實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)1

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程課程設(shè)計報告書課 程 名 稱 智能儀器設(shè)計基礎(chǔ) 課程設(shè)計總評成績 學(xué)生姓名、學(xué) 號 學(xué) 生 專 業(yè) 班級 指 導(dǎo) 教 師 姓名 課程設(shè)計起止日期 2012.6.112012.6.22 課程設(shè)計基本要求課程設(shè)計是工科學(xué)生十分重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用先修課程的理論知識和專業(yè)技能，解決工程領(lǐng)域某一方面實際問題的能力。課程設(shè)計報告是科學(xué)論文寫作的基礎(chǔ)，不僅可以培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯歸納能力、綜合分析能力和文字表達能力，也是規(guī)范課程設(shè)計教學(xué)要求、反映課程設(shè)計教學(xué)水平的重要依據(jù)。為了加強課程設(shè)計教學(xué)管理，提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，特擬定如下基本要求。1. 課

2、程設(shè)計教學(xué)一般可分為設(shè)計項目的選題、項目設(shè)計方案論證、項目設(shè)計結(jié)果分析、答辯等4個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都應(yīng)有一定的考核要求和考核成績。2. 課程設(shè)計項目的選題要符合本課程設(shè)計教學(xué)大綱的要求，該項目應(yīng)能突出學(xué)生實踐能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；該項目有一定的實用性，且學(xué)生通過努力在規(guī)定的時間內(nèi)是可以完成的。課程設(shè)計項目名稱、目的及技術(shù)要求記錄于課程設(shè)計報告書一、二項中，課程設(shè)計項目的選題考核成績占10%左右。3. 項目設(shè)計方案論證主要包括可行性設(shè)計方案論證、從可行性方案中確定最佳方案，實施最佳方案的軟件程序、硬件電路原理圖和PCB圖。項目設(shè)計方案論證內(nèi)容記錄于課程設(shè)計報告書第三項中，項目設(shè)計方案論證

3、主要考核設(shè)計方案的正確性、可行性和創(chuàng)新性，考核成績占30%左右。4. 項目設(shè)計結(jié)果分析主要包括項目設(shè)計與制作結(jié)果的工藝水平，項目測試性能指標(biāo)的正確性和完整性，項目測試中出現(xiàn)故障或錯誤原因的分析和處理方法。項目設(shè)計結(jié)果分析記錄于課程設(shè)計報告書第四項中，考核成績占25%左右。5. 學(xué)生在課程設(shè)計過程中應(yīng)認(rèn)真閱讀與本課程設(shè)計項目相關(guān)的文獻，培養(yǎng)自己的閱讀興趣和習(xí)慣，借以啟發(fā)自己的思維，提高綜合分和理解能力。文獻閱讀摘要記錄于課程設(shè)計報告書第五項中，考核成績占10%左右。6. 答辯是課程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)，由課程設(shè)計指導(dǎo)教師向答辯學(xué)生提出23個問題，通過答辯可進一步了解學(xué)生對課程設(shè)計中理論知識和實際

4、技能掌握的程度，以及對問題的理解、分析和判斷能力。答辯考核成績占25%左右。7.學(xué)生應(yīng)在課程設(shè)計周內(nèi)認(rèn)真參加項目設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，按時完成課程設(shè)計報告書交給課程設(shè)計指導(dǎo)教師評閱。課程設(shè)計指導(dǎo)教師應(yīng)認(rèn)真指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計全過程，認(rèn)真評閱學(xué)生的每一份課程設(shè)計報告，給出課程設(shè)計綜合評閱意見和每一個環(huán)節(jié)的評分成績（百分制），最后將百分制評分成績轉(zhuǎn)換為五級分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）總評成績。8. 課程設(shè)計報告書是實踐教學(xué)水平評估的重要資料，應(yīng)按課程、班級集成存檔交實驗室統(tǒng)一管理。課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題目： 實時日歷時鐘顯示系統(tǒng) 初始條件：利用實驗室可以提

5、供的設(shè)備平臺、儀器儀表、常見芯片，設(shè)計實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)。要求完成的主要任務(wù)：1在 51 單片機系統(tǒng)中設(shè)置、獲取、記錄實時的日歷時鐘信息并通過 LED 顯示或 LCD 顯示。 2. 能夠進行長時間的記錄，并且存儲的時間信息在掉電情況下能長期保存。3. 初始的時間信息要求用戶用鍵盤輸入或通過 PC 機和單片機的串口通信來設(shè)置。4. 利用已有設(shè)備進行安裝調(diào)試 。以上內(nèi)容為基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。課程設(shè)計說明書應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一格式打印，資料齊全，堅決杜絕抄襲，雷同現(xiàn)象。應(yīng)畫出單元電路圖和整體電路原理圖，給出系統(tǒng)參數(shù)計算過程，圖紙、元器件符號及文字符號符合國家標(biāo)準(zhǔn)。時間安排：整個課

6、程設(shè)計時間為2周。具體進度安排如下：學(xué)時分配進度安排2天總體方案設(shè)計與論證2天系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與仿真2天系統(tǒng)軟件設(shè)計與仿真3天安裝調(diào)試1天完成課程設(shè)計報告書、答辯指導(dǎo)老師簽字： 年 月 日一、課程設(shè)計項目名稱實時日歷時鐘顯示系統(tǒng)二、項目設(shè)計目的及技術(shù)要求1在 51 單片機系統(tǒng)中設(shè)置、獲取、記錄實時的日歷時鐘信息并通過 LED 顯示或 LCD 顯示。 2. 能夠進行長時間的記錄，并且存儲的時間信息在掉電情況下能長期保存。3. 初始的時間信息要求用戶用鍵盤輸入或通過 PC 機和單片機的串口通信來設(shè)置。4. 利用已有設(shè)備進行安裝調(diào)試 。三、項目設(shè)計方案論證(可行性方案、最佳方案、軟件程序、硬件電路原

7、理圖和PCB圖)1.可行性方案1.1單片機芯片的選擇方案和論證方案一：采用89C51芯片作為硬件核心，采用Flash ROM,內(nèi)部具有4KB ROM存儲空間，能于3V的超低壓工作，而且與MCS-51系列單片機完全兼容，但是運用于電路設(shè)計中時由于不具備ISP在線編程技術(shù)，當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二：采用AT89S52，片內(nèi)ROM全都采用Flash ROM：能以3V超低壓工作；同時也與MCS-51系列單片機完全兼容，該芯片內(nèi)部存儲器為8KB ROM存儲空間，同樣具有89C51的功能，且具有在線編程可擦除技

8、術(shù)，當(dāng)在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片的多次拔插，所以不會對芯片造成一定的損壞。1.2顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用LED液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見，但是價格昂貴，需要的接口線多，所以在此設(shè)計中不采用LED 液晶顯示屏。方案二：采用點陣式數(shù)碼管顯示，點陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較適合，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費，且價格也相對較高，所以也不用此種作為顯示。方案三：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格適中，對于顯示數(shù)字最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機連接時

9、，占用的單片機口線少。所以采用了LED數(shù)碼管作為顯示。1.3時鐘芯片的選擇方案和論證方案一：直接采用單片機定時計數(shù)器提供秒信號，使用程序?qū)崿F(xiàn)時，分，秒計數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實現(xiàn)的時間誤差較大。所以不采用此方案。方案二：采用DS1302時鐘芯片實現(xiàn)時鐘，DS1302芯片是一種高性能的時鐘芯片，可自動對秒，分，時，日，周，月，年以及閏年補償?shù)哪赀M行計數(shù)，而且精度高，工作電壓2.5V5.5V范圍內(nèi)，2.5V時耗電小于300nA.1.4電路設(shè)計最佳方案確定綜上各方案所述，對此次課程設(shè)計的方案選定：以單片機AT89S52為主控制器，時間數(shù)據(jù)是通過時鐘芯片DS1302來讀取

10、，并通過LED 數(shù)碼管顯示出來，并用鍵盤來完成對當(dāng)前時間的調(diào)整。2.硬件設(shè)計2.1電路設(shè)計框圖圖1電路設(shè)計2.2系統(tǒng)概述本電路是有AT89S52單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；時鐘電路由DS1302提供，他是一種高性能，低功耗，帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年，月，日，周日，時，分，秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)，DS1302內(nèi)部有一個31*8的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器?？僧a(chǎn)生年，月，日，周日，時，分，秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等

11、特點。具有掉電自動保存功能；顯示部分由15個數(shù)碼管，74HS138,74LS244構(gòu)成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。2.3電源設(shè)計在這里因設(shè)計分工和側(cè)重點不同，電源模塊用通用的5V變壓器。2.4單片機的復(fù)位電路圖2 手動復(fù)位電路在系統(tǒng)運行的過程中，有時可能對系統(tǒng)需要進行復(fù)位，為了避免對硬件系統(tǒng)經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設(shè)計了手動的復(fù)位電路。如圖2所示。這種電路的設(shè)計，在系統(tǒng)的運行過程中需要復(fù)位時，只需使開關(guān)閉合，在RST端就會出現(xiàn)一定時間的高電平信號，從而使單片機實現(xiàn)復(fù)位。2.5 時鐘芯片DS1302電路圖圖3 DS1302時鐘電路3.軟件設(shè)計部分軟件的設(shè)計是設(shè)計控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序。其任

12、務(wù)是在整體設(shè)計和硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，確定程序結(jié)構(gòu)，分配內(nèi)RAM資源，劃分功能模塊，然后進行主程序和各模塊程序的設(shè)計，最后連接起來成為一個完整應(yīng)用程序，與硬件相結(jié)合完成相應(yīng)功能。3.1日歷時鐘子程序設(shè)計DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK（7），I/O（6），RST（5）。日歷時鐘DS1302的讀寫需要初始化時序，讀時序，寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機啟動寫時序開始，如果要求但總線器件回送是低位在先。讀寫都是16位數(shù)據(jù)高8位是地址低8位是數(shù)據(jù)，在讀寫時要嚴(yán)格遵從起讀寫時序，否則讀寫將會失效。圖4 日歷時鐘的寫和讀3.2 課

13、程設(shè)計程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=0xC0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0x0c,0xbf; /*0-F、滅（16）、P.-*/uchar t0,t1,sec,min,hour,function,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7;bit shan;void delay(uint count)

14、 ;uchar keychuli();uchar key();void display(uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar);void send();void ini();void chuli();/*主函數(shù)*void main() ini();while(1)display(16, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 17); /沒有鍵按下是俠士P.if(key()=1) /當(dāng)k1按下后則定時器驅(qū)動時鐘開始走TR0=1;function=1;shan=0;while(1)send(); / 送數(shù)display(a0, a

15、1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); / 顯示chuli(); /處理/*初始化程序*voidini()TMOD=0x01,TH0=0x3c,TL0=0xb0;TH1=0x3c,TL1=0xb0; / 定時50ms中斷一次EA=1,ET0=1,TR0=0;ET1=1;TR1=0;/*鍵值處理程序*void chuli()switch(key()case 0:break;case 1:/ 當(dāng)按鍵k1按下后function+;/ 判斷按下的次數(shù)switch(function)case 1:TR0=1;TR1=0;shan=0;break;/一次條秒同時閃爍case 2:/兩次調(diào)分

16、同時閃爍case 3:/三次調(diào)分同時閃爍case 4:TR0=0;TR1=1;shan=1;break;/四次跳出調(diào)整狀態(tài)時鐘繼續(xù)走時case 5:function=1;TR0=1;TR1=0;shan=0;break;/輪流循環(huán)break;case 2: /k2鍵上調(diào)switch(function) case 1:break;case 2:sec+;if(sec=60)sec=0;break;case 3:min+;if(min=60)min=0;break;case 4:hour+;if(hour=24) hour=0;break;break; case 4: /k3鍵下調(diào)switch(f

17、unction)case 1:break;case 2:sec-;if(sec=255) sec=59;break;case 3:min-;if(min=255) min=59;break;case 4:hour-;if(hour=255) hour=23;break;break;/*定時器0的中斷服務(wù)程序*void timer0() interrupt 1 using 3TH0=0x3c,TL0=0xb0;t0+;if(t0=20)t0=0;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;/*定時器1的中數(shù)服

18、務(wù)程序，對shan取反，以使燈閃爍*void timer1() interrupt 3 using 2TH0=0x3c,TL0=0xb0;t1+;if(t1=40)t1=0;shan=shan;/*uchar keychuli() uchar k; k=P1; /P1口內(nèi)容送K k=k; /取反 k=(k&0xff); /屏蔽高4位,如果掃描8鍵，屏蔽該句。 return(k); /返回鍵值 /* 函數(shù)原型：key();* 功 能:鍵盤掃描函數(shù)，函數(shù)返回值即鍵值。*/uchar key() uchar keyzhi,keyzhii; /電子鐘鍵盤按鍵鍵值臨時存放 keyzhi=keyc

19、huli(); /調(diào)P1口處理函數(shù) if(keyzhi!=0) /有鍵動作延時去抖動，否則函數(shù)返回 send(); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); keyzhi=keychuli(); /再次調(diào)P1口處理函數(shù) if(keyzhi!=0) /真正有鍵按下，取鍵值并暫存 keyzhii=keyzhi; while(keyzhi!=0) /判按鍵是否釋放，沒有釋放延時去抖動等待釋放 send(); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6,

20、a7); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); keyzhi=keychuli(); keyzhi=keyzhii; /按鍵釋放后恢復(fù)按鍵鍵值 return(keyzhi); /返回按鍵鍵值/*顯示子程序void display(uchar a7,uchar a6,uchar a5,uchar a4,uchar a3,uchar a2,uchar a1,uchar a0)P0=tablea7;P2=0xfe;delay(1);P0=tablea6;P2=0xfd;delay(1); P0=tablea5;P2=0xfb;delay(1); P0=ta

21、blea4;P2=0xf7;delay(1);P0=tablea3;P2=0xef;delay(1);P0=tablea2;P2=0xdf;delay(1);P0=tablea1;P2=0xbf;delay(1);P0=tablea0;P2=0x7f;delay(1);/*將數(shù)送至緩沖單元，當(dāng)shan的標(biāo)志位為1時，再根據(jù)此時的此時的功能標(biāo)示，對該位熄滅*void send() a0=sec%10;a1=sec/10;a2=18;a3=min%10;a4=min/10;a5=18;a6=hour%10;a7=hour/10;if(shan=1)switch(function)case 2:a0

22、=16,a1=16;break;case 3:a3=16,a4=16;break;case 4:a6=16,a7=16;break;/*延時子程序基數(shù)為1毫秒*void delay(uint count) uint j; while(count-!=0) for(j=0;j<80;j+); 四、項目設(shè)計結(jié)果分析（分析試驗過程中獲得的數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象或問題的正確性和必然性，分析產(chǎn)生不正確結(jié)果的原因和處理方法）實驗結(jié)果：當(dāng)上電后，系統(tǒng)顯示提示符P。按下k1后，系統(tǒng)開始正常運行， 此時按其它鍵均無效當(dāng)再按下k1后，進入調(diào)秒狀態(tài)，按k2加1,按k3減1,再按一下k1進入調(diào)分狀態(tài)，再按一下，進入調(diào)

23、時，再按一下，進入正常的運行狀態(tài)在調(diào)整狀態(tài)下，當(dāng)調(diào)整該位時，該位會閃爍，掉電后DS1302會轉(zhuǎn)用后備電池供電，在次上電后，時鐘顯示為當(dāng)前時間。實驗結(jié)論：硬件系統(tǒng)關(guān)系到所要設(shè)計的電子產(chǎn)品好壞，如系統(tǒng)抗干擾等，所以要合理的安排盡量減少干擾提高性能。單片機是很容易受干擾的控制器，當(dāng)采用外部晶振時，應(yīng)盡量讓其靠近單片機減少對其干擾，防止程序亂飛現(xiàn)象。同時還可以采用隔離等方式減少干擾，硬件系統(tǒng)設(shè)計的好壞很大部分來源于經(jīng)驗，所以我們要有動手的好習(xí)慣。軟件設(shè)計是核心部分，具有多樣化，靈活性高，易移植等優(yōu)點，要深深理會各指令的含義才能更加熟練應(yīng)用，中斷的合理利用可以減少CPU利用資源，具有執(zhí)行效率高等優(yōu)點，本

24、設(shè)計用到定時器中斷以減少對CPU的占用，更好的處理其他功能。軟件的設(shè)計大部分采用模塊化設(shè)計的方法以方便調(diào)試，并使其可讀性大大增強，方便更改和移植。在這次課程設(shè)計中，我明白了動手能力的重要性，軟件和硬件的設(shè)計與平時的經(jīng)驗息息相關(guān)，我們必須培養(yǎng)動手能力，發(fā)現(xiàn)自己不足之處，加以改正。五、參考文摘（相關(guān)文摘不少于5篇，記錄每篇文獻的作者姓名.文獻名稱.文獻發(fā)行城市：文獻出版社，出版年；文獻內(nèi)容摘要, 每篇不少于100字）【1】史建芳.智能儀器設(shè)計基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2007.摘要：靜態(tài)顯示方式是指顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截止使顯示字符的字段連續(xù)發(fā)光。在靜態(tài)顯示方式中每

25、位數(shù)碼管都應(yīng)有各自的驅(qū)動器件；為了便于程序控制在選擇LED驅(qū)動器件時。往往選擇帶鎖存功能器件，用于鎖存各自待顯示數(shù)碼。因此，靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能夠保持顯示不變。僅在待顯示數(shù)碼需要改變時，才更新其數(shù)字顯示器中鎖存的內(nèi)容。這種顯示方式的優(yōu)點是亮度高，控制程序簡單，顯示穩(wěn)定可靠。【2】李群芳，張士軍，黃建.單片微型計算機與接口技術(shù)（第三版）.北京：電子工業(yè)出版社.2008.摘要：從硬件連接方式看，鍵盤通常可分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩類。所謂獨立式鍵盤是指各按鍵相互獨立，每個按鍵分別于單片機的I/O口或外擴I/O芯片的一根輸入線項鏈，通常每根輸入線上按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他輸入線的工作狀態(tài)。通過檢測輸入線的電平就可很容易判斷哪個按鍵被按下。獨立式鍵盤電路配置靈