【正文】 單片機原理及應用綜合實訓報告題目： 電子時鐘設計 院 別： 自動化學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 1 姓 名： 徐惠彬 學 號： 2012104143024 指導教師： 祁偉 答辯日期： 2014年6月20日 341電子時鐘概述 當今社會，應用單片機的產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的足跡。所以現(xiàn)在，基于單片機的電子時鐘系統(tǒng)也得到快速發(fā)展且使用領域已十分廣泛，如運用在智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器、汽車電子等的系統(tǒng)。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的工程師和科學家?？萍荚桨l(fā)達，智能化的東西就越多。學習單片機并擴展其運用到電子鐘及測溫是社會發(fā)展的必然需求，也是大學期間的必修課。 在國內(nèi)外單片機學習呈上升趨勢，研究基于單片機的電子時鐘系統(tǒng)的科技學者也日益增多，但是很多人學習時沒有頭緒，不知道從何下手。面對種類繁多的各類開發(fā)板，仿真器，讓初學者無所事從，不但多花錢還多走不少彎路，學生學習單片機沒有大的資金投入，能夠做到少花錢多辦事才是最好的。 由于AVR單片機系列是我們在大學課堂中學習的，因此本課題圍繞AVR系列單片機ATMEGA16設計，從電路圖繪制，硬件焊接，程序設計，調(diào)試系統(tǒng)到各項功能實現(xiàn)，目的在于將課堂上學來的單片機理論知識與實踐相結合，提高對單片機的認識，設計出基于單片機的電子時鐘系統(tǒng)，學習專業(yè)軟件的操作，熟悉制作過程，掌握一門技能，加強專業(yè)知識的掌握。也增加學生的實踐經(jīng)歷，為學生就業(yè)提供一個可選方向，拓展就業(yè)渠道。在目前的國內(nèi)外市場中，電子鐘和測溫系統(tǒng)的產(chǎn)品琳瑯滿目，但他們大多存在一個致命缺點即價格低廉的精度低、體積大，而精度高體積小的卻價格昂貴，在智能化方面也存在一定問題。本基于單片機的電子時鐘系統(tǒng)的設計旨在解決上述缺點折合為一個適中的產(chǎn)品實現(xiàn)高精度、小體積、低價格、易操作等優(yōu)點。2 設計任務 設計題目電子時鐘設計。 設計目的（1）鞏固、消化課程所學內(nèi)容。（2）通過51系列單片機設計電子時鐘應用系統(tǒng)，使學生了解如何根據(jù)需要設計應用軟件，熟悉軟件設計、調(diào)試過程，練習撰寫實訓總結報告，進而培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識設計實際系統(tǒng)的能力。 設計內(nèi)容：1)應用單片機串行口、并口驅(qū)動LED進行一星期日歷顯示。2)應用8051P3口、8255完成時間的設定工作。3）能用按鍵查詢當前時間。4）利用P1口加入華彩設計，如發(fā)光二極管按鍵指示、時鐘報時等（設計附加分）。、軟件調(diào)試、運行。3電子時鐘的硬件電路設計3．2單片機最小系統(tǒng)MCS—51系統(tǒng)選用8051單片機，如圖1所示。8051單片機內(nèi)有4KROM、256字節(jié)RAM，程序存放在4KROM。8051單片機最小系統(tǒng)組成有：1）時鐘電路：工作時鐘；晶振電路如圖3所示。2）復位電路，如圖2所示；3）RAM：數(shù)據(jù)存儲 4）ROM：程序存儲 圖25）I/O接口：與外界交互 圖1 圖3LED顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。動態(tài)顯示接口電路簡圖如圖4所示。將各位數(shù)碼管的段并聯(lián)接在一起，由P1口控制（字型口），每一個數(shù)碼管的共陰極（共陽極）、。雖說要顯示的字型碼通過P1口同時送到了每一個數(shù)碼管，但它們不會同時顯示同一個字符，只有控制共陰極（共陽極）的位選信號有效時，對應的數(shù)碼管才會顯示相應字符。這種由字型口控制要顯示字符的字形碼，依此循環(huán)選通每位數(shù)碼管的位選信號就得到了動態(tài)顯示效果。它主要是利用人眼的視覺暫留特性及數(shù)碼管得余光特性，看上去似乎是多位數(shù)碼管同時顯示。是當顯示位數(shù)較多時，節(jié)省硬件，接口電路簡單，但顯示占用CPU時間。靜態(tài)顯示占用CPU時間短，顯示簡單、穩(wěn)定，但當顯示位數(shù)較多時，占用接口資源多。動態(tài)顯示接口電路較簡單，但占用CPU時間，顯示亮度 較靜態(tài)顯示差，一般說，顯示位數(shù)較多時，采用動態(tài)或串并轉(zhuǎn)換；顯示位數(shù)較少時，采用靜態(tài)顯示方式。 圖4靜態(tài)顯示接口電路如圖5所示。選用共陰極LED，將共陰極點連接在一起接地，每一位的段選線與一個8位并口相連，只要將要顯示的字符的字型碼送至并行口鎖存，LED顯示器上便立即顯示出該字符，直到CPU送來一個新的字型碼為止，由于靜態(tài)顯示每位數(shù)碼管均有獨立的段選碼，耗電量大，硬件多。如要外接6個數(shù)碼管，則需要6個8位并行口。圖5當單片機構成系統(tǒng)時，常常I/O口不夠用，此時可利用MCS—51的擴展能力，根據(jù)需要擴展相應接口，如可編程接口芯片8255與MCS—51單片機連接可擴展I/O；利用MCS51單片機的 串行口擴展并行I/O接口。實驗板原理圖的顯示部分就是利用串入/并出技術實現(xiàn)2位數(shù)碼管的顯示。 鍵盤是一組按鈕式開關的集合，常采用軟件來識別。鍵盤的操作步驟：①識鍵。判斷是否有鍵按下（鍵入），若有，則需進一步譯鍵。②譯鍵。在有鍵入的情況下，進一步識別是哪一個鍵，以便作進一步處理。③鍵義分析。根據(jù)識別的結果，明確相應的鍵義。如果是數(shù)字鍵，應得出輸出的數(shù)值；如果是功能鍵，則應知道具體的操作要求。 鍵盤構成：①獨立聯(lián)接式非編碼鍵盤。 特點：每個鍵相互獨立，各自接通一條輸入數(shù)據(jù)線。鍵未按下時，相應的數(shù)據(jù)線處于高電平，即為“1”態(tài)。當某鍵按下時，該鍵所連之數(shù)據(jù)線接地，即為“0”態(tài)。②獨立聯(lián)接式編碼鍵盤。 特點：在鍵數(shù)較多時，可采用獨立式編碼鍵盤，由4線16線編碼電路進行編碼。 ③矩陣聯(lián)接式非編碼。特點：先使一行線接地，然后檢查列線。如果某條列線也是低電位，則可判別兩線相交處的某號鍵已按下。假如在掃描時沒有發(fā)現(xiàn)有列線為地電位，則說明此行中無鍵按下。那么可將下一行線接地，如此逐一掃描列線，直到查完最后一行為止。 實驗板中鍵盤電路設計可根據(jù)需要組合成獨立聯(lián)接式非編碼鍵盤及矩陣聯(lián)接式非編碼，見圖6所示。圖6 （有源）原理圖如圖7所示有源蜂鳴器與無源蜂鳴器的區(qū)別 注意，這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。 也就是說，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會叫。 而無源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號無法令其鳴叫。必須用2K~5K的方波去驅(qū)動它。 有源蜂鳴器往往比無源的貴，就是因為里面多個震蕩電路。圖7原理圖如圖8所示圖8Ds18b20特點如下：a) 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 b) 每個器件有唯一的64位的序列號存儲在內(nèi)部存儲器中 c) 簡單的多點分布式測溫應用 l 無需外部器件 d) 可通過數(shù)據(jù)線供電。 e) 測溫范圍為55～＋125℃（－67～＋257℉） f) 在－10～＋85℃范圍內(nèi)精確度為177。5℃ g) 溫度計分辨率可以被使用者選擇為9～12位 h) 最多在750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字 i) 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 j) 報警搜索命令識別并標志超過程序k) 限定溫度（溫度報警條件）的器件 l 與DS1822兼容的軟件 l) 應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)4電子時鐘軟件設計部分程序流程圖如下所示5電子時鐘實用說明開機時，顯示111111。按下K16鍵，電子時鐘開始運行，數(shù)碼管顯示‘時’、‘分’、‘秒’。按下K12鍵，進入時間參數(shù)設置，此時可再次通過K12鍵進行‘年’、‘月日’、‘星期’，‘小時’，‘分鐘’，‘秒’的切換，并通過K1K14可分別對‘年’、‘月’、‘日’、‘星期’，‘時’、‘分’‘秒’加減1，由此完成時間的設定。當數(shù)碼管顯示‘時’‘分’‘秒’，可通過K15查詢年、月日，溫度和星期。6心得體會在此過程中遇到了很多困難，不過在自己堅持不懈的情況下，還是解決了大部分問題，在查詢資料過程中，也學到了很多東西，希望通過這次實訓后，自己能保持在實訓期間努力學習的作風。7附錄《單片機原理與接口技術》—主編祁偉——北京航空航天大學出版社includeincludeinclude//絕對地址訪問頭文件define uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine 8255 XBYTE[0xffff]//5255控制口A1A0=11define pa8255 XBYTE[0xfffc]//8255A口A1A0=00define pb8255 XBYTE[0xfffd]//8255B口A1A0=01define pc8255 XBYTE[0xfffe]//8255C口A1A0=10sbit p1_2=P1^2。//8255片選p1—2=0 sbit p1_1=P1^1。//8255片選p1—1=0sbit p1_0=P1^0。//8255片選p1—0=0sbit slck=P2^4。//8255片選p1—4=0s