單片機實訓論文

1、單片機實訓(論文)題目名稱：實時時鐘顯示系統(tǒng) 學生姓名： 學 號: 專 業(yè)： 自動化目 錄0設計內(nèi)容及意義11實時顯示的總體設計方案12系統(tǒng)硬件電路設計2 2.1主控制器電路設計2 2.2其他電路設計33 問題與總結84 附錄程序清單90設計內(nèi)容及意義現(xiàn)在的實時控制系統(tǒng)已經(jīng)由原來的是由模擬電路組成的閉環(huán)控制的系統(tǒng)和是由數(shù)字邏輯電路組成的順序控制的系統(tǒng)，發(fā)展到現(xiàn)在的是由計算機系統(tǒng)控制的輸出機實時控制的系統(tǒng)。實時計算機控制的系統(tǒng)是指在一定的時間內(nèi)，對外來事件的作出正確的、快速的反應的系統(tǒng)。這類系統(tǒng)不僅與邏輯計算有關，還和時序的控制有關。顯然，此類系統(tǒng)區(qū)別于其它普通計算機系統(tǒng)的關鍵特點是系統(tǒng)的實時性

2、。此外，環(huán)境信號的輸入與輸出的控制能力也是非常重要的。因為在實時控制計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)會直接從現(xiàn)場環(huán)境中采集各種需要的信號，然后對這些信號的變量進行處理，最后再把結果輸出到執(zhí)行的功能部件進行直接的控制或直接的顯示。實時計算機控制系統(tǒng)總是直接控制著工業(yè)過程或其它重要過程中的操作，這就對可靠性提出了較高的要求。實時系統(tǒng)當然還具有諸如可擴展性、可維護性以及抗惡劣環(huán)境的能力。計算機實時控制系統(tǒng)現(xiàn)已在各行各業(yè)得到了廣泛地應用，因此對它加以研究具有十分重要的意義。實時計算機控制系統(tǒng)應用廣泛，形式多種多樣。本文對實時控制中的實時顯示這一功能進行進一步的研究。實時控制系統(tǒng)，相對于其他的控制系統(tǒng)，最重要的一點就

3、是實時。文中的實時，指的是對時間的顯示。時間的顯示包括對年月日，時分秒的顯示。這些時間的顯示，可以按照自己的需求進行進一步的設定。這個實時系統(tǒng)，可以是通過串口接收的上位機，接收上位機中的信號，根據(jù)需求來進行時間的顯示，幫助系統(tǒng)實現(xiàn)實時的效果。同時，它可進行時間的獨立顯示。1實時顯示的整體設計方案控制部分單片機（STC89C51RC）復位電路串口接收命令按鍵k1、k2、k3K4、k5、k6、k7、k8電源部分,交流220VLCD1602顯示秒、分鐘、小時日、月、年 RTC模塊 時間計數(shù)圖1.1 方案設計如圖1.1所示，系統(tǒng)分為七個部分,單片機是整個系統(tǒng)的核心。當系統(tǒng)通電以后，220V的市電經(jīng)變壓

4、、整流、濾波和穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)換成5V直流電壓，給MCU、RTC和LCD1602供電，電源指示燈指示此時供電正常。在程序中設置另一個指示燈每隔兩秒閃爍一次，如果閃爍頻率正常，則表明系統(tǒng)工作正常。此時DS1302在5V電壓下正常工作起計時，MCU緊接著進行自檢，在自檢正確的情況下，循環(huán)讀取DS1302中的數(shù)據(jù)，并在LCD1602中不斷刷新時間數(shù)據(jù)。在首次給系統(tǒng)上電的時候，DS1302會將自身的寄存器全部初始化，為此我們設置了七個按鍵以方便對RTC進行時間的校準。我們可以有兩種方式使系統(tǒng)獲取定時的時間，一種是通過上位機的串口發(fā)送定時時間數(shù)據(jù)，另一種是通過系統(tǒng)自身的按鍵進行設置，確保在不與上位機進行通信的情

5、況下也能正常工作。2系統(tǒng)硬件電路設計2.1主控制器電路設計圖2.1主控制器電路圖圖2.1中由市電接入，進行變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，轉(zhuǎn)換為5V的電壓，給STC89C51RC單片機進行供電。如果單片機工作正常的話，P2.7口接的LED就會一閃一閃的，否則單片機沒有正常工作。這是由單片機組成的主要電路。2.2其他電路設計電源部分圖2.2 電源電路圖3.2的電路是一個很簡單很常見的一個電源電路。當系統(tǒng)上電以后，220V的交流電經(jīng)過變壓器的變壓，再經(jīng)過整流橋的整流，最后經(jīng)過穩(wěn)壓塊的穩(wěn)壓后，最終可以輸出5V的直流電，給單片機、液晶和RTC等部分供電。LED指示燈可以指示電源部分工作是否正常。復位電路設計

6、圖2.3復位電路圖2.3由于STC89C51RC這款單片機的內(nèi)部集成復位電路，所以外部復位電路可以簡單到只需一個電容和一個電阻組成，即構成RC積分電路，產(chǎn)生一個下降沿，使單片機復位成功。晶振電路設計圖2.4 晶振電路1 圖2.5晶振電路2晶振電路分為兩個部分，圖3.4是單片機的晶振電路，圖3.5是RTC模塊的晶振電路，自然這兩部分的晶振數(shù)值是不一樣的。單片機部分使用的11.0592MHZ的晶振，RTC模塊則使用32.768KHZ晶振。在這部分晶振電路中，電容都起到了幫助晶振起振的作用。按鍵電路設計圖2.6 按鍵電路圖2.6中按鍵采用獨立式按鍵設計。所謂獨立式按鍵是指直接用I/O口線構成的單個按

7、鍵電路。每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。八個按鍵占用一個P1口，出去一個按鍵控制液晶的現(xiàn)實與屏蔽，其余七個按鍵分別用來調(diào)整年、月、日、時、分、秒。RTC模塊電路設計圖2.7 RTC模塊電路 在圖2.7中DS1302由5V供電接入Vcc1，而有3V的電源接入Vcc2當Vcc2大于Vcc10.2V時，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。在X1和X2處接入32.768KHZ晶振.串口電路設計該產(chǎn)品是由美信公司推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口RS232電平是-10V +10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓

8、是TTL電平0+5V,MAX232包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。圖2.8 MAX232電路STC89C51RC芯片內(nèi)有一個全雙工的串行口，該串行口和其他標準串行口芯片一樣，輸入輸出均為TTL電平。這種以TTL電平傳輸數(shù)據(jù)的方式，抗干擾性差，傳輸距離短。為了提高串行通訊的可靠性，增大通訊距離，一般采用標準串行接口，如RS-232C、RS-422A、RS-48

9、5等標準串行接口。 RS-232C的機械指標規(guī)定：RS-232C接口通向外部的連接器（插針插座）是一種“D”型25針插座。在微機通訊中，通常被使用的RS-232C接口只有九根引腳，見表2.9。 表2.9常用RS-232引腳功能引腳號符號方向功能2TXD輸出發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD輸入接收數(shù)據(jù)4RTS輸出請求發(fā)送5CTS輸入清除發(fā)送6DSR輸入數(shù)據(jù)通訊設備準備好7GND信號地8DCD輸入數(shù)據(jù)載體檢測20DTR輸出數(shù)據(jù)終端準備好22RI輸出振鈴提示表2.10 MAX232芯片電氣特性電氣特性參數(shù)范圍帶37K負載時驅(qū)動器輸出電平邏輯1：-3V-15V邏輯0：+3V+15V不帶負載時驅(qū)動器的輸出電平-25V+

10、25V驅(qū)動器通斷時的輸出阻抗>300輸出短路電流<0.5A驅(qū)動器轉(zhuǎn)換速率<30V/S接收器輸入阻抗3K7K接收器輸入電壓允許范圍-25V+25V輸入開路時接收器的輸出邏輯1輸入經(jīng)300接地時接收器的輸出邏輯1+3V輸入時接收器的輸出邏輯0-3V輸入時接收器的輸出邏輯1最大負載電容2500PF圖 2.11 MAX232芯片引腳配置3問題與總結本次單片機實訓到目前為止已經(jīng)結束，我也順利的完成了自己的課題實時時鐘顯示系統(tǒng)的設計，由于大學期間學的都是些課本理論知識，實際接觸的較少，剛開始拿到這個課題，感覺挺迷茫的，自己就學過C語言和51單片機，也就在這方面懂一點，其余的關于硬件電路，

11、液晶顯示電路的驅(qū)動的什么都不知道，在網(wǎng)上找了一些資料對硬件電路的設計有了一定的了解，然后又去圖書館借閱了一些相關的書，在大腦里面有了一個大致的思路了，于是就把仿真軟件裝好開始了焊接調(diào)試，經(jīng)過了辛苦的焊接和反復的調(diào)試，當看到液晶顯示器上我自己做的時鐘時，我覺得這一切付出都是值得的，同時也激起了我對單片機系統(tǒng)的興趣。本次實訓讓我對單片機有了更深入的認識，現(xiàn)代社會中幾乎處處都有單片機的影子，電子產(chǎn)品離不開它。單片機實訓提高了我的單片機實際運用能力，也發(fā)現(xiàn)了自己以前學習的不扎實，對問題不求甚解，注重理論而忽視了實際操作。本次單片機實訓能順利完成，非常感謝指導老師的幫助。4附錄：程序清單主函數(shù)源代碼vo

12、id main(void)Timer0_System_Init();GXM1602_HD44780_initialize();Initial_DS1302(); GXM1602_HD44780_command(0x80);/DDRAM地址設置 GXM1602_HD44780_delay50us(0x01); GXM1602_HD44780_Print(GXM1602_HD44780_dis_Date); GXM1602_HD44780_delay50us(0x01); GXM1602_HD44780_command(0xc0);/DDRAM地址設置 GXM1602_HD44780_delay5

13、0us(0x01); GXM1602_HD44780_Print(GXM1602_HD44780_dis_Time); GXM1602_HD44780_delay50us(0x01); while(1) DS1302_GetTime(&CurrentTime);DateToStr(&CurrentTime);TimeToStr(&CurrentTime);GXM1602_HD44780_command(0x80|0x06);GXM1602_HD44780_Print(CurrentTime.DateString);GXM1602_HD44780_command(0xc0

14、|0x06);GXM1602_HD44780_Print(CurrentTime.TimeString);GXM1602_HD44780_delay1ms(200);void Timer0_Routine() interrupt 1TH0=(65536-10000*110592/120000)/256; /計算初值TL0=(65536-10000*110592/120000)%256; /計算初值KEY_Scan(&CurrentTime);DS1302源代碼void DS1302InputByte(unsigned char d) /實時時鐘寫入一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) unsigned

15、char i; ACC = d; for(i=8; i>0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相當于匯編中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC >> 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /實時時鐘讀取一字節(jié)(內(nèi)部函數(shù)) unsigned char i; for(i=8; i>0; i-) ACC = ACC >>1; /相當于匯編中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; r

16、eturn(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要寫的數(shù)據(jù) DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 寫1Byte數(shù)據(jù) DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/讀取DS130

17、2某地址的數(shù)據(jù) unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令;最低位要為1 ucData = DS1302OutputByte(); / 讀1Byte數(shù)據(jù) DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData);void DS1302_SetProtect(bit flag) /是否寫保護if(flag)Write1302(0x8E,0x80);elseWrite1302(0x8E,0x0

18、0);void DS1302_SetTime(unsigned char Address, unsigned char Value) / 設置時間函數(shù)DS1302_SetProtect(0);Write1302(Address, (Value/10)<<4 | (Value%10); void DS1302_GetTime(SYSTEMTIME *Time)unsigned char ReadValue;ReadValue = Read1302(DS1302_SECOND);Time->Second = (ReadValue&0x70)>>4)*10 +

19、(ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MINUTE);Time->Minute = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_HOUR);Time->Hour = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_DAY);Time->Day = (ReadValue&am

20、p;0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_WEEK);Time->Week = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_MONTH);Time->Month = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);ReadValue = Read1302(DS1302_YEAR);Time-&

21、gt;Year = (ReadValue&0x70)>>4)*10 + (ReadValue&0x0F);void DateToStr(SYSTEMTIME *Time)Time->DateString0 = Time->Year/10 + '0'Time->DateString1 = Time->Year%10 + '0'Time->DateString2 = '-'Time->DateString3 = Time->Month/10 + '0'Time-&g

22、t;DateString4 = Time->Month%10 + '0'Time->DateString5 = '-'Time->DateString6 = Time->Day/10 + '0'Time->DateString7 = Time->Day%10 + '0'Time->DateString8 = '0'void TimeToStr(SYSTEMTIME *Time)Time->TimeString0 = Time->Hour/10 + '0&

23、#39;Time->TimeString1 = Time->Hour%10 + '0'Time->TimeString2 = ':'Time->TimeString3 = Time->Minute/10 + '0'Time->TimeString4 = Time->Minute%10 + '0'Time->TimeString5 = ':'Time->TimeString6 = Time->Second/10 + '0'Time->T

24、imeString7 = Time->Second%10 + '0'Time->DateString8 = '0'if(Time->TimeString1='8')&&(Time->TimeString3='0')&&(Time->TimeString3='0')LED1 = 0;void Initial_DS1302(void) unsigned char Second;DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 1; DS1302_RS

25、T = 1;Second=Read1302(DS1302_SECOND);if(Second&0x80) DS1302_SetTime(DS1302_SECOND,0);/設置起始時間LCD1602源代碼void GXM1602_HD44780_command(uchar command_data)GXM1602_HD44780_E=0;GXM1602_HD44780_RW=0;GXM1602_HD44780_RS=0; GXM1602_HD44780_E=1; GXM1602_HD44780_DBPort=command_data; GXM1602_HD44780_delay1ms(

26、0x02); _nop_(); GXM1602_HD44780_E=0; GXM1602_HD44780_RS=1; GXM1602_HD44780_RW=1;void GXM1602_HD44780_data(uchar w_data) GXM1602_HD44780_RS=1; GXM1602_HD44780_RW=0; GXM1602_HD44780_E=1; GXM1602_HD44780_DBPort=w_data; GXM1602_HD44780_delay50us(0x02); _nop_(); GXM1602_HD44780_E=0; GXM1602_HD44780_RS=0;

27、 GXM1602_HD44780_RW=1;void GXM1602_HD44780_read_busy() do GXM1602_HD44780_RS=0; GXM1602_HD44780_RW=1; GXM1602_HD44780_E=1; status=GXM1602_HD44780_DBPort; GXM1602_HD44780_delay50us(0x02); GXM1602_HD44780_delay50us(0x02); while(status_busy); _nop_(); GXM1602_HD44780_E=0; GXM1602_HD44780_RS=0; GXM1602_HD44780_RW=1; void GXM1602_HD44780_initialize() uchar data i; GXM1602_HD44780_DBPort=0; for(i=0;i<3;i+) GXM1602_HD44780_command(0x38)