223,231 [7]熊印国.浅谈智能时钟控制系统设计[J].今日科苑2008.3 [8]宋建永.基于MCS-51与8279的智能时控开关设计[J].电脑与电信2008.9 [9]陈立刚.一种车用智能电子钟的设计与实现[J].科技创新导报2008.8 [10]朱斌.基于红外遥控的智能时钟设计与实现[J].机电产品开发与创新.2008.1 [11]李响初.基于MCS-51单片机的智能时钟控制系统设计[J].电源世界.2007.6 [12]朱斌基于红外遥控的智能时钟设计与实现[J].机电产品开发与创新.2008.7 [13]王令王宏华.基于80C196KC单片机的高精度智能时钟设计[J].计量与测试技术.2005.9 [14]钱君霞,尹斌,魏新棒.基于I2C总线的日历时钟PCF8563在MSP430中的应用[J].《济源职业技术学院学报》.2005年3期 [15]周向红,范伟.DS12887实时时钟芯片及应用研究[J].《企业技术开发》.2006年2期 [16]孙谊张晓冬.智能遥控LED单色时钟屏的控制系统设计[J].电子工程师.2007第9期 [17]杨学昭欧阳玲.MC146818时钟芯片在智能流量仪停电时的应用[J].电子产品世界.2002第11B期 [18]顾启民.ZL-1型智能定时打铃系统的设计[R].常熟高专学报自然科学版.1995第4期 [19]刘昌华易逵.《8051单片机的C语言应用程序设计与实践》[M].国防工业出版社.2007.5 [20]赵建领.《51系列单片机开发宝典》[M].电子工业出版社.2007.7 [21]王为青邱文勋.《51单片机应用开发案例精选》[M].人民邮电出版社.2007.1 12
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