基于51單片機(jī)的電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、武漢高等院校電子情報(bào)學(xué)院電子系統(tǒng)綜合設(shè)訂課程論文用51單片微型計(jì)算機(jī)的電子時(shí)間訂正的設(shè)定與實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域：年度：作者：指導(dǎo)人民教師：2012年6月26日目錄1課題背景和立案理由12實(shí)驗(yàn)方案設(shè)訂22.1設(shè)定修訂要件22.2數(shù)字時(shí)間校正的構(gòu)成22.3整個(gè)系統(tǒng)的分塊圖33軟件系統(tǒng)的設(shè)定修訂和選擇43.1主程序流程圖43.2計(jì)時(shí)器子程序流程圖63.3方案選擇74硬件系統(tǒng)的設(shè)定修訂和選擇74.1單片微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)74.2開(kāi)發(fā)板的構(gòu)造和使用方法. 84.3方案選擇. 105系統(tǒng)測(cè)試115.1測(cè)試環(huán)境115.2測(cè)試流程115.3測(cè)試結(jié)果. 126實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)13附錄1系統(tǒng)電路圖13附錄2系統(tǒng)軟

2、件代碼14附錄3系統(tǒng)老虎鉗列表381課題背景和立案理由所謂單片微型計(jì)算機(jī)，是指中央處理機(jī)電腦CPU、內(nèi)存、計(jì)時(shí)器、I/0 (輸入/輸出) 作為將接口電路等一些計(jì)算機(jī)的主要功能零配件集成在一個(gè)IC集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)的單片微型計(jì)算機(jī)雖然只是一個(gè)芯片，但從結(jié)構(gòu)和功能方面來(lái)看，具有微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的意義。 對(duì)外漢語(yǔ)“單片微型計(jì)算機(jī)”的稱(chēng)呼是從英文名稱(chēng)“Single Chip Microcomputer”直接翻譯而來(lái)的。 單片微型計(jì)算機(jī)將微型計(jì)算機(jī)的各主要部分集成在一個(gè)芯片上，大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)傳輸距離，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行速度。 因此，在工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域，單片機(jī)系統(tǒng)是最理想的操縱系統(tǒng)。 因此

3、，單片微型計(jì)算機(jī)是通常的嵌入式系統(tǒng)且是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的低端應(yīng)用的優(yōu)化選擇。 發(fā)展單片微型計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了以下四個(gè)階段1 .芯片化搜索階段20世紀(jì)70年代，美國(guó)的Fairchild (仙童)公司首先推出了第一批單片微型計(jì)算機(jī)F-8，隨后因特爾公司推出了影響面大、應(yīng)用更廣泛的MCS48單片微型計(jì)算機(jī)系列。 MCS48單片機(jī)系列的上市標(biāo)志著在工業(yè)控制領(lǐng)域進(jìn)入了智能化嵌入式應(yīng)用的芯片形態(tài)修正機(jī)的探索階段。 參加這個(gè)探索階段的是摩托羅拉、Zilog、TI等龍頭企業(yè)，它們都取得了滿(mǎn)意的探索效果，確立了其在SCMC嵌入式應(yīng)用中的地位。2 .結(jié)構(gòu)體系的完善階段在成功探索MCS-48的基礎(chǔ)上，完美典型的單片機(jī)系列MC

4、S-5l立即上市。 MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)的上市，被記載為單芯片微計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的完善。從SCMC到MCU化的過(guò)渡階段由因特爾公司推出的MCS96單片微型計(jì)算機(jī)將一些男公關(guān)系統(tǒng)模數(shù)變換器(ADC )、計(jì)程儀程序執(zhí)行監(jiān)視屏(WDT )、調(diào)光控制模塊器(PWM )、高速I(mǎi)/O端口納入電影中，體現(xiàn)出單片機(jī)的特點(diǎn)。 MCS-51單片微型計(jì)算機(jī)系列是對(duì)各大電器的廣泛擴(kuò)散，許多電器以80C51為核心，把許多男公關(guān)系統(tǒng)使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、可靠性技術(shù)應(yīng)用于單片微型計(jì)算機(jī)。 隨著單片微型計(jì)算機(jī)內(nèi)外圍功能電路的增強(qiáng)，增強(qiáng)了智能二烯烴控制支重輪的特點(diǎn)。 單片機(jī)(Microcontrollers )是單

5、片微型計(jì)算機(jī)能夠更加正確表達(dá)的名詞。4、MCU的百花齊放階段單片微型計(jì)算機(jī)發(fā)展到這個(gè)階段，單片微型計(jì)算機(jī)已波及到工業(yè)控制領(lǐng)域普遍采用的智能化控制工具小型玩具、家電行業(yè)、從大型到車(chē)載、艦船電子系統(tǒng)、校準(zhǔn)測(cè)試、工業(yè)過(guò)程控制、機(jī)械電子、金融電子、商用電子、辦公自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)械人、軍事和航空。 為滿(mǎn)足不同要求，采用高速、廣地址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力和多機(jī)通訊能力8二進(jìn)制位、16二進(jìn)制位、32位色通用型單片微型計(jì)算機(jī)、小型廉價(jià)型、綜合外圍系統(tǒng)的專(zhuān)用型單片微型計(jì)算機(jī)， 并且呈現(xiàn)出具有花花綠綠特色的現(xiàn)代單片微型計(jì)算機(jī)的單片微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入百花齊放的時(shí)代，為用戶(hù)的選擇提供了空間。在日常生活和工作中，我們經(jīng)常使用

6、時(shí)間節(jié)點(diǎn)特羅爾。 早起常用的一些時(shí)間控制單元針織面料使用模擬計(jì)程儀電路進(jìn)行設(shè)定修訂和制作，其時(shí)間節(jié)點(diǎn)精準(zhǔn)性和重復(fù)精度不理想，目前基本上是基于數(shù)字技術(shù)的下一代產(chǎn)品，隨著單片微型計(jì)算機(jī)性?xún)r(jià)比的提高，下一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛， 構(gòu)成復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的操縱系統(tǒng)，完成復(fù)雜的控制功能，較小的用于家電控制，較大的用于工業(yè)和科研的精確時(shí)間定位，具有合適的接口芯片，能夠建構(gòu)各種微電子產(chǎn)品。我們的專(zhuān)業(yè)是在本學(xué)期的數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)能夠使用脈沖信號(hào)發(fā)生器、關(guān)聯(lián)芯片、數(shù)碼管和導(dǎo)線(xiàn)在試驗(yàn)箱實(shí)現(xiàn)基于基本男同性戀電路的數(shù)字搖滾樂(lè)。 在電子系統(tǒng)綜合設(shè)修(2)課中，我們學(xué)習(xí)了有關(guān)單片微型計(jì)算機(jī)的知識(shí)，了解了其低電功耗、可靠

7、和穩(wěn)定性強(qiáng)，內(nèi)部的EPROM可以寫(xiě)入和擦除計(jì)程儀程序的相對(duì)先進(jìn)的特征和功能。 因此，我們希望在擁有單片機(jī)芯片的開(kāi)發(fā)板上通過(guò)預(yù)計(jì)程儀編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)間修正，期待更多的功能和更好的穩(wěn)定性。2實(shí)驗(yàn)方案修訂2.1設(shè)定修訂要件u實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在、分、秒的修正功能實(shí)現(xiàn)u年、月、日的日歷表功能u體現(xiàn)了平閏年的差異，各時(shí)間單位間的進(jìn)展是正確的實(shí)現(xiàn)u警報(bào)警報(bào)功能2.2數(shù)字時(shí)間校正的構(gòu)成數(shù)字時(shí)間校正實(shí)際上是校正標(biāo)準(zhǔn)頻率(1HZ )的校正電路，因?yàn)樾Ｕ龜?shù)的開(kāi)始時(shí)間與基本時(shí)間不一致，所以有必要在電路中追加校正電路，云同步中標(biāo)準(zhǔn)的1MHZ時(shí)間信號(hào)必須正確地穩(wěn)定。石英諧振器電路石英諧振器電路在數(shù)字時(shí)間校正中提供頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的12M

8、Hz方波信號(hào)，保證數(shù)字時(shí)間校正的運(yùn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定。 指針式的電子時(shí)間修正和數(shù)碼顯示的電子時(shí)間修正都使用了石英諧振器電路。時(shí)間計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒二進(jìn)制位和秒10二進(jìn)制位計(jì)數(shù)器、分二進(jìn)制位和分10二進(jìn)制位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，秒二進(jìn)制位和秒10二進(jìn)制位計(jì)數(shù)器、分二進(jìn)制位和分10二進(jìn)制位計(jì)數(shù)器是60進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解查詢(xún)密碼驅(qū)動(dòng)電路解查詢(xún)密碼驅(qū)動(dòng)電路將從計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD查詢(xún)密碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字管所需的邏輯狀態(tài)，提供用于保證數(shù)字管的正常動(dòng)作的一盞茶的生物電流。數(shù)字管數(shù)字管通常有發(fā)光二極管(LED )數(shù)字管和液晶(LCD )數(shù)字管，本設(shè)定修訂中提供LED數(shù)字管。2.3整個(gè)系統(tǒng)的分塊圖游戲開(kāi)始初始化系統(tǒng)查看

9、時(shí)間節(jié)點(diǎn)判斷按鈕是否被按下年、月、日調(diào)整時(shí)分秒撥時(shí)間節(jié)點(diǎn)調(diào)整星期3軟件系統(tǒng)的設(shè)定修訂和選擇3.1主程序的程序流程圖3.1主程序的程序流程圖(續(xù))3.2計(jì)時(shí)器子程序程序流程圖3.3方案選擇和相關(guān)技術(shù)方案1 :基本男同性戀定電路搭肩，基本男同性戀定電路實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)校，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，掌聲系數(shù)大，調(diào)整困難。方案2 :用單片微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行預(yù)計(jì)程儀編程，用單片微型計(jì)算機(jī)設(shè)置電路，使用軟硬件結(jié)合方式，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試也比較方便。顯然，它與第一種方案相比具有優(yōu)勢(shì)。 我們選了第二個(gè)方案。4硬件系統(tǒng)的設(shè)定修訂與選擇4.1單片微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)4.1.1結(jié)構(gòu)分塊圖4.2開(kāi)發(fā)板的構(gòu)造和使用方法4.2.1開(kāi)發(fā)板的結(jié)構(gòu)4.

10、2.2通過(guò)sst51在開(kāi)發(fā)板只讀模式和柱計(jì)程儀燒結(jié)之間切換打開(kāi)SSTEasyIAP11F.exe計(jì)程儀程序并選擇串行口選擇芯片形式和內(nèi)部堆計(jì)程儀存儲(chǔ)器選擇PC串行口、MCU水晶振動(dòng)和波特率先選擇確認(rèn)，然后重新定徑套MCU如果通訊成功，將在窗口右上角顯示芯片和版本信息喀嚦聲Download SoftICE選項(xiàng)以使用Soft ICE監(jiān)視屏替換MCU引導(dǎo)加載器監(jiān)視屏選擇確認(rèn)更換打開(kāi)Keil C51計(jì)程儀程序并創(chuàng)建新項(xiàng)目工程保存在用自各兒創(chuàng)建的文件夾中喀嚦聲保存后出現(xiàn)電腦CPU選擇對(duì)話(huà)框計(jì)程儀，選擇SST系列的89X516RD2如果出現(xiàn)“是否添加標(biāo)準(zhǔn)51初始查詢(xún)密碼”對(duì)話(huà)框，請(qǐng)選擇“否”創(chuàng)建項(xiàng)目工程后

11、，創(chuàng)建一個(gè)新的源計(jì)程儀程序文件，然后從“文件”(File )菜單中喀嚦聲“新建”(New )選項(xiàng)保存在項(xiàng)目工程文件夾內(nèi)，c plum計(jì)程儀文件后綴為“. c”，匯編程序文件后綴為“. ASM”在文本編輯區(qū)域創(chuàng)建并保存源文件的Source Group中，右鍵喀嚦聲并選擇“Add Files To Group”選項(xiàng)，將源文件添加到項(xiàng)目工程選擇創(chuàng)建的源計(jì)程儀程序文件，然后喀嚦聲Add以添加選定的文件喀嚦聲“編譯”按鈕以編譯項(xiàng)目工程進(jìn)入營(yíng)銷(xiāo)對(duì)象主機(jī)板的除錯(cuò)選項(xiàng)設(shè)定，然后喀嚦聲專(zhuān)案(Project )功能表的目標(biāo)選項(xiàng)(options for target)選項(xiàng)選擇作為硬件模擬功能喀嚦聲Setting進(jìn)入

12、通訊殘奧儀表設(shè)置菜單，并刪除所有Cache選項(xiàng)。 至此，定徑套升級(jí)完成，進(jìn)入模擬調(diào)試階段喀嚦聲調(diào)試程序下的“Start/Stop Debug Session (開(kāi)始/停止調(diào)試會(huì)話(huà))”選項(xiàng)進(jìn)入調(diào)試程序屏幕一網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)，留言欄里就會(huì)出現(xiàn)連接成功留言。 此模擬界面允許一步調(diào)試、全速調(diào)試、程序斷點(diǎn)調(diào)試等方式。從Soft ICE監(jiān)視屏恢復(fù)到SST引導(dǎo)帶加載程序監(jiān)視屏打開(kāi)編輯器SUPERPRO計(jì)程儀程序進(jìn)入SUPERPRO程序接口，然后喀嚦聲“選擇老虎鉗選項(xiàng)”進(jìn)入數(shù)據(jù)老虎鉗選擇對(duì)話(huà)框，在數(shù)據(jù)老虎鉗類(lèi)型中選擇“MCU/MPU”，在檢索對(duì)象中輸入所需的數(shù)據(jù)老虎鉗名稱(chēng)，找住的等選擇“ok”喀嚦聲“導(dǎo)入文件”選項(xiàng)

13、進(jìn)入下載文件選擇對(duì)話(huà)框，選擇要下載的Soft ICE監(jiān)視屏。 文件格式通常為“. hex”或“. bin”格式SST單片微型計(jì)算機(jī)的監(jiān)視計(jì)程儀程序保存在Block1中，Block1的地址為10000h，因此，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的開(kāi)頭地址變更為“10000”，下載通常的執(zhí)行計(jì)程儀程序后直接成為差動(dòng)奧爾特具體步驟包括：錯(cuò)誤=程序=驗(yàn)證；已打開(kāi)SST BOOT-STRAP LOADER軟件工具，并已在前面的步驟中成功通訊到單片微型計(jì)算機(jī)。 在界面右下角的IAP Function菜單中有下載選項(xiàng)，選擇 Download 選項(xiàng)下載普通話(huà)計(jì)程儀進(jìn)入了下載文件選擇畫(huà)面在文件搜索對(duì)話(huà)框計(jì)程儀框中，找到要下載的用戶(hù)計(jì)程

14、儀欄。 通常是. Hex或. bin格式的文件選擇了用戶(hù)計(jì)程儀報(bào)后，喀嚦聲步驟2的OK選項(xiàng)開(kāi)始下載，畫(huà)面最下方的狀態(tài)欄顯示下載的進(jìn)度，顯示為Done時(shí)表示plum的下載完成，單4.3方案選擇和相關(guān)技術(shù)4.3.1顯示布搖滾樂(lè)演示模塊是這次單片微型計(jì)算機(jī)課程設(shè)置修訂的最核心部分。采用方案LCD1602。 LCD1602是工業(yè)字符型液晶，能夠在云同步上顯示16x02或32個(gè)字符。 因?yàn)椴捎脴?biāo)準(zhǔn)的16腳接口，該液晶模塊內(nèi)部的文字發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM )已經(jīng)存儲(chǔ)160個(gè)不同的點(diǎn)文字圖形，數(shù)字顯示容易實(shí)現(xiàn)。方案2 :采用led共陰極查詢(xún)密碼管。 共陰數(shù)字管在應(yīng)用時(shí)將公共極COM與接地線(xiàn)GND連接，當(dāng)某個(gè)

15、場(chǎng)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極成為高電平時(shí)，相應(yīng)的場(chǎng)點(diǎn)亮。 如果某個(gè)場(chǎng)的陽(yáng)極為低電平，則對(duì)應(yīng)的場(chǎng)不點(diǎn)亮?；谝陨戏治?，我們考慮現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)因素，選擇方案二。為了正確顯示陰極查詢(xún)密碼管，用驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)查詢(xún)密碼管的各段查詢(xún)密碼，顯示我們需要的數(shù)字，因此根據(jù)查詢(xún)密碼管的驅(qū)動(dòng)方式，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩種。方案1 :靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。 每個(gè)數(shù)字管顯視器都有一個(gè)I/O接口，該接口具有單獨(dú)的鎖存功能，用于筆畫(huà)段的字形查詢(xún)密碼。 這種單片微型計(jì)算機(jī)向接口電路發(fā)送所顯示的字體查詢(xún)密碼，在顯示新的數(shù)據(jù)之前發(fā)送新的字體查詢(xún)密碼，所以在使用該方法的單片微型計(jì)算機(jī)中電腦CPU的占有較小。 但是，在靜態(tài)顯示方式中，需要的數(shù)據(jù)鎖存器裝置

16、多，引線(xiàn)多，復(fù)雜，可靠性也低。方案2 :動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。 通過(guò)單片微型計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字管的二進(jìn)制位男同性戀COM側(cè)電路的控制，當(dāng)應(yīng)顯示的數(shù)字管的男同性戀控制接通時(shí)，其二進(jìn)制位呈字形，沒(méi)有男同性戀的數(shù)字管不點(diǎn)亮。 通過(guò)分時(shí)交替控制各查詢(xún)密碼管的COM端，交替控制各查詢(xún)密碼管進(jìn)行顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 動(dòng)態(tài)顯示可以大幅度降低硬件成本和電源的電功耗。 由于是在某時(shí)刻數(shù)字管僅動(dòng)作1個(gè)的所謂的時(shí)分顯示，因此顯示所需的硬件電路無(wú)法分時(shí)復(fù)用。 動(dòng)態(tài)顯示方式可以避免靜態(tài)顯示的問(wèn)題。 但是，在設(shè)定修正上，如果處理錯(cuò)誤，則亮度低，容易引起閃爍的問(wèn)題。 因此，合理的設(shè)定修正既要保證驅(qū)動(dòng)電路容易實(shí)現(xiàn)，又要保證顯示后的數(shù)據(jù)穩(wěn)

17、定、不閃爍。 動(dòng)態(tài)顯示是使用復(fù)用技術(shù)的動(dòng)態(tài)混合雙打掃描顯示方式，復(fù)用的程度沒(méi)有無(wú)限增加。 這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)利用動(dòng)態(tài)混合雙打掃描表示，來(lái)利用人眼的暫時(shí)效果、發(fā)光二極管的發(fā)光時(shí)間的長(zhǎng)度、發(fā)光的亮度等要素鑒于上述方案分析，我們采用了方案24.3.2警報(bào)模塊方案1 :采用語(yǔ)音芯片ISD1110報(bào)警。 ISD1110對(duì)應(yīng)多個(gè)采樣速率，具有多個(gè)記錄重放時(shí)間，能夠利用振蕩電阻按自各兒來(lái)決定采樣速率。 操作簡(jiǎn)單靈活。 音質(zhì)好，適應(yīng)電壓范圍廣。 首先，向記錄再生裝置輸入音樂(lè)或其他報(bào)時(shí)方式，若到達(dá)設(shè)定時(shí)間，則單片微型計(jì)算機(jī)能夠控制記錄再生裝置的播放。方案2 :采用蜂鳴器報(bào)警，到了設(shè)定時(shí)間，單片微型計(jì)算機(jī)向蜂鳴器發(fā)送低

18、電平，蜂鳴器響。 采用蜂鳴器報(bào)警是簡(jiǎn)單的構(gòu)造，只是單路信號(hào)控制，發(fā)出的報(bào)警音可以通過(guò)不發(fā)出的軟件的延遲時(shí)間來(lái)控制。 當(dāng)然，也可以發(fā)出聲音音色音樂(lè)?；趦煞N方案分析的化學(xué)基，雖然語(yǔ)音芯片ISD1110具有更多的優(yōu)勢(shì)，但出于經(jīng)濟(jì)原因，此次修訂決定采用方案2。4.3.3 LED燈管顯示布搖滾樂(lè)通過(guò)采用LED燈管，可以用不同的流水方式和各個(gè)LED燈管簡(jiǎn)單判斷系統(tǒng)的動(dòng)作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同的顯示功能，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方式。五系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試環(huán)境硬件平臺(tái)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一條電信電纜、一條數(shù)據(jù)線(xiàn)、一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)V1.1軟件平臺(tái)： WINDOWS XP執(zhí)行操作系統(tǒng)、軟件監(jiān)視屏、Keil軟件5.2測(cè)試流程硬件測(cè)試：使用SoftICE查看和更改單片微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀況軟件測(cè)試：將數(shù)碼時(shí)代修正計(jì)程儀程序淬火至單片微型計(jì)算機(jī)，測(cè)試其功能是否完備5