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动态
毕业设计(论文)
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摘要
用单片机做一个数字钟是单片机应用中的一个典型例子.本设计充分利用8051单片机的4个I/O口,外加两片74LS07作数码管驱动电路,12位数码管的片选信号由74LS138译码器提供,采用动态显示。
为增加驱动能力,又在数码管的阴极端加9013驱动管。
我们设计出的电子钟采用24小时制计时,其中添加了整点报时,半点报时和闹铃提示功能。
另外为了需要,我们还添加了秒表功能。
关键词:
单片机最小系统动态显示译码器电子钟
Abstract
DoadigitalclockMCUisatypicalexampleofmicrocomputerapplication.Thisdesignmakefulluseofthe8051microcontrollerfourI/Omouth,plustwo74LS07drivingcircuitfordigitaltube,12digitalpipepieceselectedsignals74LS138decoder,byusingdynamicdisplayprovides.Drivingability,andtoincreaseindigitaltubeYinextremeadd9013drivetube.
Wedesignedtheelectricclockwiththe24-hourclock,whichmadeaddedtimeandtimeonthehour,noalarmpromptfunctions.Inadditiontoneed,weaddedastopwatchfunction.
Keywords:
SCMsmallestsystemdynamicdisplayofdecoderelectricclock
目录(黑体三号,居中)
引言(黑体四号)…………………………………………………………………1
1(空两格)☆☆☆☆,☆☆(黑体四号)…………………………………2
1.1(空一格)☆☆☆,☆☆☆(黑体小四号)………………………………………3
1.2☆☆☆、☆☆☆☆…………………………………………………………………4
2☆☆☆☆☆☆☆☆…………………………………………………………5
2.1☆☆☆、☆☆,☆………………………………………………………………6
2.1.1☆☆☆☆☆(楷体小四号)……………………………………………………7
2.1.2☆☆☆☆☆☆…………………………………………………………………8
3☆☆☆☆☆☆☆☆…………………………………………………9
3.1☆☆☆、☆☆,☆………………………………………………………………10
3.1.1☆☆☆☆☆(楷体小四号)……………………………………………………11
2.1.2☆☆☆☆☆☆…………………………………………………………………12
结论(黑体四号)………………………………………………………13
参考文献(黑体四号)……………………………………………………………14
致谢(黑体四号)………………………………………………………15
附录(黑体四号)………………………………………………………16
引言
当今,计算机技术带来了科研和生产的许多重大飞跃,微型计算机的应用已渗透到生产、生活的各个方面。
其中单片微型计算机虽然问世不久,然而体积小、价廉、功能强,其销售额以每年近80%的速率增长。
他的性能不断提高,适用范围愈来愈宽,在计算机应用领域已占有日益重要的地位。
单片微型计算机简称单片机,又成为控制器。
他是在一块半导体上,集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件,构成了一台完整的数字计算机。
单片机在生产生活中的许多方面得到广泛的应用,例如,生活中五彩变幻的霓虹灯,手机通信,温度检测,流量控制等都涉及到单片机。
单片机的应用结束了计算机专业人员“垄断”计算机系统开发与应用的时代,他既给各种专业人员、特别是许多工程技术人员带来了学习和掌握计算机技术的紧迫性,同时也带来了可能性,因为组成计算机应用系统变得容易、“平凡”,增强了人们进入这一领域的信心
单片机的历史非常短暂,然而发展十分迅猛。
自1971年美国Intel公司首先研制出4位单片机4004以来,他的发展可粗略划分为四个阶段:
第一阶段1971~1976年,属萌芽阶段。
发展了各种4位单片机,多用于家用电器、计算器、高级玩具。
第二阶段1976~1980年,为初级8位机阶段,发展了各种中、低档8位单片机,典型的如MCS-48系列单片机,片内含多个8位并行I/O接口、一个8位定时器/计数器,不带串行接口,其功能可以满足一般工业控制和智能化仪器仪表等的需要。
第三阶段1982~1983年,高级8位机阶段,发展了高性能的8位单片机,例如MCS-51系列单片机,它带有串行I/O接口和多个16位定时器/计数器,具有多级中断功能。
这一阶段进一步拓宽了单片机的应用范围,使之能用于智能终端、局部网络接口,并挤入了个人计算机领域。
第四阶段1983年以后,16位单片机阶段。
发展了MCS-96系列等16位单片机。
功能很强,价格却迅速下降。
片内有A/D转换器;可快速输入、输出;可用于电机控制;网络通信能力有显著提高。
单片机的特点
单片机的集成度很高,他将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上,具有下列特点:
1.体积小、重量轻、价格便宜、耗电少;
2.根据工程环境要求设计,且许多功能部件集成在芯片内部,其信号通道受外界影响小,故可靠性高,抗干扰性能优于采用一般的CPU
3.控制功能强,运行速度快。
其结构组成与指令系统都着重满足工控要求,又极丰富的条件分支指令,有很强的位处理功能和I/O口逻辑操作功能。
4.片内存储器的容量不可能很大;引脚也嫌少,I/O引脚常不够用,且兼第二功能,第三功能但存储器和I/O口都易于扩展
用单片及制作数字钟是单片机的一个典型应用。
通过设计制作一个多功能数字钟,我们可以充分了解单片机的工作原理,学会如何用单片机实现数据的处理,设备的控制等。
制作一个数字中虽然简单,但你它涉及到的内容却很广泛,在本设计中,我们用到了键盘控制,需要加接键盘;用到了定时中断功能和电平触发外部中断功能;用到了显示模块,显示时间;另外还涉及单个口的操作。
另外单片机工作还需要软件支持,所以程序的编写,调试也是制作数字钟的一个重要的方面
出于实验室条件和经济条件的影响,作者没有在数字钟上加上过多的功能,不过也实现了数字时钟的基本功能,如计时功能、整点报时功能,闹铃功能,调时功能和秒表功能等
第三章数字钟软件设计
3.1程序编写的方法
多功能数字钟的程序是用C语言来实现的,在程序中,我们用定时器/计数器0作为数字钟的时钟信号源,产生时、分、秒信号,定时器每次计数49989,大约是100ms,这样产生十次中断,就会得到一秒,以此类推。
时间的设置我们采用外部中断,让时钟从正常运行状态转到设置状态,一次可以进行时间设置和闹铃设置,设置时不影响时钟的正常运行。
另外,我们加上了秒表的功能,我们用定时器/计数器1来实现
3.2数字钟各部分功能程序的实现
3.2.1显示部分程序
显示0流程图:
图3-1
跳动显示是表示时、分、秒的每两位数码管一起显示,当我们要设置时时,表示时的两位数码管就会跳动显示,其他位显示方式不变。
另外还有显示1,是在时钟正常走动时所用的显示,在显示1中,我们只要逐位读取就可以了,所以在此没有必要写出流程图。
3.2.2键盘部分程序
键盘功能的实现我们采用的是查询方式,程序每次执行一个循环,都回去查询与键盘连接的P0口的状态,若有状态的变动,我们就可以通过程序主动转移到相应的程序当中来图3-2是键盘程序流程图:
键盘程序有很多的编写技巧,其中消抖这一块的的思路一般都是一个固定的模式,那就是先扫描,延时,在扫描。
在我的这个程序中用到的是另一种方法,比较的新颖。
在程序中,我们预先设置好两个存储单元a,b,a存键盘在定时时间到以前的状态,b存定时时间到之后的状态,定时时间到之后,我们返回b,否则返回a,这样我们就达到了对键盘消抖的目的
图3-2
定时的方法是利用程序的循环执行,每一个循环都会有一个周期,所以我们就利用这个周期来定时,如上面的程序,我们估算一下,大约经过100个循环就可以达到键盘消抖的目的,也可以调节变量的只得大小来确定键盘的灵敏度,使用起来很灵活
3.2.3定时器0中断服务程序
定时器是时钟信号的来源,由于单片机内部时钟信号是不变的,所以,定时器/计数器煤技术一次的时间是2us,但计数满时,定时器发出溢出中断信号,得到中断允许后自动进入中断服务程序,执行服务程序
中断服务程序和其他的子程序非常的类似,都有一个返回,我们可以在中的程序中嵌套其他的子程序
本设计中还增加了秒表的功能。
秒表最大计时范围为一个小时,由于都是有计时功能,所以程序极其相似,不过我们在这里用到了定时器/计数器1,来作秒表的时钟信号来源
我们给定时器/计数器1做出了如下设置
最大计数为50000;
定时器/计数器1优先级高于定时器/计数器0;
定时器/计数器1最大计数为1000;
时钟信号采用6MHz晶振;
秒表功能和计时功能分开进行;两者不能同时进行;
定时器计数器中断服务程序流程图3-3所示:
对于键盘设定时间,在这个设计中,我们用到了外部中断1,在中断服务程序中来进行时间设定,各键的功能如下:
key1:
进入闹钟设置;闹铃设置返回时返回到时间设置,时间设置返回时返回到时钟正常工作状态。
key2:
进入时位加一键;
key3:
进入分位加一键;
key4:
进入秒位加一键。
本设计考虑到数字钟的设置简易性,所以设定了4个按键,一方面操作简单,另一方面程序简单易行。
同时,我们加设了指示灯,在设置时可以对应指示秒状态。
3.2.4外部中断1中断服务程序
外部中断服务程序主要是在对数字中进行时间设置时用到,通过外部中断,将数字钟从正常运行状态转移到时间设置中来。
在服务程序中我们不仅可以对时间进行设定,还可以对闹铃进行设定,设定的过程中时钟的正常运行不会受到影响。
总结
本次做的动态显示数字钟是以单片机(AT89S51)为核心,结合相关的元器件(共阴数码管、排阻等),再配以相应的软件,达到实现共阴数码管的显示,也具有时钟功能、复位等功能。
通过本次实训,我们初步认识了单片机的基本知识,学会了编写简单的运用程序,掌握了单片机的内部基本结构与基本的外围电路。
在焊接电路板的过程中,再次熟悉了电子线路的焊接与调试,加强和巩固路了电子线路的故障排查。
达到了相应的目的:
巩固,加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力;培养针对课题需要,选择和查阅有关手册,图标及文献资料的自学能力,提高组成系统,编程,调试的动手能力;通过对课题设计方案的分析,选择,比较,熟悉单片机用系统开发,研制的过程,软件硬件设计的方法,内容及步骤。
注意事项
1细了解芯片使用方法,特别是其工作电压,电流及温度要求;
2正确连接电路,检查电源是否短路,芯片电源和地是否接反;
3正确使用仿真机,仔细阅读仿真机使用说明书。
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