1、分類號(hào) 編 號(hào) 華北水利水電學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 基于單片機(jī)的多功能電子時(shí)鐘計(jì) 院 系 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 劉營(yíng)生 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 陸桂明 趙凱 2010年5月10日華 北 水 利 水 電 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的多功能電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)專 業(yè)： 電子信息工程 班級(jí)學(xué)號(hào)： 姓 名： 劉營(yíng)生 指導(dǎo)教師： 陸桂明 趙凱 設(shè)計(jì)期限： 2010 年 02 月 25 日開始 2010 年 05 月 15 日結(jié)束院、系： 信息工程學(xué)院 2010 年 05月 15日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的1) 掌握單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的一般方法與流程2) 掌握單片機(jī)系統(tǒng)電路的安裝調(diào)試

2、步驟與方法二、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 調(diào)查研究多功能電子時(shí)鐘的原理與實(shí)現(xiàn)方法2) 構(gòu)思基于單片機(jī)的多功能電子時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)方案3) 用仿真軟件分析設(shè)計(jì)方案4) 選擇器件實(shí)現(xiàn)多功能電子時(shí)鐘的硬件電路5) 編寫和調(diào)試軟件系統(tǒng)6) 進(jìn)行實(shí)物電路板電路的測(cè)試與參數(shù)修正三、重點(diǎn)研究問題1) 單片機(jī)的原理與應(yīng)用2) 多功能電子時(shí)鐘的原理與方法3) 多功能電子時(shí)鐘的實(shí)時(shí)顯示與功能切換4) 單片機(jī)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、主要技術(shù)指標(biāo)或主要設(shè)計(jì)參數(shù)1) 硬件要求：a) 電路原理圖正確b) 元器件選配合理c) 電路板布局合理d) 焊接質(zhì)量好2) 軟件要求：a) 程序要求結(jié)構(gòu)化、模塊化，流程清晰b) 滿足功能需求且充分利用硬件資源

3、c) 邏輯正確嚴(yán)謹(jǐn)，變量、模塊定義規(guī)范化d) 易于適應(yīng)硬件設(shè)備的變更和系統(tǒng)功能的擴(kuò)展華北水利水電學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 2010年3月14日學(xué) 生姓 名劉營(yíng)生學(xué)號(hào)專業(yè)電子信息工程題 目名 稱基于單片機(jī)的多功能電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)課 題來 源自選主 要內(nèi) 容隨著現(xiàn)代生活的推進(jìn)，電子時(shí)鐘在人們的生活中已經(jīng)普及，本課題的主要內(nèi)容就是結(jié)合單片機(jī)的強(qiáng)大功能，在一塊普通的電子時(shí)鐘集成多種功能，方便人們的日常生活，該功能是通過單片機(jī)、8段數(shù)碼管以及一些簡(jiǎn)單輔助電路實(shí)現(xiàn)的。隨著生活中電子表使用的普遍，該設(shè)計(jì)的可行性已變的可能，所以本設(shè)計(jì)是在結(jié)合生活實(shí)際運(yùn)用的基礎(chǔ)上而做出的，而單片機(jī)更是電子電路中運(yùn)用最普遍的芯片，

4、所以該畢業(yè)設(shè)計(jì)在這兩大主題的基礎(chǔ)上結(jié)合keil與protues等軟件的功能。該設(shè)計(jì)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)條理清晰，是一個(gè)很實(shí)用及很常見的多功能時(shí)鐘。由于之前沒有獨(dú)立做過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多功能電子時(shí)鐘方面的內(nèi)容，所以在做設(shè)計(jì)時(shí)總會(huì)遇見很多問題，本次設(shè)計(jì)是在結(jié)合老師的指導(dǎo)及同學(xué)的幫助下完成的，并通過本人在網(wǎng)上所查的大量資料及單片機(jī)設(shè)計(jì)中常見的電路而構(gòu)思出來的。采取的主要技術(shù)路線方 法本設(shè)計(jì)采取單片機(jī)STC89S52、按鍵開關(guān)與7段數(shù)碼顯示管顯示模塊相結(jié)合實(shí)現(xiàn)不同多種功能，此外還有一些簡(jiǎn)單的輔助電路，例如屏燈電路及上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位電路，這些簡(jiǎn)單的輔助電路加上單片機(jī)及按鍵開關(guān)，顯示系統(tǒng)共同構(gòu)成了整個(gè)硬件設(shè)

5、計(jì)，8段數(shù)碼管是通過單片機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)顯示信息的，通過網(wǎng)上固定的顯示編碼，隨時(shí)間的變化，要顯示的時(shí)間變量隨之變化，通過顯示程序?qū)崟r(shí)調(diào)用顯示數(shù)組中與之對(duì)應(yīng)的編碼實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，最后與程序一同燒進(jìn)單片機(jī)，在上電復(fù)位等相關(guān)的輔助電路下，從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。這個(gè)構(gòu)思是結(jié)合單片機(jī)的原理及應(yīng)用等書籍上常見的輔助電路加上數(shù)碼管的接口電路及接口技術(shù)而設(shè)計(jì)出來的，硬件電路比較簡(jiǎn)單。軟件方面采用結(jié)構(gòu)化的C51作為編程語(yǔ)言，通過按鍵檢測(cè)調(diào)用不同的功能函數(shù)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的不同功能，結(jié)構(gòu)化，模塊化較高，流程比較清晰。預(yù)期的成果及形 式能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的時(shí)鐘功能，同時(shí)附帶時(shí)間調(diào)整，定時(shí)鬧鐘以及秒表功能。時(shí) 間安 排第一周：查與題目有

6、關(guān)的資料第二周：查芯片的資料并整理第三周：整理所有資料第四周：構(gòu)思硬件設(shè)計(jì)第五周：編寫軟件程序第六周：購(gòu)買電路元件第七周：焊電路板第八周：檢查電路板第九周：調(diào)試第十周：燒寫程序第十一周：寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第十二周：交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第十三周：畢業(yè)答辯指導(dǎo)教師意見簽 名：年 月 日備注摘 要隨著生活節(jié)奏的加快，人們時(shí)間觀念的加強(qiáng)，時(shí)鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠郑绾卧跁r(shí)鐘的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們生活的需要增加相應(yīng)的、功能以方便人們的生活，成為時(shí)鐘設(shè)計(jì)方面的重點(diǎn)。單片機(jī)以其強(qiáng)大的功能，低廉的價(jià)格成為許多多功能電子產(chǎn)品的首選。本設(shè)計(jì)結(jié)合所學(xué)的額單片機(jī)的原理與應(yīng)用這么課程而拓展的電子方面的研究，在單片

7、機(jī)時(shí)鐘的基礎(chǔ)上通過軟件記時(shí)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘功能，同時(shí)通過按鍵開關(guān)來擴(kuò)展功能，實(shí)現(xiàn)定時(shí)鬧鐘與秒表功能。C51語(yǔ)言作為高級(jí)語(yǔ)言C語(yǔ)言的移植，易于理解和操作，且結(jié)構(gòu)化較高，本設(shè)計(jì)即采用C51語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，流程比較清晰。關(guān)鍵字：電子時(shí)鐘 STC89S52單片機(jī) C51語(yǔ)言AbstractWith the quickening pace of life, it enhanced sense of time, the clock has become an indispensable part of daily life. How the clock basis, according to peoples

8、lives need to increase accordingly, function to facilitate peoples lives, become the focus of the clock design. Microcontroller with its powerful features, low price to become the first choice for many multi-functional electronic products. The design combines the science and application of the princ

9、iple amount of SCM such courses to expand the e-research, based on the clock in the microcontroller software in mind, the realization of the clock function, and to extend the functionality through the key switch, alarm and stopwatch time to achieve function. C51 high-level language C language as the

10、 language of transplantation, easy to understand and operate, and the structure of the higher, the design of the C51 language as a programming language used, the process clearer.Keyword: electric oclock STC89S52 MCU C language目 錄摘 要IAbstractII目 錄I1 緒論12 基本原理22.1 STC89S52簡(jiǎn)介22.2 八段數(shù)碼管52.2.1 概述52.2.2 最

11、大工作范圍52.2.3 電氣特性(測(cè)試條件 Ta=25,Vdd=5.0+/-0.25V)52.2.4 接口說明52.2.5 指令描述92.2.6 接口時(shí)序112.3 HCF4511B的說明123 硬件設(shè)計(jì)143.1硬件主要組成部分143.2硬件電路說明143.2.1按鍵模塊143.2.2單片機(jī)的復(fù)位電路153.2.3單片機(jī)的晶振電路163.2.4發(fā)聲指示模塊163.2.5數(shù)碼管顯示部分電路174 軟件設(shè)計(jì)184.1 程序流程圖184.2 軟件的仿真195系統(tǒng)調(diào)試205.1硬件調(diào)試205.1.1排除元器件失效205.1.2排除電源故障205.1.3 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試205.2軟件調(diào)試20總 結(jié)23致

12、 謝24參考文獻(xiàn)25附錄一 源程序26附錄二 軟件仿真圖40附錄三 英文文獻(xiàn)及翻譯41英文文獻(xiàn)原文41中文文獻(xiàn)譯文441 緒論單片機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量越來越好,而成本卻越來越低,現(xiàn)階許多復(fù)雜、多用的電子器件普遍采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，隨著人們生活節(jié)奏的加快，時(shí)鐘已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋匦杵罚S多家電都帶有時(shí)鐘模塊，而人們也不再滿足于緊緊具有時(shí)間顯示功能的時(shí)鐘，對(duì)時(shí)鐘功能的要求也越來越全面。單片機(jī)以其強(qiáng)大的功能成為多功能電子時(shí)鐘的首選，為電子時(shí)鐘的功能擴(kuò)展提供了強(qiáng)大的支持，實(shí)現(xiàn)一物多用，提高電子時(shí)鐘的使用價(jià)值。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的組成和基本工作原理，重點(diǎn)介紹了硬件設(shè)計(jì)思想和軟件設(shè)計(jì)的思

13、路，在保證系統(tǒng)功能齊全，性能良好的前提下，最大限度的簡(jiǎn)化電路，降低系統(tǒng)的整體成本，提高系統(tǒng)的可靠性。另外，預(yù)留P0口作為以后功能的擴(kuò)展口。（可是現(xiàn)在的液晶顯示器基本上還都是只支持模擬RGB輸入,同時(shí)支持模擬RGB輸入和數(shù)字RGB輸入并且可以接收電視信號(hào)的多功能液晶顯示器市場(chǎng)上還很少見。本設(shè)計(jì)同時(shí)集成了模擬RGB信號(hào)處理和數(shù)字RGB信號(hào)處理,并且集成了電視信號(hào)的編碼處理。實(shí)現(xiàn)了一物多用,提高了系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的組成和基本工作原理,重點(diǎn)介紹了多功能電子時(shí)鐘的硬件設(shè)計(jì)思路和軟件設(shè)計(jì)思想。硬件設(shè)計(jì)的主要要求是在保證系統(tǒng)性能的前提下,最大限度的降低系統(tǒng)的整體成本,同時(shí)還要留出以后功

14、能擴(kuò)展接口。）2 基本原理2.1 STC89S52STC89S52下圖2-1所示。圖2-1 STC89S52管腳主要性能：與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、 1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0Hz33Hz 、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32個(gè)可編程I/O口線 、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標(biāo)識(shí)符 。功能特性描述： STC89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非

15、 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得STC89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 STC89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作

16、，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash STC89S52 P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上

17、拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能 ：P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） P1

18、.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口

19、也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為STC89S52特殊功能（第二功能）使用： 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)

20、數(shù)器1)P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（S

21、FR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為

22、高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。2.2 SN46056兩位共陰數(shù)碼管2.2.1 概述 (1) SN46056兩位共陰數(shù)碼管是標(biāo)準(zhǔn)的兩位共陰數(shù)碼管，可與CPU直接接口，具有8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線、位選兩位，接低電平時(shí)選中該數(shù)碼管，8位段選接高電平時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。 (2) 外觀尺寸：1136511mm(SN46056-1), 937010mm(SN46056-2) 787010mm(SN46056-3)， (3) LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)

23、碼管，它由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可顯示0到9，A到F及其小數(shù)點(diǎn)“.”等字符。其結(jié)構(gòu)圖如圖3-11。 圖3-11 LED結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管通常有共陰極和共陽(yáng)極兩種接法。共陰極數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極必須接低電平，當(dāng)某發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平（一般為+5V）時(shí)，此二極管點(diǎn)亮;共陽(yáng)極數(shù)碼管的發(fā)光二極管是陽(yáng)極接到高電平，對(duì)于需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管使其陰極接低電平（一般為地）即可。顯然，要顯示某字形就應(yīng)使此字形的相應(yīng)字形點(diǎn)亮，實(shí)際就是送一個(gè)用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)至數(shù)碼管。一般共陽(yáng)極數(shù)碼管必須外接電阻，而共陰極不一定外接電阻。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。在靜態(tài)顯示方式中，每個(gè)比D發(fā)光二極管

24、工作電流在10 mA一20 mA；而在動(dòng)態(tài)顯示方式中，為了獲得良好的亮度，LED發(fā)光二極管瞬時(shí)工作電流可以適當(dāng)提高，一般取20mA一25mA。LED靜態(tài)顯示接口電路由筆段代碼鎖存器、筆段譯碼器(由軟件譯碼的LED靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)電路不需要譯碼器)等部分組成，在靜態(tài)顯示方式中，顯示驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)單，且CPU占用率低，但每一個(gè)LED數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器，以便鎖存每一位的筆段代碼，硬件開銷大(元件數(shù)目多，印制板面積也會(huì)隨之增加)，僅適用于顯示位數(shù)較少(4位以下)的場(chǎng)合。當(dāng)需要顯示的位數(shù)在412時(shí)，多采用按位掃描硬件譯碼的動(dòng)態(tài)顯示方式或按位掃描軟件譯碼的動(dòng)態(tài)顯示方式。因此本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。在動(dòng)態(tài)顯示方式

25、中，各LED數(shù)碼顯示器輪流工作，為了防止產(chǎn)生閃爍現(xiàn)象，每個(gè)LED數(shù)碼管刷新頻率必須大于25 Hz，即相鄰兩次點(diǎn)亮的時(shí)間間隔要小于40 ms，對(duì)于具有N個(gè)LED數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路來說，如果刷新頻率為f，那么顯示周期為1/f，則每一位的顯示時(shí)間為1/(fN)秒。顯然，顯示的位數(shù)越多，每一位的顯示時(shí)間越短，在驅(qū)動(dòng)電流一定的情況下，亮度越低（正因如此，在動(dòng)態(tài)LED顯示電路中，要適當(dāng)增大驅(qū)動(dòng)電流，一般取20 mA35 mA，以抵消因顯示時(shí)間短造成亮度下降）。為了保證一定的亮度，實(shí)驗(yàn)表明：在驅(qū)動(dòng)電流取30 mA的情況下，每位顯示時(shí)間不能小于1 ms。2.2.2 接口說明 (1) SN46056接口說明，

26、如表2-1所示。表2-1 SN46056接口說明表管腳號(hào)管腳電平說明1VSS0V邏輯電源地2VDD5.0V邏輯電源正3V0?LCD驅(qū)動(dòng)電壓，應(yīng)用時(shí)在VEE與V0之間加一2K可調(diào)電阻。4D/IH/L數(shù)據(jù)指令選擇：高電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM；低電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令寄存器執(zhí)行。5R/WH/L讀寫選擇：高電平：讀數(shù)據(jù)；低電平：寫數(shù)據(jù)6EH.H/L讀寫使能，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù)。7DB0H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳8DB1H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳9DB2H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳10DB3H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳11DB4H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳12DB5H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳13DB6H/

27、L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳14DB7H/L數(shù)據(jù)輸入輸出引腳15CS1H/L片選擇信號(hào)，低電平時(shí)選擇前64列。16CS2H片選擇信號(hào)，低電平時(shí)選擇后64列。17RETL復(fù)位信號(hào)，低電平有效。18VEE-10VLCD驅(qū)動(dòng)電源19BLAC背光電源,LED+20BLAC背光電源,LED-(2) 12864-3A接口說明，如表2-2所示。表2-2 12864的接口說明管腳號(hào)管腳電平說明 1 cH數(shù)碼管c位2 dpH數(shù)碼管dp位3 eH數(shù)碼管e位。 4 dH數(shù)碼管d位 5 g-H數(shù)碼管g位。 6 fH數(shù)碼管f位7 位選1L數(shù)碼管第一位選通位8 位選2L數(shù)碼管第二位選通位9 bH數(shù)碼管b位10 aH數(shù)碼管a位2.2

28、.3 指令描述 共陰數(shù)碼管段選碼表屏顯數(shù)字段選碼abcdefg0（0xC0）1（0xF9）2（0xA4）3（0xB0）4（0x99）5（0x92）6（0x82）7（0xF8）8（0x80）9（0x90）2.3 HCF4511B的說明CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。HCF4511B引腳圖： 其功能介紹如下： BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LT

29、：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 LE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。 A、B、C、D為8421BCD碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作，其輸出電流大致在500mA左右。邏輯功能見表：選用共陰極數(shù)碼管，對(duì)于 CD4511 ，它與數(shù)碼管的基本連接方式如下圖在本設(shè)計(jì)中，采用單片機(jī)的P1口作為BCD

30、碼輸入端，P3口作為位選選通輸入端控制數(shù)碼管顯示，其中P1.0P1.3控制HCF4511芯片的碼輸入端，控制各數(shù)碼管顯示。且直接將芯片的LT、BI引腳置低，LE=1拉高，譯碼器是鎖定保持狀態(tài)。具體連接如下圖：（電源與地未標(biāo)出）3 硬件設(shè)計(jì)3.1硬件主要組成部分設(shè)計(jì)原理圖，如圖3-1所示。 圖3-1 設(shè)計(jì)原理圖本設(shè)計(jì)電路，硬件部分共由五個(gè)模塊組成：按鍵模塊、復(fù)位電路模塊、晶振電路模塊、發(fā)聲指示模塊、時(shí)間顯示模塊。晶振電路模塊負(fù)責(zé)給單片機(jī)提供時(shí)鐘周期。復(fù)位單路模塊負(fù)責(zé)上電后自動(dòng)復(fù)位，或按鍵后強(qiáng)制復(fù)位。上電后，由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器計(jì)時(shí)，同時(shí)通過動(dòng)態(tài)顯示函數(shù)自動(dòng)將時(shí)分秒顯示到數(shù)碼管上。與此同時(shí)，按鍵掃描

31、函數(shù)，一直掃描按鍵引腳狀態(tài)，一旦掃描到按鍵被按下，即進(jìn)入相應(yīng)的功能函數(shù)。如果檢測(cè)到定時(shí)時(shí)間到，則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲提示。3.2硬件電路說明3.2.1按鍵模塊按鍵模塊如圖3-2-1所示。圖3-2-1 按鍵模塊在該模塊中，采用四個(gè)按鍵作為電子時(shí)鐘的控制輸入，通過按鍵來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的時(shí)間設(shè)置、定時(shí)、秒表功能。電路中將四個(gè)按鍵的一端接公共地，而單片機(jī)的P2口默認(rèn)為高電平，一旦按鍵被按下，則該按鍵對(duì)應(yīng)的額管腳被拉低，通過軟件掃描按鍵即可知道用戶所要實(shí)現(xiàn)的功能，調(diào)用相應(yīng)的按鍵子程序來完成該操作。按鍵的去抖動(dòng)由軟件來實(shí)現(xiàn)。3.2.2單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位電路,如圖3-2-3所示。圖3-2-2 單片機(jī)的復(fù)位電路

32、當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間。3.2.3單片機(jī)的晶振電路單片機(jī)的晶振電路，如圖3-2-4所示。圖3-2-3 單片機(jī)的晶振電路石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間，等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路，振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。晶體旁邊的兩個(gè)電容接地，實(shí)際上就是電容三點(diǎn)式電路的分壓電容, 接地點(diǎn)就是分壓點(diǎn)。以接地點(diǎn)即分壓

33、點(diǎn)為參考點(diǎn)，振蕩引腳的輸入和輸出是反相的，但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個(gè)正反饋以保證電路持續(xù)振蕩。3.2.4發(fā)聲指示模塊發(fā)聲指示模塊，如圖3-2-5所示。圖3-2-4 發(fā)聲指示模塊發(fā)聲指示模塊分為發(fā)聲部分，指示部分兩部分。發(fā)聲部分由電源，380歐限流電阻R1，LED發(fā)光二極管三部分組成。正常情況下，Led引腳（P2_0）為高電平，LED兩端沒有電壓差，不發(fā)光，一旦按鍵按下，或定時(shí)時(shí)間到，Led引腳（P2_0）被拉低，LED被點(diǎn)亮。發(fā)生部分由蜂鳴器、電源、9018三極管、限流電阻組成。蜂鳴器由PNP三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)BZ管腳（P2_1）為高時(shí)，三極管be級(jí)沒電壓差，三極管截止；反之，

34、三極管導(dǎo)通，有電流流經(jīng)蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)聲。3.2.5時(shí)間顯示模塊時(shí)間顯示模塊如圖3-2-6所示。圖3-2-5 液晶顯示電路時(shí)間顯示部分的電路也很簡(jiǎn)單，由三個(gè)兩位的共陰8段數(shù)碼管、四盞Led燈，加上一個(gè)4511譯碼驅(qū)動(dòng)電路組成。在顯示過程中，單片機(jī)將要顯示的數(shù)字傳遞給4511芯片，同時(shí)通過位選選通要顯示的數(shù)碼管。4511芯片實(shí)現(xiàn)將BCD碼數(shù)字轉(zhuǎn)換為七段數(shù)碼管段選碼通過其輸出端輸出，同時(shí)提供約500mA的電流驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管點(diǎn)亮。圖3-2-6 數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路4 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖主程序流程圖，如圖4-1所示。圖4-1 主程序流程圖按鍵功能子程序流程圖，如圖4-2所示。 圖4-2 按鍵功能

35、子程序流程圖4.2 軟件的仿真軟件測(cè)試步驟如下：（1）打開Proteus軟件。（2）選擇file菜單下的 open design.選項(xiàng)，找到所需的元器件，按照電路圖連接后并保存。（3）將用KEIL編譯過的HEX格式程序，下載到單片機(jī)中：右擊51單片機(jī)再左擊，再?gòu)棾龅膶?duì)話框中，選擇program file文本框或單擊文件圖標(biāo)，瀏覽找到所編譯的程序。單擊確定。（4）單擊左下角運(yùn)行按鈕，進(jìn)行軟件仿真、調(diào)試，直到出現(xiàn)正確的結(jié)果。5系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試5.1.1排除元器件失效 造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了;另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤,造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、

36、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后,用替換方法排除錯(cuò)誤。5.1.2排除電源故障在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位,一般先檢查VCC與GND之間電位,若在5V4.8V之間屬正常。若有高壓,聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí),將會(huì)損壞仿真器等,有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。5.1.3 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機(jī)開發(fā)的最基本工具。信號(hào)線是聯(lián)絡(luò)8031和外部器件的紐帶,如果信號(hào)線連結(jié)錯(cuò)誤或時(shí)序不對(duì),那么都會(huì)造成對(duì)外圍電路讀寫錯(cuò)誤。51系列單片機(jī)的信號(hào)線大體分為讀、寫信號(hào)線、片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、

37、外部程序存貯器讀選通信號(hào)（PSEN）、地址鎖存信號(hào)（ALE）、復(fù)位信號(hào)等幾大類。這些信號(hào)大多屬于脈沖信號(hào),對(duì)于脈沖信號(hào)借助示波器（這里指通用示波器）用常規(guī)方法很難觀測(cè)到,必須采取一定措施才能觀測(cè)到。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實(shí)現(xiàn)。例如對(duì)片選信號(hào),運(yùn)行下面的小程序就可以檢測(cè)出譯碼片選信號(hào)是否正常。5.2軟件調(diào)試本設(shè)計(jì)的軟件編譯是在Keil uVision3上進(jìn)行的，此軟件可以生成HEX文件用于下載到單片機(jī)上工作。生成HEX文件后可以在PROTUES上進(jìn)行仿真調(diào)試。如圖5-1至5-4為仿真截圖。（以下均為將掃描顯示間隔在50Ms下的截圖，實(shí)際下載到單片機(jī)的程序延時(shí)為5MS） 圖5-1 仿真截圖一圖5

38、-2 仿真截圖二圖5-3 仿真截圖三圖5-4 仿真截圖四備注：由于在用Proteus作仿真的時(shí)候，軟件并不能完全符合實(shí)物的物理特性，所以在本設(shè)計(jì)的仿真方面，尤其是動(dòng)態(tài)掃描方面，效果并不很成功，主要是動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，數(shù)碼管出現(xiàn)不能完全點(diǎn)亮，導(dǎo)致只有一部分段選顯示。經(jīng)過調(diào)查了解到，這是由于在Proteus仿真時(shí)，軟件中，數(shù)碼管只有點(diǎn)亮和不亮兩種狀態(tài)，而實(shí)際做動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，數(shù)碼管是處于亮與不亮之間，通過二極管的余暉及人眼的視覺延遲來實(shí)現(xiàn)的，所以在軟件仿真時(shí)并不能完美的展示時(shí)鐘時(shí)間。不過，通過放慢掃描顯示的頻率，可以看到略顯閃爍的結(jié)果，證明軟硬件的仿真成功。總 結(jié)通過做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，首先是

39、對(duì)Proteus及Keil等軟件的運(yùn)用，并對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方面的知識(shí)有了更多的理解，在以前我只是對(duì)這些軟件有個(gè)大概的了解，但通過這次實(shí)踐，是我對(duì)這些軟件有了更深刻的了解，在以后的學(xué)習(xí)及工作中將會(huì)起到很大的作用，這次我將自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中，使得理論有了實(shí)踐的指導(dǎo)。但是由于我以前沒有實(shí)際做過按鍵掃描控制數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描這方面的內(nèi)容，所以在有些內(nèi)容的準(zhǔn)備上還有很多不足之處，我希望自己通過這次設(shè)計(jì)可以有很大的提高，從這次實(shí)踐中學(xué)到一些經(jīng)驗(yàn)，并在以后的工作中有實(shí)踐的指導(dǎo)。在硬件調(diào)試方面我也學(xué)到了很多東西，對(duì)電路的檢查有了很多的經(jīng)驗(yàn)，在軟件編譯方面是我有了很好的編譯習(xí)慣，并掌握了一些軟件編譯技巧

40、。在論文的編寫方面，讓我有了很好的文字表達(dá)能力及理論到實(shí)踐的應(yīng)用能力，并對(duì)簡(jiǎn)單的文字編譯有了更熟練的掌握。總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，經(jīng)過認(rèn)真的制作，使我對(duì)本科階段的學(xué)習(xí)有了圓滿的總結(jié)。致 謝這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我很感謝導(dǎo)師陸桂明老師以及趙凱老師對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)，平常老師們的工作也很忙，但他們總能在百忙之中抽出時(shí)間給我指導(dǎo)，讓我可以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)橐郧拔覍?duì)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多功能電子時(shí)鐘方面的知識(shí)不很熟悉，所以剛開始接到題目時(shí)有些茫然，后來經(jīng)過老師的指導(dǎo)，讓我對(duì)這方面的只是有了一定的了解，同時(shí)我還很感謝我的同學(xué)，在做設(shè)計(jì)的過程中，有很多同學(xué)給了我很大的幫助，這些幫助使我在學(xué)習(xí)的過程中深刻的體會(huì)到

41、了老師與同學(xué)的關(guān)心，我在此非常的感謝他們。參考文獻(xiàn)1 張毅剛. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：高等教育出版社,2003年，第一版，P34。2 張毅剛. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997年，第二版，P69。3 徐君毅等. 單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M. 上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1988年，第一版，P44。4 何立民. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991年，第一版，P30。5 李華. MCS-51 系列單片機(jī)使用接口技術(shù)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993年，第一版，P80。6 王毅. 單片機(jī)器件應(yīng)用手冊(cè)M. 北京

42、：人民郵電出版社，1995年，第一版，P55。7 李廣弟. 單片機(jī)基礎(chǔ)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001年，第一版，P38。8 李全利單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M北京：高等教育出版社，2004年，第一版，P68。9 張洪潤(rùn)，蘭清華. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程M，北京：清華大學(xué)出版社，1997年，第一版，P32。10 張敏銳，張紅. 通信與電子科技信息英語(yǔ)M, 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004年，第一版，P88。附錄一 源程序 / 電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)/-#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define SPK P2_

43、1#define K1 P2_2#define K2 P2_3#define K3 P2_4#define K4 P2_5#define LED P2_0#define FLAG P0_0void keyscan();void K1function();void K2function();void K3function();void K4function();char DATA_7SEG10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar hour=16,min=18,sec=0;uchar AH=0,AM=0,ON=0;uint

44、 counter;uchar Msec=0,Asec=0;uchar deda=0;void delay(uint k);void disp(uchar H,uchar M,uchar S);/-定時(shí)中斷模塊-void init_timer()TMOD=0X01;TH0=(65535-5000)/256);TL0=(65535-5000)%256);IE=0X82;TR0=1;/-void T0_srv(void) interrupt 1TH0=(65535-5000)/256);TL0=(65535-5000)%256);deda+;counter+;if(deda=200)sec+;ded

45、a=0;if(sec=60)min+;sec=0;if(min=60)hour+;min=0;if(hour=24)hour=0;void disp(uchar H,uchar M,uchar S)P1=H/10;P3=0xDf;delay(5);P1=H%10;P3=0xEf;delay(5);P1=M/10;P3=0xf7;delay(5);P1=M%10;P3=0xfB;delay(5);P1=S/10;P3=0xfD;delay(5);P1=S%10;P3=0xfE;delay(5) ;/-延時(shí)模塊-void delay(uint ms) uchar i;while(ms-)for(i

46、=0;i120;i+);/-LED閃爍-void ledsd()LED=0;delay(500);LED=1;/-蜂鳴器鳴響模塊-void BZ(uint k)uint i;while(k-)for(i=0;i99) Asec+;Msec=0;if(Asec99) Asec=0;disp(Asec,Msec,0);dodisp(Asec,Msec,0);while(K2=0);if(K2=0)dodisp(Asec,Msec,0);while(K2=0);Asec=0;Msec=0;disp(Asec,Msec,0);while(K4=1);void K4function()ON=ON;if(

47、ON)BZ(3);else BZ(1);/-主函數(shù)-void main()FLAG=0;init_timer();while(1)keyscan();disp(hour,min,sec);if(ON) check();/-END-附錄二 軟件仿真圖附錄三 英文文獻(xiàn)及翻譯英文文獻(xiàn)原文Singlechip brief introduction The monolithic integrated circuit said that the monolithic micro controller, it is not completes some logical function the chip,

48、but integrates a computer system to a chip on. Summary speaking: A chip has become a computer. Its volume is small, the quality is light, the price cheap, for the study, the application and the development has provided the convenient condition. At the same time, the study use monolithic integrated circuit is understands the computer principle and the structure best choice.The monolithic integrated circuit interior also uses with the computer function similar module, for instance CPU, memory, parallel