电子时钟系统的设计与实现(共40页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程名称:自动控制课程设计设计题目:电子时钟系统的设计与实现院 系: 专 业: 年 级: 姓 名: 指导教师: 西南交通大学峨眉校区2010年7 月 22日专心-专注-专业课 程 设 计 任 务 书专 业 姓 名 学 号 开题日期:2010年7月13 日 完成日期: 2010 年 7 月 22日题 目 电子时钟系统的设计与实现 一、设计的目的通过课程设计,使学生巩固和加深对单片机基本知识的理解,学会查询资料、方案设计、方案比较,以及单元电路设计计算等环节,进一步提高学生综合运用所学知识的能力,提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领,通过此综合
2、训练,为以后毕业设计打下一定的基础。 二、设计的内容及要求 1、设计一个基于单片机的电子时钟,并且能够实现时分秒的显示和调节。 2、系统显示器由6位数字型数码管组成,分别显示时间值的小时、分和秒。 3、能够随时对当前时间进行调整。 4、能够随时输入定时(闹钟)时间。 5、定时(闹钟)时间到,发出闹钟提醒信号。 6、闹钟提醒信号的声音为断续形式,最长不超过1min。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日摘 要随着电子技术的发展,计算机在现代科学技术的发展中起着越来越重要的作用。多媒体技术、网络技术、智能信息处理技术、自适用控制技术、数据挖掘与处理技术等都离不开计算机。本课
3、程设计是基单片机原理与接口技术的简单应用。运用所学的单片机原理和接口技术知识完成电子时钟系统的设计与实现。电子时钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使电子时钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的电子表集成电路芯片出售,价格便宜、使用也方便,但鉴于电子时钟电路的基本组成包含了数字电路的主要组成部分,因此进行电子时钟的设计是必要的,用汇编语言设计电子时钟显示程序,要求根据输入程序显示电子时钟
4、画面。研究电子时钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。关键词: LED,定时/计器数, 汇编语言,调试,运行ABSTRACTWith the development of electronic technology, computers in the development of modern science and technology play an increasingly important role in. Multimedia technology, network technology, intelligent information processing, since the a
5、pplication of control technology, data mining and processing and so can not do without a computer. The course design is based SCM theory and simple application interface technology. Learned the use of SCM principles and interface of technical knowledge to complete electronic clock system design and
6、implementation.Electronic clock has become essential daily necessities, are widely used in personal home and office and other public places, to peoples lives, study, work, entertainment brought great convenience. As digital integrated circuit technology and uses advanced quartz technology to enable
7、electronic clock has accurate time and stable performance, portable and easy, it also used for timing, automatic timekeeping and control fields. Although the market has been ready to sell electronic form integrated circuit chip, cheap, easy to use also, but in view of the basic components of electro
8、nic clock circuit includes the main components of digital circuits, so the design of the electronic clock is necessary, use electronic clock display of assembly language programs designed to require electronic clock program displays the input screen. Of electronic clock and extend its application, h
9、as a very practical significance.Keyword:LED, timer / total number of devices, assembly language, debugging, running 目录第一章 绪论1.1 电子时钟课程设计的背景和意义在电子技术飞速发展的现今,电子产品几乎渗透到了社会的各个领域,有力的推动和提高了社会生产力的发展和信息化程度,同时也使现代电子产品性能进一步提升,产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂容易使人忘记当前的时间,然后压倒重大事情的时候,一旦忘记时间,就会给自己或他人造成很大麻烦。
10、平时我们要求上班准时,约会或召开会议必然要提及时间,火车要准点到达,航班要准点起飞,工业生产中,很多环节都需要时间来确定工序替换时刻。所以说随时准确的知道时间并利用时间,是我们生活和工作中必不可少的。电子时钟是采用电子电路实现对时、分、秒进行数字显示的计时装置,广泛应用于个人、家庭、车站、办公等公共场所,成为人们日常生活中不可或缺的必需品。现今,高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器,由于电子钟,石英表,石英钟都采用了石英技术,因此走时精度高,稳定性好,使用方便,不需要经常调校,数字式电子钟用集成电路计时,译码代替机械式传动,用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间,减小了计时误
11、差,这种表具有时,分,秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。为了实现电子时钟时间设置,时间显示,以及能够正确无误的运行,本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法,本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心,辅以必要的电路,构成了一个单片机电子时钟。1.2电子时钟的功能电子时钟主要是利用电子技术将时钟电子化、数字化、拥有时间精确、体积小、界面友好、可扩展性能强等特点、被广泛应用与生活和工作当中。当今市场上的电子时钟品类繁多,外形小巧别致,也有体型较大的,诸如公共场所的大型电子报时器等。电子时钟首先是数字化的时间显示或报时器,在此基础上,人们可以根据
12、不同场合的要求,在时钟上加置其他功能,比如定时闹铃,音乐等。本设计电子时钟主要功能为:1、具有时间显示和手动校对功能,24小时制;2、具有闹钟功能第二章 设计思路与方案确定2.1电子时钟的设计思路根据设计要求,初步思路如下:(1) 计时单元由单片机内部的定时器/计数器1来实现。(2) 时间显示采用8段LED数码管,动态扫描方式。动态扫描的定时时间,由单片机内部的定时器/计数器0来实现。(3) LED数码管的段码输入,由并行端口P0八位产生。(4) LED数码管的位码输入,由并行端口P3后六位产生。(5) 时间调整与定时时间的输入,通过接入键盘电路实现。系统共设计4个按键,分别定义为:KB1键(
13、时间调整设置键):其功能是当该键按下时,进入时间调整输入功能;KB2键(定时时间设置键):其功能是当该键按下时,进入定时(闹钟)时间输入功能;KB3键:其功能是当该键按下时,被调整位加1;KB4键:其功能是当该键按下时,指向下一个调整的位。(6) 按键的接入方式:KB1键:通过P3口INT0引脚接入,中断工作方式;KB2键:通过P3口INT1引脚接入,中断工作方式;KB3键:通过P3口P3.4引脚接入,查询工作方式;KB4键:通过P3口P3.5引脚接入,查询工作方式。(7) 报警声响用蜂鸣器产生,蜂鸣器接入P2口的P2.6引脚2.2硬件电路的设计方案及框图根据设计要求与设计思路,确定该系统的设
14、计方案,下图1为该系统设计方案的硬件电路设计框图。硬件电路由8部分组成,即按键输入电路、单片机、时钟电路、复位电路、LED显示器段码驱动电路、LED显示器位码驱动电路、8位显示器电路和蜂鸣器电路。图 12.2.1计时方案利用8051单片机内部的定时/计数器进行中断定时,配合软件延时实现时、分、秒的计时。该方案节省硬件成本,且能使读者在定时/计数器的使用、中断及程序设计方面得到锻炼与提高,对单片机的指令系统能有更深入的了解,从而对学好单片机技术这门课程起到一定的作用。2.2.2显示方案8051的P0口和P2口外接由8个LED数码管(LED7LED0)构成的显示器,用P0口作LED的段码输出口,P
15、2口作LED数码管的位控输出线,P3口外接四个按键KB1、KB2、KB3、KB4构成键盘电路。简易电子钟的功能不复杂,采用其现有的I/O便可完成第三章 硬件电路设计与器件选择3.1单片机简介简称为,又称为微型控制器,是微型计算机的一个重要分支。单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片,是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统于同一硅片的器件。80年代以来,单片机发展迅速,各类新产品不断涌现,出现了许多高性能新型机种,现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱产业之一。3.1.1 单片机的特点(1)单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器,只存放程序,固定常
16、数,及数据表格。RAM则为数据存储器,用作工作区及存放用户数据。 (2)采用面向控制的指令系统。为满足控制需要,单片机有更强的逻辑控制能力,特别是单片机具有很强的位处理能力。 (3)单片机的I/O口通常时多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限,为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。(4) 单片机的外部扩展能力很强。在内部的各种功能部件不能满足应用的需求时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来了很大的方便。3.1.2 8051单片机介绍根据初步的设计方案的分析,设计这样一个简单的应用系
17、统,可以选择带有EPROM的单片机,应用程序直接存储在片内,不用在外部扩展程序存储器,电路可以简化。INTEL公司的8051和8751芯片均可以选用。MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布请参照单片机引脚图:图 2(1)主电源引脚VCC和VSS VCC(40脚)接+5V电压; VSS(20脚)接地。 (2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1(19脚)接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端,这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时,对HMOS单片机,此引脚应接地;对CHMOS单片机,此引脚作为驱动端。 XTAL2(18脚)接外晶体的
18、另一端。在单片机内部,接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时,对HMOS单片机,该引脚接外部振荡器的信号,即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端;对XHMOS,此引脚应悬浮。 (3)控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP RST/VPD(9脚)当振荡器运行时,在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻,与VCC引脚之间连接一个约10F的电容,以保证可靠地复位。 VCC掉电期间,此引脚可接上备用电源,以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC主电源下掉到低于规定的电平,而
19、VPD在其规定的电压范围(50.5V)内,VPD就向内部RAM提供备用电源。 ALE/PROG(30脚):当访问外部存贮器时,ALE(允许地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此,它可用作对外输出的时钟,或用于定时目的。然而要注意的是,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动(吸收或输出电流)8个LS型的TTL输入电路。 对于EPROM单片机(如8751),在EPROM编程期间,此引脚用于输入编程脉冲(PROG)。 PSEN(29脚):此脚的输出是外部程序存储器的读选通信
20、号。在从外部程序存储器取指令(或常数)期间,每个机器周期两次PSEN有效。但在此期间,每当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动(吸收或输出)8个LS型的TTL输入。 EA/VPP(引脚):当EA端保持高电平时,访问内部程序存储器,但在PC(程序计数器)值超过0FFFH(对851/8751/80C51)或1FFFH(对8052)时,将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时,则只访问外部程序存储器,不管是否有内部程序存储器。对于常用的8031来说,无内部程序存储器,所以EA脚必须常接地,这样才能只选择外部程序存储器。 对于EPROM型的单片机
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