电子时钟的制作(15页).doc
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1、-电子时钟的制作-第 14 页论文摘要近年来随着计算机在社会各领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统时间显示和时间控制日新月异更新。在实时显示和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面的知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。本篇论文讨论是倒计时器的设计与制作,以单片机AT89S51核心搭建硬件电路,采用8279可编程键盘/显示器接口芯片来进行键盘和LED显示的控制,时钟芯片DS1302提供精准的时序,采用八位LED数码管动态显示时间,同时可通过键盘来进行时间的设置。【关键字】单片机、AT89S51
2、、8279、DS1302、倒计时器、LED数码管显示器。目录:摘要 1前言 1 第 1 章 方案论证 21.1 开发意义 21.2 功能说明 2第 2 章 硬件电路 22.1 单片机概述 22.2 AT89S51 芯片概述 32.3 LED 数码管显示器概述 32.3.1. LED 数码显示器的结构与显示段码 32.3.2. LED 数码显示器的接口方法与电路 42.4 8279芯片介绍 42.5 DS1302芯片介绍 62.6 电路系统设计8第 3 章 软件设计3.1 整体设计93.2键盘流程103.3 DS1302时钟显示程序10结束语 15参考文献16前 言在日常生活和生产的各领域中,时
3、间具有非常重要的作用,没有时间我们无法进行正常的生活、生产和学习,因此时间的显示就成为生活的必需品。传统的计时是采用老式的机械钟表,由于机械故障、物理损耗以及其它自然原因,老式钟表走时不太精准,因此它无法满足现在的时代要求。随着数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能,诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以时间显示数字化为基础的。由于计算机技术的发展,单片机为自动控
4、制提供了新的方法,从简单到复杂,从空中、地面到地下,凡是能想象到的地方几乎都使用到了单片机。单片机的应用有力于产品的小型化、多功能化和智能化,有助于提高劳动效率,减少劳动强度,提高产品质量,改善劳动环境,减少能源和材料消耗,保证安全等。但是,单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上,更重要的意义还在于:单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能使用单片机通过软件(编程序)方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术,称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念,是对传统控制技术的
5、一次革命。随着单片机应用的推广普及,微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。 第一章 方案论证 1.1 开发意义本课题开发的意义在于它既节省了硬件成本,又能实现多功能。 既可做倒计时秒表,又可进行定时,还可以通过扩展完成其他功能,而且功能的相互转换也十分简单。对于厂商,有很大的挖掘潜在价值的空间;对于消费者也有很大的吸引力。 1.2 背景介绍在我们的日常生活和工作中,有许多的领域需要进行时间的倒计,比如,在2008年北京奥运会即将来临之际,许多公共场合都有倒计时牌,以此来提醒人们距离开幕还有多少天。每天我们的交通都要依靠交通灯来自动控制指挥,红绿灯采用倒计时的方法来显示剩余时间,这样对行人
6、来说既方便又安全。在一些家用电器中都需要有定时的功能,比如洗衣机的定时脱水,电视机的定时开关机,微波炉的定时烘烤食物等,同时工业生产中的熔炉煅烧等都要进行精确的时间设定,科学实验时也要有时间定时过程,如果只是进行单纯的计时,使用者可能因为某些原因忘记。若是用倒计时的方式进行计时显示再配以到时报警,这样有利于提高效率。因此倒计时器的设计与研究具有非常重要的意义。1.3 功能说明:(1)本电路采用八位LED数码管动态显示时间,天数用二位,时分秒分别用两位显示,其中天数用倒计时的方式显示,时、分、秒采用正常的记时方式。(2)利用六个按键来进行时间的设置,分别有左向移动键LM、右向移动键RM,数字加一
7、键,数字减一键,开关键ON/OFF,复位键。(3)当倒计时时间到可输出一个信号用于报警。第二章 硬件电路2.1 单片机的概述简单的说,一块单片机芯片就是一台超小型化的计算机,即将中央处理器CPU(Central processing unit)。随机存储器RAM (Random access memory)。只读存储器ROM (Read only memory)。 中断系统、定时器计数器以及各种 I/O (Input/output)接口电路(如并行I/O,串行I/O,A/D接口)等烧刻在一块硅片上,构成一台微缩短完整的计算机。因此叫做单片机。单片机是一个计算机系统,自动化和智能性是其最主要的特
8、点,加上它有体积小、重量轻、价格便宜、速度快、使用方便等诸多优点,它出现后,在工农业生产上大幅度地提高了生产效率和产品质量。另外,在彩电、冰箱、空调、VCD、遥控器、游戏机等日常家用电器上无处不见单片机的影子,它大大地提高了这些产品的智能性、实用性和可靠性。单片机早已深深地融入到我们每个人的生活中。2.2 AT89S51 的芯片概述 AT89S51 是一个低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及 80C51 引脚结构,芯片内集成了通用8 位中央处理器和 ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT8
9、9S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案AT89S51芯片具有以下特性: 指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容; 4KB片内在系统可编程Flash程序存储器; 时钟频率为033MHz; 128字节片内随机读写存储器(RAM); 32个可编程输入/输出引脚; 2个16位定时/计数器; 6个中断源,2级优先级; 全双工串行通信接口; 监视定时器; 2个数据指针。其工作电压在4.5V。AT89S51比其它8位单片机的功能要强大很多,而价格又没有太大的提高,因此选用AT89S51 单片机来作为本系统的核心。2.3 LED 数码管显示器概述2.3.1. LED 数码显示器的结构
10、与显示段码 (1)LED 数码显示器的结构 LED数码显示器是一种有LED 发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED 发光二极管,其中7个用于显示字符,一个用于显示小数点,故通常称之为7 段发光二极管数码器。(2)LED 数码显示器有两种连接方法如下。 共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极,使用时公共阳极接+5V,每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。 共阴极接法。把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极,使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。 (3)LED 数码显示器的显示段码。 为了显示字符,要为LED 显示器段码(或称字形代码),组成一
11、个8 字形字符的7 段,再加上 1个小数点位,共计8 段,因此提供给LED 显示器的显示段码为 1个字节。各段码位的对应关系如下表所示. 十六进制数及空白字符与P 的显示段码. 段码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示段 pd g f e d e b a字型 共阳极段 共阴极段 字型 共阳极段 码 码 码 0 C0H 3FH 9 90H 1 F9H 06H A 88H 2 A4H 5BM B 83H 3 B0H 4FH C C6H 4 99H 66H D A1H 5 92H 6DH E 86H 6 82H 7DH F 84H 7 F8H 07H 空白 FFH 8 80H 7
12、FH P 8CH 2.3.2. LED 数码显示器的接口方法与电路 Led静态显示方式LED工作在静态方式下,共阴极接地或共阳极接+5V;每一位的段选线(ag、dp)与一个8位并行I/O口相连,显示器的每一位可独立显示,只要在该位的段选线上保持段选码电平,该位就能保持相应的显示字符。LED动态显示方式LED动态显示是将所有位的段选线并接在一个I/O口上,共阴极端或供阳极端分别由相应的I/O口线控制。由于每一位的段选线都接在一个I/O口上,所以每送一个段选码,8位就显示同一个字符,这种显示器是不能用的。解决此问题的方法是利用人的视觉暂留,从段选线I/O口上按位次分别送显示字符的段选码,在位选控制
13、口也按相应的次序分别选通相应的显示位(共阴极送低电平,共阳极送高电平),选通位就显示相应字符,并保持几毫秒的延时,未选通位不显示字符(保持熄灭)这样,对各位显示就是一个循环过程,这就动态显示。由于静态显示占用的口线和显示器的个数成正比,而本设计中由8位LED显示器,故采用动态显示方式。2.4 8279 芯片介绍 INTEL8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片,它含有键盘输入和显示器输出两种功能。键盘输入时,它提供自动扫描,能与键盘或传感器组成的矩阵相连,接收输入信息。它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护。显示输出时,它有一个168位显示RAM,其内容通过自动扫描,可由8或16位L
14、ED数码管显示。8279管脚、引线及功能说明8279为40列引脚封装,如图7.9.1所示。详细说明如下: D0D7(数据总线):双向、三态总线。用于和系统数据总线相连,在CPU和8279之间传递命令或数据。CLK(系统时钟):输入线。用于8279内部定时,以产生其工作所需时序。RESET(复位):输入线,高电平有效。当复位信号RESET=1时,8279被复位。 (片选):输入线,低电平有效。当 =0时,8279被选中,允许CPU对其进行读、写操作,否则被禁止。A0(缓冲器地址):输入线。当A0=1时,若CPU进行写操作,则写入字节是命令字。若进行读操作,则从8279读出的字节是状态字。当A0=
15、0时,写入字节或读出字节均为数据。RD、WR(读、写信号):输入线,低电平有效。这两个来自CPU的控制信号,控制8279的读写操作。IRQ(中断请求):输出线,高电平有效。在键盘工作方式中,当FIFO/传感器RAM中存有数据时,IRQ为高电平,向CPU提出中断申请。CPU每次从RAM中读出一个字节数据时,IRQ就变成低电平。如果RAM中还有未读完的数据,IRQ将再次变为高电平,再次提出中断申请求。在传感器工作方式中,每当检测到传感器状态变化时,IRQ就出现高电平。SL0SL3(扫描线):输出线。这四条输出线用来扫描键盘和显示器。它们可以编程设定为编码输出(16中取1)或译码输出(4中取1)。R
16、L0RL7(回复线):输入线。它们是键盘矩阵或传感器矩阵的列信号输入线。SHIFT(移位信号):输入线,高电平有效。该输入信号是8279键盘数据的次高位D6,通常用来补充键盘开关的功能,可以用作键盘上下挡功能键。在传感器方式和选通方式中,SHIFT无效。CNTL/STB(控制/选通):输入线,高电平有效。在键盘方式时,该输入信号是键盘数据的最高位D7,通常用来扩充键开关的控制功能,作为控制功能键用。在传感器方式下,CNTL信号无效。在选通输入方式下,该信号的上升沿可将来自RL0RL7的数据存放入FIFO RAM中。OUTA0OUTA3 (A组显示信号):输出线。OUTB0OUTB3 (B组显示
17、信号):输出线。这两组引线均是显示信息输出线,它们与多路数字显示的扫描线SL0SL3同步。两组可以独立使用,也可以合并使用。(消隐显示):输出线,低电平有效。该输出信号在数字切换显示或使用显示消隐命令时,将显示消隐。8279工作方式1、键盘工作方式由两种双键互锁和N键依次读出。(1)键盘扫描方式,双键互锁这种方式中由三种可能的情况:一是只有一个键按下,则该键值连同CNTL及SHIFT的状态一起送到FIFO/传感器RAM中。如果FIFO/传感器RAM为空,IRQ1;如果FIFO/传感器RAM满,便置错误标志,键值不会经入FIFO/传感器RAM中。二是由键按下,后又有其它键按下但先释放,前者有效,
18、后者无效,并把有效键的值送入到FIFO/传感器RAM中。三是在防键抖动误动作周期内,有双键同时按下,后释放的有效。(2)键盘扫描方式,N键互锁在这种方式下,有多键同时按下,则按照扫描时遇到闭合键的先后次序将键值存入FIFO/传感器RAM中,然后依次读出。2、显示器的工作方式CPU将显示数码写入显示RAM中时,有从左端写入和从右端写入两种方式。显示时,可以分A、B两组独立方式,也可以两组同时显示。3、内部译码和外部译码方式在键盘、显示器工作方式中,SL0SL3为键盘的列扫描和动态显示器的位选线。当选择内部译码方式时,SL0SL3每一时刻只能有一位为低电平输出,此方式只能外接4个LED显示器和4*
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