51單片機電子時鐘課程設計實驗報告

1、單片機原理與應用課程設計總結報告題目：單片機電子時鐘的設計與實現(xiàn)設計人員：學號：班級：指導老師：日期：- -題目與主要功能要求2整體設計框圖及整機概述3各硬件單元電路的設計、參數(shù)分析及原理說明3軟件流程圖和流程說明4總結設計及調(diào)試的體會10附錄圖一：系統(tǒng)電路原理圖11圖二：系統(tǒng)電路PCB12表一：元器件清單13時鐘程序源碼14- - -題目：單片機電子時鐘的設計與實現(xiàn)課程設計的目的和意義課程設計的目的與意義在于讓我們將理論與實踐相結合。培養(yǎng)我們綜合運用電子課程中的理論知識解決實際性問題的能力。讓我們對電子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識進一步加深認識，同時在軟件編程、排錯調(diào)試、焊接技術

2、、相關儀器設備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高，為今后能夠獨立完成某些單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)和設計打下一個堅實的基礎。課程設計的基本任務利用單片機最小系統(tǒng)，綜合應用單片機定時器、中斷、數(shù)碼顯示、鍵盤輸入、蜂鳴報警等知識，設計主單外要設控功制的能電子要時鐘最基本要求1使）用6位數(shù)碼管，前兩位顯示小時（24小時制），中間兩位顯示分鐘，后兩位顯示秒。時鐘每走1秒，秒數(shù)碼管加1顯示，60秒后分鐘數(shù)碼管加1顯示，60分鐘后小時數(shù)碼管加1示。）設計單片機最小系統(tǒng)）掌握使用繪制原理圖和布板的過程、方法和技巧。）掌握單片機開發(fā)軟件（或）的使用和調(diào)試。編寫并調(diào)試單片機定時及其中斷程序，以實現(xiàn)電子時鐘的功能。

3、設計八段數(shù)碼管顯示電路并編寫驅動程序，輸入并調(diào)試拆字程序和數(shù)碼顯示程序。掌握硬件和軟件聯(lián)合調(diào)試的方法。完成系統(tǒng)硬件電路的設計和制作。完成系統(tǒng)程序的設計。10完成整個系統(tǒng)的設計、調(diào)試和制作。11完成課程設計報告?；疽髮崿F(xiàn)最基本要求的11部0分。鍵盤輸入可以控制電子時鐘的走時/調(diào)試。設計鍵盤輸入電路和程序并調(diào)試。掌握鍵盤和顯示配合使用的方法和技巧。提高發(fā)揮部分添加“鬧時”功能，設計蜂鳴器鬧鈴電路和程序并調(diào)試。添加“整點鬧時”功能。為走時準確性設計解決算法并編程實現(xiàn)。用液晶模塊代替數(shù)碼管顯示，設計相應硬件電路和軟件程序并調(diào)試。3使用專用時鐘芯片，設計硬件電路和軟件程序實現(xiàn)年月日和星期顯示。整體設

4、計框圖及整機概述整體設計框圖整機概述1）開機為走時模式，正常顯示時間。在此模式下整點鬧時，定點鬧時有效。2）共設置3個按鍵，分別為模式鍵、功能鍵1、功能鍵2。按動模式鍵，模式將在走時/調(diào)時/日期顯示及調(diào)整/鬧鐘顯示及調(diào)整4個模式下切換。3）走時模式下，按動功能鍵1/功能鍵2停止鬧時。4）調(diào)時模式下，功能鍵1調(diào)整分鐘數(shù)值，功能鍵2調(diào)整小時數(shù)值。5）日期顯示及調(diào)整模式下，功能鍵1調(diào)整日期數(shù)值，功能鍵2調(diào)整月份數(shù)值。6）鬧鐘顯示及調(diào)整模式下，功能鍵1調(diào)整鬧鐘分鐘數(shù)值，功能鍵2調(diào)鬧鐘時鐘數(shù)值。7）由于按鍵設定原因：只有2個功能鍵，年份調(diào)整功能取消，鬧鐘開關默認為開。8）年月日通過代碼而不是外部芯片實現(xiàn)

5、。初始值201年012月24號。數(shù)碼管顯示101。29）由于開機時鐘與鬧鐘都為00：0：00，0鬧鐘默認開啟。開機會報時1分鐘。各硬件單元電路的設計、參數(shù)分析及原理說明電源電路元件有限沒有制作電源電路部分。使用開發(fā)板或者實驗箱上的電源進行供電。按鍵參考書本的鍵盤接口電路原理圖，采用Q的電阻防止輸入口電流過大燒壞芯片。按鍵釋放時，口通過Q電阻與電源相連，得到一個高電平。按下按鍵時，口接地，得到一個低電平。通過內(nèi)部代碼將其轉換為正邏輯。模式鍵接口，功能鍵接口，功能鍵接口。單片機最小系統(tǒng)參考實驗指導書與課本及網(wǎng)絡資料設計按鍵電平復位。數(shù)碼管首先口作為段碼輸出。由于口輸出級無上拉電阻，故需添加一排阻為

6、其上拉電阻。其次采用共陽極數(shù)碼管。段碼端為低電平時導通，此時數(shù)碼管向芯片口灌電流,為防止芯片燒壞，還需加個Q的限流電阻?？紤]到數(shù)碼管的亮度問題，采用了三極管做驅動電路?；鶚O接上Q電阻后再與口相連（）進行位選。發(fā)射極接電源，集電極接數(shù)碼管位選。蜂鳴器蜂鳴器接口。由于使用的是有源蜂鳴器，代碼的編寫簡單化了。只需對口清零與置位?？谙冉由螿電阻后再接三極管的基極。發(fā)射極接電源，集電極接蜂鳴器正極，蜂鳴器負極則接地。軟件流程圖和流程說明軟件流程圖1主）程序流程圖流程圖說明初始化：包括定時器賦初值，初始化各內(nèi)存單元。開定時器中斷，開中斷，送段碼表頭地址給。- -）顯示子程序流程圖- - -）模式查詢子程序

7、模式查詢子程序鬧鐘顯示及調(diào)整模式- -日期顯示及調(diào)整子程序與鬧鐘顯示及調(diào)整子程序流程圖與調(diào)時模式子程序大同小異。日期顯示及調(diào)整子程序送給的數(shù)據(jù)為日月年，按功能鍵日期加1按功能鍵月份加1至于數(shù)值的合法性在程序里有具體的判斷。鬧鐘顯示及調(diào)整子程序送給的數(shù)據(jù)為鬧鐘開關值鬧鐘分鬧鐘時，按功能鍵鬧鐘分加1按功能鍵鬧鐘時加1至于數(shù)值的合法性在程序里有具體的判斷。- -）定時器中斷子程序數(shù)值合法性在程序中處理與判斷，流程圖中不表現(xiàn)。N1秒到?YN1分到?YN1小時?YN1天？YNYN1年？Y1個月？*恢復現(xiàn)場保護現(xiàn)場時加1天加1分加1年加1秒加1月加1T1中斷返回- -總結設計及調(diào)試體會硬件設計部分：首先要

8、通過計算與參考資料等決定參數(shù)。而后通過仿真軟件等調(diào)試，確定參數(shù)無誤后再開始用Protel99SE畫原理圖，進而生成PCB進行布板。軟件設計部分：設計軟件首先要考慮要做的功能，確定出合理的算法。合理的算法不僅要可以實現(xiàn)功能，而且在添加功能的時候要方便靈活。有的人為了實現(xiàn)某種功能用了各種各樣的方法來實現(xiàn)，結果程序結構吃死，當想要添加功能或者修改其他功能的時候，將修改程序大部分結構，也就是說要破壞程序現(xiàn)有的結構。關于調(diào)試：Keil軟件調(diào)試單片機程序的時候，編譯通過并不代表程序是正確的。編譯通過只能說明程序沒有語法上的錯誤。進行軟件仿真或者下載到開發(fā)板上進行調(diào)試，經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的錯誤。許多超出預期

9、效果的現(xiàn)象往往是一些微小錯誤引起的。例如沒有現(xiàn)場保護跟恢復現(xiàn)場等，所以養(yǎng)成良好的編程習慣也很重要。有些想達成某些功能而添加的語句，實際上確一點效果也沒有。舉個編程中的小問題：當有按鍵按下時，我們都要有軟件防抖。正常的方法是調(diào)用一個延時。在實際調(diào)試中，要跳過這個抖動，需要100MS左右。如果使用正常的延時，會導致按鍵按下時CPU100MS內(nèi)無法進行其他操作，也就是說。平均1S內(nèi)100MS不調(diào)用顯示子程序，這樣就會導致亮度降低。這時候，考慮到顯示子程序一次有十幾毫秒，就特別寫了一個調(diào)用7次顯示的子程序來作為按鍵防抖的延時，實際上效果也是很不錯的。這個想法就是在修改了多次程序未達到想要的效果（有按鍵

10、按下時顯示亮度不降低）后最終想出來的辦法。最后在做完板，焊完電路后，在接通電源之前，要用萬用表仔細檢查電路是否有連接錯，以免燒壞芯片和數(shù)碼管。五天以來的其他體會：態(tài)度要積極，不要認為很簡單就不緊不慢。很多東西并不是自己設想的那么順利，有時候一個小問題可以花上你半天甚至一天的時間。雖然自己在程序上并沒遇到太大的問題，但是因為態(tài)度不夠積極，對于沒畫過的圖遲遲不去下手，在周四晚上才解決。本以為周五一天可以做完板并完成整機調(diào)試，可是各種突發(fā)事件讓自己措手不及。發(fā)現(xiàn)板來不及做完后才將程序功能進行擴展。這是我在這次實驗中的一個教訓，也讓我明白了對于自己不能太過于自信，態(tài)度決定一切。- -圖一：系統(tǒng)電路原理

11、圖cIItH*FFFFFFFH十h十- -圖二：系統(tǒng)電路- -表一：元器件清單器件名稱編號電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻電阻晶振電容單片機電容電容二極管三極管三極管三極管三極管三極管三極管三極管排阻數(shù)碼管數(shù)碼管按鍵（小時）按鍵（分鐘）按鍵（模式）電源插針按鍵（復位）蜂鳴器時鐘程序源碼年份的高位年份的低位月份日期每月最大天數(shù)時鐘分鐘秒鐘鍵值模式標記走時調(diào)時日期顯示及調(diào)整鬧鐘調(diào)整及鬧鐘開關/鬧鐘時鐘鬧鐘分鐘鬧鐘開關設為模式年高位賦初值年低位賦初值月份賦初值日期賦初值裝入次中斷清零小時清零分鐘清零秒鐘清零初始化模式關蜂鳴器鬧鐘默認開賦初值開中斷啟動送段碼表頭

12、AY;重復調(diào)用顯示子程序掃描按鍵狀態(tài);查詢當前模式;查詢鬧鐘開關;保護現(xiàn)場重新賦計數(shù)初值未滿10次，返回重置中斷次數(shù)秒加轉為碼未滿秒，返回秒清零分加轉為碼未滿分，返回分鐘清零時加轉為碼未滿小時，返回小時清零轉為碼不是月，轉跳不3是3月，轉跳不4是5月，轉跳不5是7月，轉跳不6是8月，轉跳不是10月轉跳不是月，轉跳天上限為返回不是月，轉跳月，天上限天上限為天加轉為碼未滿天數(shù)上限，返回天數(shù)置月份加轉為碼未滿月，返回月份置年低位加轉為碼未滿年，返回年低位清零年高位加轉為碼- -顯=示=子=程=序未滿年，返回年高位清零恢復現(xiàn)場;中斷返回- -按=鍵=掃=描=程=序=模=式=查=詢=程=序=鬧=鐘=開=關=/=查=詢=- -調(diào)=時=程