【正文】 課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 三位倒計(jì)時(shí)器 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)： 2012級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 2012XXXX 指導(dǎo)教師： XXXX 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014年X月X日 出勤實(shí)物報(bào)告總分I目錄前言 1第一章 設(shè)計(jì)方案 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 1 2 2 矩陣鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 2 3 LED及蜂鳴器電路設(shè)計(jì) 4 4 5 5 6第二章 軟件設(shè)計(jì) 7 倒計(jì)時(shí)部分 7 鍵盤(pán)掃描子程序 8 0到9按鍵功能子程序和鍵盤(pán)顯示子程序 9 一位轉(zhuǎn)多位十進(jìn)制子程序 12 TMR0中斷服務(wù)子程序 13 倒計(jì)時(shí)顯示子程序 15 附加功能部分 15 暫停和繼續(xù) 16 計(jì)數(shù)功能 17 復(fù)位和歸零 17 結(jié)束提示部分 18 程序部分總結(jié) 18第三章 實(shí)物照片 19 實(shí)驗(yàn)板照片 19 脫機(jī)運(yùn)行照片 19第四章 問(wèn)題與體會(huì) 21結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 23附錄：程序清單 24三位倒計(jì)時(shí)器前言此次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為三位數(shù)的倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)。目前倒計(jì)時(shí)器的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)先進(jìn)，我做這次設(shè)計(jì)的主要目的是想更進(jìn)一步了解基本電路的設(shè)計(jì)流程，以提高自己的設(shè)計(jì)理念，使自己的動(dòng)手動(dòng)腦能力有更進(jìn)一步提高。通過(guò)解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，鞏固和加深單片機(jī)課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，加深?duì)單片機(jī)軟硬件知識(shí)的理解，以獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)注重對(duì)單片機(jī)工作原理以及鍵盤(pán)控制及顯示原理的理解，能夠提高自己的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，以培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。本次設(shè)計(jì)的重要意義還在于對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進(jìn)一步的了解，同時(shí)還對(duì)單片機(jī)的接口技術(shù)，中斷技術(shù)，存儲(chǔ)方式和控制方式有了更深層次的了解。另外，倒計(jì)時(shí)器在生活中應(yīng)用廣泛，因此它的功能靈活性和精度的要求就更加顯得重要。通過(guò)此次練習(xí)，我為自己設(shè)下了很多要求，力求此倒計(jì)時(shí)器的功能完美性和精度精細(xì)性，以加深自己對(duì)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的認(rèn)知。第一章 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)器需要由4*4矩陣鍵盤(pán)、3位數(shù)碼管、LED小燈和蜂鳴器等有關(guān)輸入輸出器件組成，要求倒計(jì)時(shí)的初始值和控制按鍵均由鍵盤(pán)輸入，數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)的時(shí)間，小燈和蜂鳴器負(fù)責(zé)終止提示。因此，本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括硬件設(shè)計(jì)，流程框圖及軟件的編寫(xiě)與調(diào)試。根據(jù)以上設(shè)計(jì)內(nèi)容的介紹及我們的設(shè)計(jì)目的，總結(jié)出以下的設(shè)計(jì)要求：；，報(bào)警提示；；；“開(kāi)始”、“暫?！?、“繼續(xù)”、“加一”、“減一”、“復(fù)位”等功能鍵；。為實(shí)現(xiàn)使用的靈活性和計(jì)數(shù)的精準(zhǔn)性，我們采用TMR0定時(shí)器計(jì)時(shí)，功能鍵包括計(jì)時(shí)開(kāi)始、暫停、繼續(xù)、加一、減一和復(fù)位。實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：當(dāng)從鍵盤(pán)輸入任意三位以內(nèi)包括三位數(shù)，數(shù)碼管顯示輸入數(shù)值，按下鍵A倒計(jì)時(shí)開(kāi)始，按下鍵B倒計(jì)時(shí)暫停，按下鍵C倒計(jì)時(shí)繼續(xù)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)計(jì)時(shí)過(guò)程中需要調(diào)整計(jì)時(shí)時(shí)，可以在暫?；蚍菚和Ｇ闆r下按下鍵D或鍵E實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)加一和減一的功能。鍵F的主要功能為當(dāng)計(jì)時(shí)需要停止和重新再來(lái)時(shí)，按下它，計(jì)時(shí)器重新工作。當(dāng)?shù)褂?jì)時(shí)到0時(shí)，小燈立即閃爍，同時(shí)蜂鳴器鳴叫，小燈閃爍3次以后，倒計(jì)時(shí)器恢復(fù)初始狀態(tài)，無(wú)需復(fù)位可以重新使用。按鍵過(guò)程中為確保使用人員知道鍵是否按下，按下時(shí)蜂鳴器應(yīng)該響起以示提醒。我們?cè)O(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)器需要由鍵盤(pán)任意輸入255以內(nèi)三位數(shù)，并顯示于數(shù)碼管上，計(jì)時(shí)按鈕及相關(guān)功能均由鍵盤(pán)鍵入，同時(shí)為保證鍵盤(pán)按下的準(zhǔn)確性，加入按下蜂鳴器提示功能，計(jì)時(shí)結(jié)束需有小燈和蜂鳴器提醒。因此，設(shè)計(jì)電路圖時(shí)必須涉及到鍵盤(pán)，4位數(shù)碼管，蜂鳴器，LED小燈，同時(shí)上電電路和單片機(jī)控制電路為必須加入的。 矩陣鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)一般鍵盤(pán)控制有4*5*5等類型方式，考慮到功能所需和單片機(jī)引腳的限制，我們采用4*4矩陣鍵盤(pán)。該鍵盤(pán)有4個(gè)輸入端，4個(gè)輸出端，我們習(xí)慣于把它連接在單片機(jī)的RC端口。因此，我們將RC的低四位與鍵盤(pán)的輸入相連，高四位與輸出相連，以實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的正確掃描。圖11 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)電路圖數(shù)碼管顯示需送入位選和段選，我們所需為3位顯示，采用4個(gè)數(shù)碼管，因此需要將4個(gè)位選聯(lián)入單片機(jī)中，同時(shí)還將有8條段選聯(lián)入其中。習(xí)慣上，我們將段選接入RD的8個(gè)端口，4個(gè)位選接入RB的1到4位。圖12 數(shù)碼管設(shè)計(jì)電路圖 LED及蜂鳴器電路設(shè)計(jì)蜂鳴器的設(shè)計(jì)就簡(jiǎn)單許多，只需將其一端接入高電平，另一端接入單片機(jī)，為保證其正常工作，接入100歐姆的電阻。接入單片機(jī)的一端我們可以設(shè)為RE5。小燈同蜂鳴器相似，只需考慮接入的引腳，實(shí)驗(yàn)中我們接入3種顏色的小燈，其引腳分別連至單片機(jī)的RE端口的0、2位。圖13 LED及蜂鳴器電路連接圖本次設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)為PIC16F887，其功能強(qiáng)大，應(yīng)用靈活。在使用它進(jìn)行工作的前提是對(duì)其基本的引腳進(jìn)行分配，這里我們只考慮VCC和GND以及晶振的接入，晶振選擇4MHz的晶振。其具體電路圖如下：圖14 單片機(jī)接線圖上電電路采用已有的設(shè)計(jì)好的電路，由USB接口供電，其電路圖如下：圖15 上電電路總電路圖如下圖16：圖16 總電路圖由以上設(shè)計(jì)可知，系統(tǒng)的硬件原理圖如下所示：圖17 硬件原理圖設(shè)計(jì)時(shí)可采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法。模塊劃分時(shí)應(yīng)遵循下述原則：1．每個(gè)模塊應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個(gè)明確的結(jié)果；2．模塊之間的控制參數(shù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)參數(shù)應(yīng)盡量少；3．根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分成6個(gè)模塊，如圖18所示。主程序鍵盤(pán)掃描模塊鍵盤(pán)顯示模塊TMR0定時(shí)模塊動(dòng)態(tài)顯示模塊倒計(jì)時(shí)結(jié)束提示模塊附加功能模塊圖18 程序模塊第二章 軟件設(shè)計(jì)基于硬件工作的軟件部分的編寫(xiě)是通過(guò)匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的。由以上分析可知，該部分大致包括鍵盤(pán)掃描，鍵盤(pán)顯示，TMR0定時(shí)器，動(dòng)態(tài)顯示，結(jié)束提示和其他功能模塊等六大部分，其中每大部分又包括不等的若干小部分，下面通過(guò)總體到局部的過(guò)程介紹它的工作原理。 倒計(jì)時(shí)部分該軟件由鍵入到倒計(jì)時(shí)的工作過(guò)程可由下面框圖表示，此處省略了附加功能部分，只體現(xiàn)出其一般工作狀態(tài)。圖21 倒計(jì)時(shí)器工作流程圖該流程圖表示了軟件工作的大體過(guò)程，具體的過(guò)程如下子章節(jié)。 鍵盤(pán)掃描子程序鍵盤(pán)連接有4個(gè)輸入端和4個(gè)輸出端，輸入端連在RC低四位，輸出端連在RC高四位，先讓低四位賦值低電平，若有鍵按下，高四位必有低電平出現(xiàn)，之后繼續(xù)判斷具體哪個(gè)鍵被按下。以RC0為0為例，若令RC0=0，即判斷第一行是否有鍵按下，依次判斷高四位是否為低電平，若為低電平，則該鍵被按下，轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能子程序。以RC0=0為例，框圖如下：圖22 鍵盤(pán)掃描流程圖程序及注釋如下：JIANPAN MOVLW 00H 。RC口低四位輸出低電平 MOVWF PORTC MOVLW 0F0H ANDWF PORTC,W 。屏蔽低四位 SUBLW 0F0H BTFSC STATUS,Z 。判斷高四位是否為全1 RETURN 。是，無(wú)鍵輸入，返回繼續(xù)判斷 CALL DELAY10MS 。否，有可能有鍵輸入，延時(shí)20毫秒 CALL DELAY10MS MOVLW 0F0H 。再判斷一次是否鍵入 ANDWF PORTC,W SUBLW 0F0H BTFSC STATUS,Z RETURN 。虛假輸入，返回 BCF PORTB,5 。確實(shí)有鍵輸入，蜂鳴器鳴叫 MOVLW 0FEH 。逐行判斷哪個(gè)鍵輸入，首先RC0=0 MOVWF PORTC BTFSS PORTC,4 。判斷鍵0 GOTO JIAN0 。是，跳至鍵0功能子程序 BTFSS PORTC,5 。判斷鍵1 GOTO JIAN1 。是，跳至鍵1功能子程序 BTFSS PORTC,6 。判斷鍵2 GOTO JIAN2 。是，跳至鍵2功能子程序 BTFSS PORTC,7 。判斷鍵3 GOTO JIAN3 。是，跳至鍵3功能子程序 0到9按鍵功能子程序和鍵盤(pán)顯示子程序0到9按鍵的主要作用是輸入我們倒計(jì)時(shí)的初值，當(dāng)這些按鍵按下時(shí)，會(huì)調(diào)用鍵盤(pán)顯示子程序，將鍵入的數(shù)字通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。為了判斷按下的次數(shù)，設(shè)置變量KEFLAG，每調(diào)用一次鍵子程序變量左移一位，當(dāng)需要顯示時(shí)，只需判斷KEFLAG的第幾位為1，就可判斷該鍵入的數(shù)字在數(shù)碼管的哪一個(gè)位上顯示。同時(shí)，鍵入的位數(shù)不同會(huì)調(diào)用不同的鍵盤(pán)顯示子程序，我們?cè)O(shè)計(jì)的三位倒計(jì)時(shí)器有三個(gè)鍵盤(pán)顯示子程序，當(dāng)按下一個(gè)數(shù)時(shí)，調(diào)用XIANSHI1，為靜態(tài)顯示；當(dāng)按下第二個(gè)數(shù)時(shí)，數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，顯示兩位數(shù)，就需要調(diào)用XIANSHI2，同理按下3位數(shù)調(diào)用3位顯示子程序XIANSHI3。0到9按鍵功能子程序的另一個(gè)作用就是將該按鍵的標(biāo)號(hào)放入指定的變量帶回，為之后的動(dòng)態(tài)倒計(jì)時(shí)顯示提供十進(jìn)制轉(zhuǎn)換所需的數(shù)字。該子程序如下，以0到1為例：。0到9按鍵，用于鍵入數(shù)字JIAN0 CALL SFANG 。釋放 MOVLW 00H 。將0放入W寄存器 MOVWF NUM8 。NUM8帶0返回 CALL CHABIAO 。調(diào)用查表子程序 MOVWF BIAN 。BIAN帶0顯示碼返回 RLF KEYFLAG,1 。鍵按下一次，KEYFLAG左移一位 RETURNJIAN1 CALL SFANG 。釋放 MOVLW 01H 。將1放入W寄存器 MOVWF NUM8 。NUM8帶1返回 CALL CHABIAO 。調(diào)用查表子程序 MOVWF BIAN 。BIAN帶1顯示碼返回 RLF KEYFLAG,1 。鍵按下一次，KEYFLAG左移一位 RETURN 該倒計(jì)時(shí)器將鍵盤(pán)鍵入數(shù)字的顯示和倒計(jì)時(shí)時(shí)數(shù)字的顯示分開(kāi)，即兩者的顯示不是在同一個(gè)顯示子程序里。因此這里需要簡(jiǎn)要的介紹一下鍵盤(pán)顯示子程。左圖展示了鍵的輸入在數(shù)碼管