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基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-wenkub

2023-03-09 11:57:24 本頁(yè)面
 

【正文】 一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,也就是每經(jīng)過(guò) 1 個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間,計(jì)數(shù)器加 1。 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路包括變壓器、橋式整流器、電容和穩(wěn)壓器。 164 只能存儲(chǔ) 8 位數(shù)據(jù),因此,當(dāng)單片機(jī)輸出第 914 位數(shù)據(jù)的時(shí)候,第一個(gè) 164 芯片中的 8 位數(shù)據(jù)就被傳到第二個(gè) 164 芯片中,這 8 位數(shù)據(jù)就是段選信號(hào),控制數(shù)碼管將要顯示的字符。將單片機(jī)的 I/O 口控制相應(yīng)的芯片與數(shù)碼管的 ag 相連,高電平的位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮,這樣,由 I/O 口輸出不同的代碼,就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。在數(shù)碼管中,若將二極管的陽(yáng) 11 極連在一起,稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管;若將二極管的陰極連在一起,稱為共陰極數(shù)碼管。為此,在電路中加上了紅、綠兩個(gè)不同的發(fā)光二極管,當(dāng)紅發(fā)光二極管接通時(shí),表示當(dāng)前正在執(zhí)行日常作息時(shí)間表;當(dāng)綠發(fā)光二極管接通時(shí)則表示當(dāng)前正在執(zhí)行的是考試時(shí)間表。當(dāng)時(shí)鐘當(dāng)前的時(shí)間和當(dāng)前所執(zhí)行的時(shí)間表的時(shí)間一致時(shí),相應(yīng)得標(biāo)志位為 1, 口輸出高 電平,控制繼電器閉合,從而合上開(kāi)關(guān),啟動(dòng)電鈴進(jìn)行打鈴。 口表示數(shù)字“ ”鍵,按一下則對(duì)應(yīng)的數(shù)字減 1。為了避免 CPU 多次處理按鍵的一次閉合,應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)。 按鍵電路 按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)通過(guò)一定的電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式:一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式,另一種為外部時(shí)鐘方式。 電路圖如下: 8 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連,斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲,在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次,然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 4.通信 用單片機(jī)開(kāi)發(fā)通信模塊、通信器材等。 7 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為以下幾個(gè)方面。 在執(zhí)行指令時(shí), CPU 首先要到程序存儲(chǔ)器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼,然后譯碼,并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令所規(guī)定的操作。 P3 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口,是雙功能復(fù)用口,可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。由于它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一些差異,故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。用戶可以通過(guò)指令改變 PSW 中的 RS1,RS0 這二位來(lái)切換當(dāng)前的工作寄存器區(qū) ,這種功能給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便 ,特別是在中斷嵌套時(shí) ,為實(shí)現(xiàn)工作寄存器現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容保護(hù)提供了極大的方便。 MCS51 單片機(jī)復(fù)位后 ,程序存儲(chǔ)器 PC 的內(nèi)容為 0000H,故系統(tǒng)必須從 0000H 單元開(kāi)始取指令 ,執(zhí)行程序 .程序存儲(chǔ)器中的 0000H 地址是系統(tǒng)程序的啟動(dòng)地址 .一般在該單元存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令 ,跳向用戶設(shè)計(jì)的主程序的起始地址。 存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)存儲(chǔ)器采用的是哈 佛結(jié)構(gòu) ,即程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間截然分開(kāi) ,程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器各有自己的尋址方式 ,尋址空間和控制系統(tǒng)。 單片機(jī)執(zhí)行指令是在控制器的控制下進(jìn)行的。如果按功能劃分,它由如下功能部件組成,即微處理器( CPU)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器( RAM)、程序存儲(chǔ)器( ROM/EPROM)、并行 I/O 口、串行口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器( SFR)。根據(jù)這種實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)多功能定時(shí)系統(tǒng),它可以避免多種控制器的混淆,利用一個(gè)控制器對(duì)多路電器進(jìn)行控制,同時(shí)又可以進(jìn)行時(shí)鐘校準(zhǔn)和定點(diǎn)打鈴。早期常用的一些時(shí)間控制單元都使用模擬電路設(shè)計(jì)制作的,其定時(shí)準(zhǔn)確性和重復(fù)精度都不是很理想,現(xiàn)在基本上都是基于數(shù)字技術(shù)的新一代產(chǎn)品,隨著單片機(jī)性能價(jià)格比的不斷提高,新一代產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,大可構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng),完成復(fù)雜的控制功能。 MCS51 系列及 80C51 單片機(jī)有多種品種。 20 世紀(jì) 80 年代中期以后, Intel 公司以專利轉(zhuǎn)讓的形式把 8051 內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給許多半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)廠家,如 ATMEL、 PHILIPS、 ANALOG、 DEVICES、 DALLAS等。 單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式 :一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的,將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu),稱為普林斯頓結(jié)構(gòu)。 ITS。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用,僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的,還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,加以完善。 本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì),詳細(xì)討論了它從軟件上實(shí)現(xiàn)的過(guò)程,重點(diǎn)在時(shí)鐘調(diào)整的方式;查詢和中斷的比較,然后對(duì)時(shí)鐘的精確性和穩(wěn)定性做了相關(guān)的討論。 第 1 章 引 言 課題背景 單片機(jī)自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS48 開(kāi)始 ,迄今已有二十多年了。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi),分別尋址的結(jié)構(gòu),一般需要較 大的程序存儲(chǔ)器,目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的結(jié)構(gòu)為多。這些廠家生產(chǎn)的芯片是 MCS51 系 列的兼容產(chǎn)品,準(zhǔn)確地說(shuō)是與 MCS51 指令系統(tǒng)兼容的單片機(jī)。它們的引腳及指令系統(tǒng)相互兼容,主要在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有些區(qū)別。小則可以用于家電控制,甚至可以用于兒童電子玩具。它可以執(zhí)行不同的時(shí)間表(考試時(shí)間和日常作息時(shí)間)的打鈴,可以任意設(shè)置時(shí)間。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成,其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU 加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。首先從程序存儲(chǔ)器中讀出指令,送指令寄存器保存,然后送至指令譯碼器進(jìn)行譯碼,譯碼結(jié)果送定時(shí)控制邏輯電路,由定時(shí)控制邏輯產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào),再送到單片機(jī)的各個(gè)部件去進(jìn)行相應(yīng)的操作。 這種結(jié)構(gòu)對(duì)于單片機(jī)面向控制的實(shí)際應(yīng)用極為方便 ,有利 .在 8051/8751 彈片擊中 ,不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及眾多的特殊功能寄存器 ,而且還具有極強(qiáng)的外存儲(chǔ)器的擴(kuò)展能力 ,尋址能力分別可達(dá) 64KB,尋址和操作簡(jiǎn)單方便 .MCS51 的存儲(chǔ)器空間可劃分為如下幾類 : 1. 程序存儲(chǔ)器 單片機(jī)系統(tǒng)之所以能夠按照一定的次序進(jìn)行工作 ,主要是程序存儲(chǔ)器中存放了經(jīng)調(diào)試正確的應(yīng)用程序和表格之類的固定常 數(shù)。 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有 128 個(gè)字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM,作為用戶的數(shù)據(jù)寄存器 ,它能滿足大多數(shù)控制型應(yīng)用場(chǎng)合的需要 ,用作處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)緩沖器 。 3. 特殊功能寄存器 (SFRSpecial Function Register) 特 殊功能寄存器反映了 MCS51 單片機(jī)的狀態(tài) ,實(shí)際上是 MCS51 單片機(jī)各功能部件的狀態(tài)及控制寄存器 .SFR 綜合的 ,實(shí)際的反應(yīng)了整個(gè)單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)及工作方式 .SFR實(shí)質(zhì)上是一些具有特殊功能的片內(nèi) RAM單元 ,字節(jié)地址范圍為 21個(gè) ,離散的分布在該區(qū)域中 ,其中 ]有些 SFR 還可以進(jìn)行位尋址 .128 個(gè)字節(jié)的 SFR 塊中僅有 21 個(gè)字節(jié)是由定義的 .對(duì)于尚未定義的字節(jié)地址單元 ,用戶不能作寄存器使用 ,若訪問(wèn)沒(méi)有定義的單元 ,則將得到一個(gè)不確定的隨機(jī)數(shù) . 并行 I/O口 MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè)雙向的 8 位并行 I/O 端口( Port),分別記作 P0P3,共有 32 根口線,各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器所組成。 P0 口是雙向 8 位三態(tài) I/O 口,此口為地址總線(低 8 位)及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口,可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P1 口、 P2 口、 P3 口各 I/O 口線片內(nèi)均有固定的上拉電阻,當(dāng)這 3個(gè)準(zhǔn)雙向 I/O 口做輸入口使用時(shí),要向該口先寫“ 1”,另外準(zhǔn)雙向 I/O 口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài),故稱為雙向三態(tài) I/O 口。 CPU 發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類,一類用于片內(nèi)對(duì)各個(gè)功能部件的控制,這列信號(hào)很多。 1.智能儀表 用單片機(jī)系統(tǒng)取代老式的測(cè)量、控制儀表,實(shí)現(xiàn)從模擬儀表 向數(shù)字化、智能化儀表的轉(zhuǎn)化,如各種溫度儀表、壓力儀表、流量?jī)x表、電能計(jì)量?jī)x表等。 5.機(jī)電產(chǎn)品 應(yīng)用單片機(jī)檢測(cè)、控制傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品,使傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,控制智能化,提高了機(jī)電產(chǎn)品的可靠性,增強(qiáng)了產(chǎn)品的功能。 上電復(fù)位:上電復(fù)位電路是 — 種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路,只要在 RST 復(fù)位引腳接一個(gè)電容到 VCC,接一個(gè)電阻到地就可以了。只要 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。本文用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。按鍵閉合過(guò)程在相應(yīng)的 I/O 端口形成一個(gè)負(fù)脈沖。本文采用的是獨(dú)立式按鍵,直接用I/O 口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路,每個(gè)按鍵占用一條 I/O 口線,每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)產(chǎn)生互相影響。 口表示時(shí)間表的切換,程序默認(rèn)為日常時(shí)間表,當(dāng)按下該開(kāi)關(guān),使輸入為低電平時(shí),表示當(dāng)前執(zhí)行的是考試時(shí)間表,并有綠發(fā)光二極管顯示。打鈴一定時(shí)間,標(biāo)志位置 0, 輸出低電平,繼電器打開(kāi),電鈴?fù)V构ぷ?。有了紅綠兩發(fā)光二極管表示, 就可以明顯看出當(dāng)前執(zhí)行的是何種時(shí)間表,不會(huì)混淆。本文用到的 6 個(gè)數(shù)碼管均是共陰極的。本文的 6 個(gè)數(shù)碼管均采用動(dòng)態(tài)顯示方式,顯示當(dāng)前的時(shí)間。第 914 位數(shù)據(jù)輸出后 ,控制 244 芯片的單片機(jī)的 口置為高電平, 244 芯片選通。通過(guò)變壓器變壓,使得220V 電壓變?yōu)?5 V,在通過(guò)橋式整流,電容的濾波作用,穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓作用,可輸出 5V 的穩(wěn)定電壓。如果 MCS51 采用的 12MHz 晶體,則計(jì)數(shù)頻率為 1MHz,即每過(guò) 1us 的時(shí)間計(jì)數(shù)器加 1。 TLX 低 5 位溢出則向 THX 進(jìn)位, THX 計(jì)數(shù)溢出則置位 TCON 中的溢出標(biāo)志位 TFX. 初始化 是否按時(shí)間表切換鍵 切換時(shí)間表 查詢功能移位鍵 調(diào)整時(shí)間 是否與時(shí)間表時(shí)間匹配 調(diào)用打鈴子程序 是 否 是 否 13 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作于方式 1,為 16 位的計(jì)數(shù)器。這樣,計(jì)數(shù)溢出 20 次即可得到時(shí)鐘的最小計(jì)時(shí)單位:秒。要求每滿 1秒,則“秒”單元中的內(nèi)容加 1;“秒”單元滿 60,則“分”單元中的內(nèi)容加 1;“分”單元滿 60,則“時(shí)”單元中的內(nèi)容加 1;“時(shí)”單元滿 24,則將時(shí)、分、秒的內(nèi)容全部清零。 在整個(gè)系統(tǒng)中,在單片機(jī)的 30H、 31H 和 32H 中存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)間的小時(shí)、分鐘和秒。按下數(shù)字“ +” 鍵和數(shù)字“ ”鍵可在當(dāng)前校對(duì)的數(shù)字上相應(yīng)加上 1 或者減去 1。 顯示數(shù)據(jù)時(shí),先把要顯示的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖區(qū) SBUF 中,再?gòu)?SBUF 中顯示。接收器是雙緩沖的,以避免在接收下一幀數(shù)據(jù)之前, CPU 未能及時(shí)響應(yīng)接收器的中斷,沒(méi)有把上一幀數(shù)據(jù)讀走,而產(chǎn)生兩幀數(shù)據(jù)重疊的問(wèn)題。它具有一個(gè)走時(shí)精確的實(shí)時(shí)鐘,可以任意設(shè)置時(shí)間,可以控 15 制時(shí)間表的轉(zhuǎn)換,時(shí)鐘的顯示功能等。同時(shí)又?jǐn)U大了單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。此次的 交通燈 設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ),我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己,使自己適應(yīng)于以后的競(jìng)爭(zhēng), 同時(shí),本次設(shè)計(jì)我能夠完成,總的感受有以下幾方面: 鞏固了課本上的知識(shí)。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 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