電子制作設(shè)計(jì)說明書

電子制作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)說明書設(shè) 計(jì) 者： 蔣貴春 學(xué) 號： （22） 院（系）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 指導(dǎo)教師： 盛 衛(wèi) 鋒 2017年 12月 27 日一、 概述隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以控制功能而著稱的單片機(jī)已越來越廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)的智能控制中去。單片機(jī)體積小、成本低，硬件結(jié)構(gòu)簡單，對硬件知識的要求不大，尤其適合于非電專業(yè)的工程技術(shù)人員用來設(shè)計(jì)實(shí)用的工業(yè)控制器。電子制作就是一門融硬件設(shè)計(jì)、硬件裝配、軟件設(shè)計(jì)、軟件調(diào)試為一體的課程。學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書提出的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出符合要求的電氣原理圖；并用電子CAD軟件（Altium Designer DXP）設(shè)計(jì)出原理圖及印制線路板，裝配元器件并進(jìn)行調(diào)試，使硬件系統(tǒng)正常工作；最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制單片機(jī)源程序，并能調(diào)試通過，使控制器達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于設(shè)計(jì)時(shí)間限制，硬件原理圖及線路板已由教師設(shè)計(jì)完成，學(xué)生可按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝配及調(diào)試，然后再按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)及軟件調(diào)試，從而基本上達(dá)到設(shè)計(jì)一個(gè)完整控制系統(tǒng)的要求。二、 電氣原理圖三、 控制電路介紹為滿足不同功能的設(shè)計(jì)要求，一塊電路板上設(shè)計(jì)出多個(gè)常用的功能電路，供使用者選用。印制線路板包含：（1） 44共16個(gè)鍵的矩陣鍵盤；（2） 四位LED數(shù)碼管顯示器；（3） 8位串行A/D轉(zhuǎn)換接口；（4） 8位串行D/A轉(zhuǎn)換接口；（5） 四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動接口；（6） EEPROM串行存儲電路；（7） RS-232電平轉(zhuǎn)換電路；（8） DC12V穩(wěn)壓電源輸入接口；（9） USB電源轉(zhuǎn)換接口（DC5V）；（10） ISP編程接口。1鍵盤鍵盤采用44矩陣鍵盤，由P2.0P2.3為行線、P1.4P1.7為列線而組成44的方陣，用軟件掃描的方法可以確定每個(gè)鍵的鍵值。在設(shè)計(jì)中，每個(gè)鍵可以用來數(shù)據(jù)及命令的輸入。2顯示器顯示器采用LED數(shù)碼管動態(tài)顯示方法，P0口輸出字符的顯示碼，位碼由P2.4P2.7來控制。動態(tài)顯示的成本極低，但占用CPU接口資源較多，本設(shè)計(jì)中共采用了12根口線。另外由于顯示器的不斷動態(tài)刷新，占用了CPU的部分工作時(shí)間，所以對一些時(shí)間要求較高的控制系統(tǒng)，則應(yīng)考慮顯示器顯示占用的時(shí)間。3A/D轉(zhuǎn)換器本控制器的A/D轉(zhuǎn)換器采用了8位串行A/D轉(zhuǎn)換器，型號為TLC549，模擬信號由2腳輸入，A/D轉(zhuǎn)換后的8位二進(jìn)制數(shù)由6腳串行輸出，7腳為脈沖信號輸入端，5腳為片選端。該A/D轉(zhuǎn)換器體積小，速度高（較雙積分式）輸出接口少，性價(jià)比高，非常適合一些進(jìn)度要求不高、廉價(jià)的工業(yè)控制器。4D/A轉(zhuǎn)換器 本控制器的D/A轉(zhuǎn)換器采用了8位串行D/A轉(zhuǎn)換器，型號為TLC5620，是美國德州儀器 (TI)公司推出的帶串行控制的四路8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器,電壓型輸出，建立時(shí)間10us。該轉(zhuǎn)換器中的每一路均有輸入鎖存器和DAC鎖存器等兩級緩沖器 ,同時(shí)具有一個(gè)輸出量程開關(guān)、一個(gè)8位DAC電路以及一個(gè)電壓輸出電路。5步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動接口電路本控制器中設(shè)計(jì)了一個(gè)4相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動接口電路，脈沖分配信號由P3.4P3.7輸出，經(jīng)功率放大器2003的放大，可以驅(qū)動DC12V的步進(jìn)電機(jī)，環(huán)形分配可由軟件完成。6EEPROM串行存儲電路本控制器中設(shè)計(jì)了一個(gè)2K位容量的串行EEPROM，型號為24LC02。7RS-232電平轉(zhuǎn)換電路本控制器中設(shè)計(jì)了一個(gè)RS-232電平轉(zhuǎn)換電路，通過該電路單片機(jī)UART可以直接與PC機(jī)進(jìn)行通訊。8電源控制電源可以由單放機(jī)DC12V穩(wěn)壓電源提供，該電源可以用于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，同時(shí)通過線性三端穩(wěn)壓器7805為其它電路提供電源；如果不需要使用步進(jìn)電機(jī)，整個(gè)控制系統(tǒng)的DC5V電源可以從普通計(jì)算機(jī)的USB接口采集，使用時(shí)只要把USB接線一頭接微機(jī)USB端口，另一頭接控制器上的2芯電源接口即可。9編程接口微處理器采用AT89S51，AT89S51具有ISP在線編程功能，P1.5P1.7為編程接口，軟件編譯和調(diào)試請見相關(guān)視頻。四、 設(shè)計(jì)題目1.實(shí)時(shí)時(shí)鐘工作原理：采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器精密定時(shí)，四位數(shù)碼管顯示年、月、日、時(shí)、分、秒等，用鍵盤可以進(jìn)行時(shí)間預(yù)置、時(shí)間顯示內(nèi)容設(shè)置、時(shí)間運(yùn)行方式設(shè)置等。設(shè)計(jì)要求：1.用鍵盤切換的方式，分別顯示年月日或者時(shí)分秒；2.用鍵盤預(yù)置年、月、日、時(shí)、分、秒等；3.可以倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)單位為分； 4.每一秒4個(gè)小數(shù)點(diǎn)閃爍一次；5.定時(shí)鬧鐘功能，蜂鳴器鳴叫提示。6.時(shí)鐘誤差每日不大于1秒。2.電子計(jì)算器工作原理：單片機(jī)具有較強(qiáng)的計(jì)算功能，利用控制器上的鍵盤顯示即可設(shè)計(jì)簡單的計(jì)算器。把16個(gè)鍵分別賦予09十個(gè)數(shù)字鍵、號鍵、號鍵、號鍵、號鍵、鍵等，如鍵不夠，也可以采用雙功能鍵方式，即按下雙功能鍵Shift，則下一次按的鍵為第二功能鍵。根據(jù)平時(shí)操作的習(xí)慣，設(shè)計(jì)出具有加減乘除運(yùn)算的電子計(jì)算器，輸入為4位，輸出為8位，分為二次輸出，利用等于鍵分別顯示高4位及低4位。設(shè)計(jì)要求：1參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)由按鍵輸入；2要求能進(jìn)行四位十進(jìn)制數(shù)的加減乘除運(yùn)算；3要求能進(jìn)行雙字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)的加減乘除運(yùn)算；4運(yùn)算結(jié)果大于四位時(shí)，采用自動分屏顯示。實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)摘要：本系統(tǒng)是基于AT89C52單片機(jī)的具有顯示當(dāng)前時(shí)間、調(diào)時(shí)、以及可設(shè)鬧鐘、倒計(jì)時(shí)功能的簡單數(shù)字時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以AT89C52為核心控制器，系統(tǒng)分為時(shí)鐘模塊、顯示模塊、按鍵模塊及鬧鐘模塊、倒計(jì)時(shí)模塊。系統(tǒng)以單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器作為時(shí)鐘模塊的主要控制模塊，通過頻率計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，采用了4位數(shù)碼管來顯示時(shí)間，采用獨(dú)立按鍵做為時(shí)間調(diào)時(shí)以及鬧鐘設(shè)置按鍵，采用蜂鳴器作為報(bào)時(shí)鬧鐘系統(tǒng)。通過Keil軟件C語言程序的編寫、編譯、調(diào)試以及硬件單片機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間顯示（24小時(shí)制）、鬧鐘設(shè)置、時(shí)間調(diào)試以及倒計(jì)時(shí)報(bào)時(shí)，可復(fù)位的功能，并運(yùn)行了該電路的程序，得出了符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。關(guān)鍵字：數(shù)字時(shí)鐘;AT89C52;數(shù)碼管;C語言;鬧鐘;調(diào)時(shí)1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容1.1 前言隨著近年來科技的進(jìn)步，單片機(jī)在近十年也取得了飛速的發(fā)展。目前，單片機(jī)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師?，F(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以MCS-51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的WinBond系列單片機(jī)。以8031為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山，在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路。數(shù)字電子時(shí)鐘作為單片機(jī)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要的典型，是很多初學(xué)的學(xué)習(xí)單片機(jī)的很好的例子，是對單片機(jī)的定時(shí)器的一個(gè)重要的應(yīng)用?？梢哉f，學(xué)習(xí)單片機(jī)的兩個(gè)重點(diǎn)就是中斷和定時(shí)器，學(xué)會了數(shù)字時(shí)鐘的編程就是對單片機(jī)學(xué)習(xí)的一個(gè)很好的綜合應(yīng)用。1.2 設(shè)計(jì)要求1.用鍵盤切換的方式，分別顯示年月日或者時(shí)分秒；2.用鍵盤預(yù)置年、月、日、時(shí)、分、秒等；3.可以倒計(jì)時(shí)，倒計(jì)時(shí)單位為分； 4.每一秒4個(gè)小數(shù)點(diǎn)閃爍一次；5.定時(shí)鬧鐘功能，蜂鳴器鳴叫提示。6.時(shí)鐘誤差每日不大于1秒。1.3 設(shè)計(jì)思路通過軟件程序的編程，硬件電路的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了簡單時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)定，使得該系統(tǒng)具有正常走時(shí)，能夠正確的顯示時(shí)、分、秒；能夠進(jìn)行調(diào)時(shí)，修改當(dāng)前的時(shí)間，并且能夠設(shè)定鬧鐘，使鬧鐘能夠定時(shí)響及倒計(jì)時(shí)。因?yàn)橹挥兴膫€(gè)數(shù)碼管，而我們預(yù)期要顯示年（4位數(shù)）、月（2位數(shù)）、日（2位數(shù)）、時(shí)（2）、分（2位數(shù)）、秒（2位數(shù)），考慮過后，采用下面這種方法將年月日時(shí)分秒顯示出來：此處16個(gè)按鍵的標(biāo)號如下表所示：15141312111098765432101. 四位數(shù)碼管默認(rèn)顯示分和秒2. 0鍵起累加作用3. 2鍵按下進(jìn)入秒調(diào)節(jié)界面4. 3鍵按下進(jìn)入分調(diào)節(jié)界面5. 4鍵按下進(jìn)入時(shí)調(diào)節(jié)界面6. 5鍵按下進(jìn)入日調(diào)節(jié)界面7. 6鍵按下進(jìn)入月調(diào)節(jié)界面8. 7鍵按下進(jìn)入年調(diào)節(jié)界面9. 8鍵起調(diào)節(jié)時(shí)間和鬧鐘后返回到默認(rèn)界面的作用10. 9鍵按下進(jìn)入鬧鐘秒調(diào)節(jié)界面11. 10鍵按下進(jìn)入鬧鐘分調(diào)節(jié)界面12. 1鍵按下進(jìn)入倒計(jì)時(shí)調(diào)節(jié)界面13. 1鍵按下的條件下，3鍵按下進(jìn)入倒計(jì)時(shí)秒調(diào)節(jié)界面14. 1鍵按下的條件下，4鍵按下進(jìn)入倒計(jì)時(shí)分調(diào)節(jié)界面15. 1鍵按下的條件下，11鍵按下開始倒計(jì)時(shí)16. 1鍵按下的條件下，12鍵按下暫停倒計(jì)時(shí)，暫停后需要按復(fù)位鍵17. 按下13鍵，顯示時(shí)，松開顯示分秒18. 按下14鍵，顯示月，日，松開顯示分秒19. 按下15鍵，顯示年，松開顯示分秒20. 0鍵起累加2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理本系統(tǒng)數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)原理主要利用AT89C52單片機(jī),由單片機(jī)的P0口控制數(shù)碼管的位顯示，P2口控制數(shù)碼管的段顯示，P1和P2口與按鍵相接用于時(shí)間的校正以及鬧鐘的設(shè)定。設(shè)計(jì)的主要方面有計(jì)時(shí)原理，中斷及定時(shí)器原理以及調(diào)時(shí)方式、按鍵的消抖。整個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，秒信號產(chǎn)生器是整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)基信號，它直接決定計(jì)時(shí)系統(tǒng)的精度，將標(biāo)準(zhǔn)秒信號送入“秒計(jì)數(shù)器”，“秒計(jì)數(shù)器”采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60秒發(fā)出一個(gè)“分脈沖”信號，該信號將作為“分計(jì)數(shù)器”的時(shí)鐘脈沖?！胺钟?jì)數(shù)器”也采用60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，每累計(jì)60分鐘，發(fā)出一個(gè)“時(shí)脈沖”信號，該信號將被送到“時(shí)計(jì)數(shù)器”。“時(shí)計(jì)數(shù)器”采用24進(jìn)制計(jì)時(shí)器，可實(shí)現(xiàn)對一天24小時(shí)的累計(jì)。顯示電路將“時(shí)”、“分”、“秒”計(jì)數(shù)器的輸出，通過四個(gè)八段數(shù)碼管顯示出來。校時(shí)電路是直接加一個(gè)脈沖信號到時(shí)計(jì)數(shù)器或者分計(jì)數(shù)器或者秒計(jì)數(shù)器來對“時(shí)”、“分”、“秒”顯示數(shù)字進(jìn)行校對調(diào)整。在本設(shè)計(jì)中，24小時(shí)時(shí)鐘顯示、秒表的設(shè)計(jì)和顯示都是依靠單片機(jī)中的定時(shí)器完成。使用定時(shí)器T0產(chǎn)生1s的中斷，在中斷程序中完成每一秒數(shù)字的變化，并在主程序中動態(tài)顯示該字符。典型的8051單片機(jī)有5個(gè)中斷源（外部中斷0、1，內(nèi)部定時(shí)器中斷0、1，串口中斷），具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級。與中斷系統(tǒng)有關(guān)的特殊功能寄存器有中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級控制寄存器IP、中斷控制寄存器TCON和SCON中有關(guān)位。MCS51單片機(jī)基本的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖2-1 MCS51的中斷系統(tǒng)MCS51的CPU對中斷源的開放或屏蔽，即每一個(gè)中斷源是否被允許中斷，是由內(nèi)部的中斷允許寄存器IE（地址A8H）控制的。IE中具體各位的意義如下所示：EA：CPU的中斷開放標(biāo)志。 EA 1，CPU開放中斷；EA 0，CPU屏蔽所有的中斷申請。EX0：外部中斷0中斷允許位。 EX0 1，允許中斷；EX0 0，禁止中斷。ET0：T0的溢出中斷允許位。ET0 1，允許T0中斷；ET0 0，禁止T0中斷。EX1：外部中斷1中斷允許位。EX1 1，允許外部中斷1中斷；EX1 0，禁止外部中斷1中斷。ET1：定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T1的溢出中斷允許位。ET1 1，允許T1中斷；ET1 0禁止T1中斷。ES：串行口中斷允許位。ES 1，允許串行口中斷；ES 0禁止串行口中斷。 中斷優(yōu)先級管理寄存器IP（地址8BH）：MCS51有兩個(gè)中斷優(yōu)先級，一個(gè)正在被執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序能被高優(yōu)先級中斷所中斷，但不能被另一個(gè)同級的或低優(yōu)先級中斷源所中斷。CPU的查詢順序是：外部中斷0，定時(shí)器T0中斷，外部中斷1，定時(shí)器T1中斷，串行口中斷（先外部后內(nèi)部，先0后1）。中斷服務(wù)函數(shù)的格式如下所示：void 函數(shù)名(void) interrupt n using m 函數(shù)體語句 其中，interrupt和using是為編寫C51中斷服務(wù)程序而引入的關(guān)鍵字，interrupt表示該函數(shù)是一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)，interrupt后的整數(shù)n表示該中斷服務(wù)函數(shù)是對應(yīng)哪一個(gè)中斷源。每個(gè)中斷源都有系統(tǒng)指定的中斷編號：表1 中斷編號表中斷源外部中斷0定時(shí)器中斷T0外部中斷1定時(shí)器中斷T1串行口中斷中斷編號0123451單片機(jī)有三個(gè)內(nèi)部中斷，16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器T0、T1的溢出中斷源和串行口的發(fā)送/接收中斷。對T0和T1中斷，當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)回0溢出時(shí)，由硬件自動置位TCON中的TF0或TF1中斷請求標(biāo)志位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)際上是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，它可以工作于定時(shí)方式，也可以工作于計(jì)數(shù)方式。兩種工作方式實(shí)際上都是對脈沖計(jì)數(shù)，只不過所計(jì)脈沖來源不同。定時(shí)器的脈沖是由51單片機(jī)的內(nèi)振蕩器經(jīng)過12分頻后產(chǎn)生的，故當(dāng)單片工作于定時(shí)狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為f=fosc/12。51單片機(jī)的寄存器有方式控制寄存器TMOD；加法計(jì)數(shù)寄存器TH0、TH1 （高八位），TL0、TL1 （低八位）；定時(shí)/計(jì)數(shù)到標(biāo)志TF0、TF1（中斷控制寄存器TCON）；定時(shí)/計(jì)數(shù)器啟?？刂莆籘R0、TR1（TCON）；定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許位ET0、ET1（中斷允許寄存IE）；定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷優(yōu)先級控制位PT0、PT1（中斷優(yōu)IP）。在定時(shí)器工作前，必須將控制命令寫入定時(shí)器的控制寄存器，即進(jìn)行初始化。TMOD的低四位為T0的方式字，高四位為T1的方式字。TMOD不能位尋址，必須整體賦值。TMOD各位的含義如下:1. 工作方式選擇位M1、M0 ：M1、M0的狀態(tài)決定定時(shí)器的工作方式：表2 工作方式選擇表M1M0功能說明00工作方式0（13位方式）01工作方式1（16位方式）10工作方式2（8位自動裝入計(jì)數(shù)初值方式）11工作方式3（T0為兩個(gè)8位方式）2. 定時(shí)和計(jì)數(shù)方式選擇位C/T。當(dāng)C/T=1時(shí)為計(jì)數(shù)方式；C/T=0時(shí)為定時(shí)方式。3. 門控位GATE。GATE與TR0、TR1配合決定定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟停。當(dāng)GATE = 0時(shí)，軟啟動。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟停只受定時(shí)器運(yùn)行控制位（TR0、TR1）的控制。當(dāng)GATE = 1時(shí)，軟硬啟動。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟停除受TR0、 TR1控制外，還受外部引腳（INT0、 INT1）輸入電平的控制（為高）。即TR0和INT0控制T0的運(yùn)行，TR1和INT1控制T1的運(yùn)行。MCS51的定時(shí)器有方式0、方式1、方式2和方式3這4種工作方式。以方式1為例，當(dāng)M1M0=01時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在方式1。MCS-51單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器在方式1時(shí)的工作原理如下圖所示：圖2-1 計(jì)數(shù)/定時(shí)器圖當(dāng)C/T=0時(shí)，工作在定時(shí)器狀態(tài)，由振蕩器經(jīng)12分頻后輸入，否則由T1端輸入。在定時(shí)時(shí)，對工作頻率的12分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，先記入TL后記入TH，直到溢出為止，根據(jù)TL、TH內(nèi)的初值不同可以定出不同的時(shí)間；在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，對T0（T1）引腳的輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)值記入TL、TH。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)溢出時(shí)，會引起中斷。計(jì)數(shù)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為：T = 12(T_all a)/fosc定時(shí)間隔為T，計(jì)數(shù)初值為a。所以有計(jì)數(shù)初值a =Tfosc/12，THx = a / 256，TLx = a % 256。定時(shí)器均有一個(gè)最大定時(shí)時(shí)間，對于長時(shí)間的定時(shí)需要，可以將定時(shí)間隔為固定的較小時(shí)間，通過另設(shè)一全局變量ah1用于計(jì)數(shù)，累加固定的較小定時(shí)時(shí)間來進(jìn)行。使用MCS51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的步驟是：1設(shè)定TMOD，確定：工作狀態(tài)(用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器)；工作方式；控制方式。2設(shè)置合適的計(jì)數(shù)初值，以產(chǎn)生期望的定時(shí)間隔。由于定時(shí)/計(jì)數(shù)器在方式0、方式1和方式2時(shí)的最大計(jì)數(shù)間隔取決于使用的晶振頻率fosc，如下表所示，當(dāng)需要的定時(shí)間隔較大時(shí)，要采用適當(dāng)?shù)姆椒?，即將定時(shí)間隔分段處理。 3確定定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于查詢方式還是中斷方式，若工作于中斷方式，則在初始化時(shí)開放定時(shí)/計(jì)數(shù)器的中斷及總中斷：ET0 = 1；EA = 1；還需要編寫中斷服務(wù)函數(shù)：void T0_srv（void） interrupt 1 using 1TL0 = a % 256； TH0 = a / 256； 中斷服務(wù)程序段 4啟動定時(shí)器：TR0（TR1）= 1。時(shí)間調(diào)整有多種方式。一、可以直接進(jìn)入相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行有關(guān)操作，二、將調(diào)整分兩步，先進(jìn)入狀態(tài)，然后執(zhí)行操作，這兩步分別由兩個(gè)鍵控制。方式一，比較直接，設(shè)計(jì)思想也比較簡單，但是，這種方式存在操作時(shí)間和控制鍵數(shù)目的矛盾。如果用比較少的鍵，那么可能會在進(jìn)入狀態(tài)后處于數(shù)據(jù)調(diào)整等待狀態(tài)，這樣會影響到顯示的掃描速度。當(dāng)然在這種方式下，還可以使用多個(gè)狀態(tài)鍵，每個(gè)狀態(tài)鍵，完成一個(gè)對應(yīng)數(shù)據(jù)的調(diào)整。如果采用二的方式，就不會出現(xiàn)這種情況。因?yàn)闋顟B(tài)的調(diào)整，與狀態(tài)的操作可以分別由兩個(gè)鍵控制，其狀態(tài)的調(diào)整數(shù)可以多達(dá)256個(gè)（理論上），操作的完成是這樣的，一鍵控制狀態(tài)的調(diào)整，一鍵控制數(shù)據(jù)的調(diào)整。以上兩種方式的實(shí)現(xiàn)都可以采用查詢和中斷的方式。兩種方式必須注意的問題是兩者進(jìn)行相關(guān)操作的過程不能太長否則會影響顯示的掃描?；诒鞠到y(tǒng)的設(shè)置：將時(shí)間調(diào)整分為狀態(tài)調(diào)整和數(shù)據(jù)調(diào)整兩部分，每次進(jìn)入中斷只執(zhí)行一次操作，然后返回，這樣，就不必讓中斷處于調(diào)整等待狀態(tài)，可以使中斷的耗時(shí)很小。將定時(shí)器中斷的優(yōu)先級設(shè)置為最高級，那么中斷的方式和查詢的方式一樣不會影響到時(shí)鐘的記數(shù)。通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，為了不產(chǎn)生這種現(xiàn)象而作的措施就是按鍵消抖。按鍵消抖的方式有硬件和軟件消抖，本系統(tǒng)采用軟件消抖。軟件消抖有定時(shí)器定時(shí)，和利用延時(shí)子程序的方式。一，定時(shí)器定時(shí)消抖可以不影響顯示模塊掃描速度，其實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)置標(biāo)志位，在定時(shí)器中斷中將其置位，然后在程序中查詢。將其中斷優(yōu)先級設(shè)置為低于時(shí)鐘定時(shí)中斷，那么它就可以完全不影響時(shí)鐘定時(shí)。二，在采用延時(shí)子程序時(shí)，如果顯示模塊的掃描速度本來就不是很快，此時(shí)可能會影響到顯示的效果，一般情況下，每秒的掃描次數(shù)不應(yīng)小于50次，否則，數(shù)碼的顯示會出現(xiàn)閃爍的情況。因此，延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間應(yīng)該小于20毫秒，如果采用定時(shí)器定時(shí)的方式，延時(shí)時(shí)間不影響時(shí)鐘。如果，設(shè)計(jì)時(shí)采用的是中斷的方式來完成有關(guān)操作，同樣可以采用軟件的方式來消抖，其處理思想是：中斷不能連續(xù)執(zhí)行，兩次之間有一定的時(shí)間間隔。2.2 整體設(shè)計(jì)框圖AT89C52芯片時(shí)鐘模塊按鍵模塊顯示模塊蜂鳴器模塊調(diào)時(shí)功能時(shí)間顯示鬧鐘功能倒計(jì)時(shí)功能3 硬件設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)包括核心時(shí)間控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊，以及鬧鐘的蜂鳴器模塊。3.1 顯示模塊將AT89S52的P0.0-P0.7與數(shù)碼管相連，使得P0口控制數(shù)碼管的位顯示，將P2.4-P2.7接晶體管后接到VCC，使得P2口控制數(shù)碼管的段顯示。圖3-1 數(shù)碼管顯示原理圖3.2 按鍵模塊圖3-2 按鍵原理圖3.3 蜂鳴器模塊通過單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)定，將P1.3口作為蜂鳴器的控制端口，通過跳帽連接VCC，使得蜂鳴器可以工作，再由軟件程序編寫，使得蜂鳴器能夠在特定的時(shí)刻響。圖3-3 蜂鳴器原理圖3.4 核心控制以及時(shí)間控制模塊圖3-4 復(fù)位電路圖圖3-5晶振連接圖圖3-6 P0口外接上拉電阻圖4 軟件及編程分析4.1 主程序流程圖如下所示經(jīng)過思路總結(jié)以及分析整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件與軟件需求，可畫出程序流程圖如圖4-1所示：主程序初始化按鍵掃描鬧鐘設(shè)定正常走時(shí)時(shí)間調(diào)試有按鍵？幾號按鍵設(shè)定完畢YN圖4-1 程序設(shè)計(jì)流程圖4.2 軟件編程及分析本系統(tǒng)的編程環(huán)境為Keil uVision3，依照流程圖編寫程序并進(jìn)行程序的編譯，燒錄軟件使用progisp.exe將程序燒錄進(jìn)硬件中，軟件得編譯結(jié)果及燒錄結(jié)果分別如圖4-1,4-2所示：圖4-2 編譯結(jié)果圖圖4-3 燒錄結(jié)果圖編寫具體程序見附錄所示，以下給出部分主要程序的分析說明：(1)、按鍵消抖按鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。抖動時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5ms10ms，通過delay函數(shù)的延時(shí)作用，在按鍵被按下時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間，確定按鍵是否真的被按下，如果是就執(zhí)行程序，達(dá)到了消除按鍵的抖動的目的，程序如下：if(key1=0)/按鍵被按下mDelay(10);/延時(shí)if(key1=0)/判斷按鍵是否被按下while(!key1);/進(jìn)一步確認(rèn)按鍵被按下(2)、初始化程序開中斷并選擇定時(shí)器void init0()TMOD=0x01;TH0=0x4c;TL0=0x00;EA=1;ET0=1;TR0=1; (3)、中斷程序中斷程序采用定時(shí)器0，在中斷程序中進(jìn)行顯示時(shí)間的準(zhǔn)點(diǎn)走時(shí)，以及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。void timer0() interrupt 1 TH0=0x4c;/0x4c TL0=0x00;/0x00 aa+; if(aa=20) aa=0; s+; if(s=60) s=0; m+; if(m=60) m=0; h+; if(h=24) h=0; day+; if(day=30) day=1;month+;if(month=12)month=1;year+;if(year=9999)year=0; 5結(jié)論在此次的課程設(shè)計(jì)中，我了解到了自己能力的不足之處，在編程和調(diào)試的過程中，我體會到了自己所學(xué)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不夠，需要學(xué)習(xí)的方面還有很多。通過資料的收集和文件的檢索，我找到了設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及問題的解決方法，從而算是較為順利的完成了此次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。此次的課程設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多新的，課堂上無法學(xué)到的知識，同時(shí)也加深了課堂上學(xué)到的知識，并且增強(qiáng)了自己理論聯(lián)系實(shí)際的操作能力。我取得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)，比如，理論必須和實(shí)際結(jié)合才能承購，知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。我還提高了自己的動手能力，為將來的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：1余發(fā)山.王福忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2008.10-1002鐘睿.MCS-51.單片機(jī)原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)M.北京：中國鐵道出版社.2006.20-303彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例：基于8051+Proteus仿真J.電子工業(yè)出版社4張靖武，周靈彬.單片機(jī)系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計(jì)與仿真J.電子工業(yè)5郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程入門，提高，開發(fā)，拓展全攻略M.北京：電子工業(yè)出版社附錄：實(shí)驗(yàn)程序#include#includesbit P13=P13;sbit P14=P14;sbit P15=P15;sbit P16=P16;sbit P17=P17;sbit P20=P20;sbit P21=P21;sbit P22=P22;sbit P23=P23;sbit P24=P24;sbit P25=P25;sbit P26=P26;sbit P27=P27;sbit P32=P32;code unsigned char table12=0x81,0xed,0x43,0x49,0x2d,0x19,0x11,0xcd,0x01,0x09,0xfe,0xff;/table2用來每一秒4個(gè)小數(shù)點(diǎn)閃爍一次code unsigned char table22=0xfe,0xff;code unsigned char table32=0,1;unsigned char aa,bb,n,i,t1,j,s1;unsigned char cc,s1=0,m1,h1,day1,month1,year1;unsigned char dmin=30,dhour=1,ds,dmin2=0,dhour2;unsigned char sec=30,min=30,hour=12,n=0;unsigned char s=50,m=59,h=12,day=9,month=12,year;unsigned char DispBuf4=0,0,0,0;unsigned char key0=1;key1=1;key2=1;key3=1;key4=1;key5=1;key6=1;key7=1;key8=1;key9=1;key10=1;key11=1;key12=1;key13=1;key14=1;key15=1;unsigned char key;/*-*/*-*/*-*/*-*/void mDelay(unsigned int delay)unsigned char i;for(;delay0;delay-)for(i=0;i=60)min=0;key0=1; if(key9=0&key8=0)key9=1;key8=1;/設(shè)定鬧鐘時(shí)if(key10=0) mDelay(10); if(key10=0) P24=1;P25=0;P26=0;P27=0;P0=tablehour%10;mDelay(1);P24=0;P25=1;P26=0;P27=0;P0=tablehour/10;mDelay(1);P24=0;P25=0;P26=0;P27=0;P0=tables%10;mDelay(1);P24=0;P25=0;P26=0;P27=0;P0=tables%10;mDelay(1); if(key0=0) mDelay(10);if(key0=0)mDelay(100); hour=hour+1;mDelay(100);if(hour24)hour=0;key0=1; if(key10=0&key8=0)key10=1;key8=1; if(h=hour)&(m=min)&(s=sec) for(i=0;i=60)s=0;key0=1; if(key2=0&key8=0)key2=1;TR0=1;key8=1;/設(shè)定分if(key3=0) mDelay(10); if(key3=0) TR0=0;P24=0;P25=0;P26=0;P27=0;P0=tablem%10;mDelay(1);P24=0;P25=0;P26=0;P27=0;P0=tablem/10;mDelay(1);P24=0;P25=0;P26=1;P27=0;P0=tablem%10;mDelay(1);P24=0;P25=0;P