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正文內(nèi)容

數(shù)字鐘帶秒表程序畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2025-07-25 15:08 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 單片機(jī)正常工作。10k 的電阻是為了在手動復(fù)位時,防止電源正負(fù)端短路,起到保護(hù)和限制電流作用。 液晶顯示電路圖 液晶顯示電路通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度,從而達(dá)到合適的背光燈對比度。 16 管腳接三極管然后 B 端接 P2^6,C 端接地。當(dāng) P2^6 端接入為低電平此時三極管導(dǎo)通使背光燈亮,反之則滅,從而通過定時實(shí)現(xiàn)了背光燈節(jié)能功能。 DS18B20測溫電路圖 DS18B20 測溫電路DS18B20 測溫原理:DS18B20 通過一種片上溫度測量技術(shù)來測量溫度。DS18B20 內(nèi)部有兩個不同溫度系數(shù)的振蕩器。低溫度系數(shù)的振蕩器輸出的脈沖始終在高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期內(nèi)計(jì)數(shù),即用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期,內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來得到溫度值。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于55℃的一個值。如果計(jì)數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá) 0,則溫度寄存器(同樣被預(yù)置到55℃)的值增加,表明所測溫度大于55℃ 。同中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11時,計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個值,這個值由斜坡式累加器電路確定,斜坡式累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開始計(jì)數(shù)直到 0,如果門周期仍未結(jié)束,將重復(fù)這一過程。斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性,以在測溫時獲得比較高的分辨率。這是通過改變計(jì)數(shù)器對溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來實(shí)現(xiàn)的。因此,要想獲得所需的分辨率,必須同時知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。圖 溫度測量電路的方框圖 鍵盤電路模塊本系統(tǒng)的按鍵電路如圖 所示,當(dāng)按鍵按下則 I/O 口接入低電平來驅(qū)動單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能。設(shè)計(jì)按鍵的功能:屏幕切換功能、模式選擇功能、時間設(shè)置功能、鬧鐘設(shè)置功能、秒表控制功能、背光燈設(shè)置功能。圖 按鍵電路中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)12 系統(tǒng)硬件實(shí)物圖硬件電路板利用 Protel se99 進(jìn)行對原理圖的設(shè)計(jì)然后制成 PCB 板如圖 圖 系統(tǒng)實(shí)物圖中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)134 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) C51語言及其特點(diǎn)C51 語言有比較好的性能,它具有較好的可讀性,結(jié)構(gòu)簡單,控制方便。用它開發(fā)可以減小開放的周期,提高開放的效率和代碼的可讀性。本系統(tǒng)采用 C 語言編寫。 整體程序框圖系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)六部分功能:時鐘部分實(shí)現(xiàn)年、月、日、時、分、秒、星期顯示和設(shè)置、鬧鐘功能、秒表功能、液晶背光燈延時節(jié)能功能;溫度測量部分實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度測量及顯示;鍵盤部分主要為模式選擇功能;功能整體程序流程框圖如圖5. 1所示:中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)14圖 整體程序框圖 系統(tǒng)程序流程圖整個系統(tǒng)程序主要包括:;2. 時鐘設(shè)置程序; 3. 鬧鐘程序;;;;。(1) 模式切換程序主要實(shí)現(xiàn)各功能模式的選擇從而實(shí)現(xiàn)各功能,流程圖如圖:開始變量 、 中斷 、 液晶 、 時鐘和函數(shù)聲明初始化按鍵掃描S 3 按下背光燈打開進(jìn)入功能模式選擇界面S 4 按下鍵盤掃描S 2 按下模式選擇左移模式選擇右移S 3 按下S 4 是否按下否時間設(shè)置日期設(shè)置鬧鐘設(shè)置秒表功能溫度測試背光燈設(shè)置退回主界面是Modle1Modle1Modle1Modle1Modle1Modle1Modle1時間 、 日期 、 鬧鐘 、 背光燈時間設(shè)置顯示 ; 溫度顯示 ; 秒表功能顯示中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15圖 模式切換程序流程圖(2)時間設(shè)置程序可以實(shí)現(xiàn)時鐘的年、月、日、時、分、秒、星期的設(shè)置和寫入DS1302 芯片,程序流程圖如圖 (時間的設(shè)置)和圖 (日期設(shè)置):判斷是否 S 4 按下MODLE1判斷 i d 大小I d + +時調(diào)整位 分調(diào)整位I d = 7秒調(diào)整位I d = 6 I d = 8鍵盤掃描寫入 D S 1 3 0 2時 、 分 、 秒的顯示圖 時間設(shè)置程序流程圖中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)16圖 日期設(shè)置程序流程圖中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)17(3)鬧鐘設(shè)置程序?qū)崿F(xiàn)對鬧鐘的開和關(guān)設(shè)置、鬧鐘設(shè)定功能。程序流程圖如圖 :圖 鬧鐘設(shè)置程序流程圖中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)18(4)液晶背光燈延時程序?qū)崿F(xiàn)控制液晶背光燈打開的時間從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果,程序流程圖如圖 :圖 背光燈延時程序流程圖(5)秒表程序主要實(shí)現(xiàn)秒表的開、暫停和清零效果,程序流程圖如圖 :圖 秒表程序流程圖(6) 溫度測量子程序流程中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)19溫度傳感器程序主要包括讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序。讀出溫度子程序:程序主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié),在讀出時需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn),校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序:主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令,當(dāng)采用 12 位分辨率。流程圖如圖 、圖 :發(fā) D S 1 8 B 2 0 復(fù)位命令發(fā)跳過 R O M 命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束 圖 讀出溫度子程序圖 圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 (7) 液晶顯示程序流程本系統(tǒng)采用的 LCD1602 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示,輸出穩(wěn)定,控制簡單。程序包括這幾部分:。 。;;。程序流程圖如圖 : I n i t _ L C D ( ) 初始化R e a d _ B u s y () 讀忙W r i t e _ C o m m ( u n s i g n e d c h a r l c d c o m m ) 寫指令函數(shù)結(jié)束W r i t e _ D a t a ( u n s i g n e d c h a r l c d d a t a ) 寫數(shù)據(jù)函數(shù)圖 顯示程序流程圖 中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)205 系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試過程(1)時鐘顯示調(diào)試問題現(xiàn)象:在長時間沒有使用硬件的情況下,開啟系統(tǒng)時年、月、日、時、分、秒和星期上的數(shù)字大多數(shù)是“?” ,復(fù)位后還是同種情況。故障原因分析:在長時間沒有使用硬件情況下如果一直把 3V 電池裝在系統(tǒng)硬件上會導(dǎo)致 DS1302 芯片接觸不靈。解決方法:解決方案是在不使用系統(tǒng)情況下卸掉 3V 的備用電池然后通過 5V 的電池作為系統(tǒng)的供電電源。(2)現(xiàn)象:在使用秒表功能時候,往往會出現(xiàn)較大的誤差。 故障原因分析:顯示程序或其他程序運(yùn)行需要消耗時間,在原先秒表最低位定時 秒情況下總消耗時間超過了 秒導(dǎo)致秒表精度出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。另外因?yàn)閔ex 文件生成的時候 KIEL 軟件輸出設(shè)置為 晶振,而實(shí)際系統(tǒng)使用 12HZ晶振,也導(dǎo)致出現(xiàn)誤差。 解決方法:首先對 KIEL 軟件輸出設(shè)置修改為 12hz 晶振;再者,通過多次驗(yàn)改變定時器的初始化值,從而對其他程序運(yùn)行消耗的時間進(jìn)行補(bǔ)償。(3)調(diào)試結(jié)論如果在系統(tǒng)中出現(xiàn)問題,一般應(yīng)考慮硬件故障和軟件故障。對于硬件故障,可能是接觸不良、采用非交叉線、通訊線路的芯片或者電纜損壞,此時可編制簡短的程序進(jìn)行測試,在通訊的一方發(fā)送,另一方接收,并采用示波器觀察對方發(fā)來的信號波形,如果接收不到,則是硬件已經(jīng)損壞,如果信號與期望差別較大,可能是由于系統(tǒng)的抗干擾性較差,這可以在發(fā)送和接收的兩端加入光電隔離。對于軟件故障,主要考慮軟件的容錯性。為了保證數(shù)據(jù)通信的可靠性,在需要等待對方應(yīng)答的地方,可加適當(dāng)延時。同時為防止程序出現(xiàn)異常,可適當(dāng)增大存放緩沖區(qū)字符的數(shù)組的大小。此次設(shè)計(jì)中,花時間最多的是硬件電路 PCB 板的制作和軟件程序編寫及調(diào)試過程。其中,秒表功能調(diào)試遇到精度不高問題;調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)硬件有虛焊的狀況。調(diào)試過程中學(xué)到了軟件編程和硬件搭建的很多技巧。最后該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求全部實(shí)現(xiàn)了。 調(diào)試結(jié)果(1)圖 為實(shí)時的年、月、日、時、分、秒、星期的顯示,其中 ON 或 OFF 代表中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)21鬧鐘開或關(guān)的狀態(tài)。圖 實(shí)時時間和日期的顯示(2)圖 和圖 為模式選擇模塊,模式可以向左或向右移動(按 S2 或 S3 按鍵) ,其中從左到右的模式有:時間設(shè)置模式、日期設(shè)置模式、鬧鐘設(shè)置模式、背光燈開關(guān)設(shè)置模式、溫度檢測模式、秒表模式。圖 模式選擇界面一圖 模式選擇界面二(3) 圖 為進(jìn)入時間設(shè)置模式后的界面,其中按 S4 是進(jìn)行時、分、秒設(shè)置的選擇,S2 和 S3 為時間減和加的選擇按鍵; Exit 為退出設(shè)置界面請求。中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)22圖 時間設(shè)置界面(4) 圖 為進(jìn)入日期設(shè)置模式后的界面,按 S4 是對年、月、日、星期設(shè)置位的選擇,S2 和 S3 為日期減、加的選擇按鍵, Exit 為退出界面請求。圖 日期設(shè)置界面(5) 圖 和圖 為進(jìn)入鬧鐘設(shè)置模式后進(jìn)行鬧鐘的開關(guān)設(shè)置和鬧鐘時間的定時設(shè)置;其中,S4 為定時設(shè)置的選位按鍵 ,S2 和 S3 為時間減和加的設(shè)置按鍵。圖 鬧鐘開關(guān)設(shè)置界面圖 鬧鐘定時設(shè)置界面(6) 圖 為進(jìn)入背光燈延時設(shè)置界面,其中可以通過 S2 和 S3 對延時時間進(jìn)行減或加設(shè)置。中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)23圖 背光燈延時設(shè)置界面(7) 圖 為溫度檢測和顯示的界面,實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境溫度的檢測和顯示效果。圖 環(huán)境溫度顯示界面(8) 圖 為秒表功能界面,其中,S2 為秒表打開按鍵,S3 為暫停按鍵,S1 為清零按鍵,S4 為退出界面按鍵。圖 秒表功能界面 中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)246 總結(jié)本系統(tǒng)的硬件電路主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路及鍵盤輸入電路、溫度測量電路、時鐘芯片電路、LCD1602 液晶顯示電路等模塊組成,通過 C 語言對系統(tǒng)進(jìn)行編程,體現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的實(shí)時性和靈活性。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一下多種功能:(1)實(shí)現(xiàn)年、月、日、時、分、秒、星期顯示且有時間、日期和星期的設(shè)置;(2)實(shí)現(xiàn)鬧鐘設(shè)置功能和秒表功能;(3)實(shí)現(xiàn)液晶背光燈延時控制從而達(dá)到節(jié)能效果、按鍵聲效果和屏幕切換功能;(4)實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度檢測和顯示功能。 本次設(shè)計(jì)還有一些地方可以改進(jìn):(1) 供電電源改成 5V 電池在生活中,不可能使用 5V 電源箱來作為硬件的供電電源,所以電源應(yīng)該作出改變使系統(tǒng)具備安全,簡單,容易攜帶等優(yōu)點(diǎn)。(2) 應(yīng)該在本設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)報時功能本次設(shè)計(jì)在基本功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,能實(shí)現(xiàn)時鐘整點(diǎn)報時功能,這樣可以使時鐘功能體現(xiàn)的更全面。(3) 可以增加一個無線操控鬧鐘開關(guān)控制本設(shè)計(jì)可以加一個功能:通過無線模塊實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)非接觸止鬧功能,這樣可以給設(shè)計(jì)增加一個新穎性和實(shí)用性。中國計(jì)量學(xué)院現(xiàn)代科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)257 參考文獻(xiàn)[1] 王云濤,[J]. 山東電力高等專科學(xué)報 ,2022, 4 (8):7172.[2] 劉長勇 ,葉希梅.《基于 DS18B20 的溫度測量裝置的設(shè)計(jì)》.魯東大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2022,25(3):225—228。[3] 林軍, 8031 單片機(jī)控制的數(shù)字鐘[J]. 湖北商業(yè)高等專科學(xué)報 ,2022, 27 (2):4044.[4] 刑小杰.《單片機(jī)電子時鐘設(shè)計(jì)》.沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器工程系 ,:6466.[5] 王振中.《現(xiàn)代單片機(jī)技術(shù)的進(jìn)展》.今日科技 .[6] 鄒顯圣. 《基于 AT89C51 單片機(jī)數(shù)字時鐘的研究》 . 2022 年 9 22 卷第 5 期[7] 王紅軍,[J]. 電腦編程技巧與維護(hù) ,1997,(4):2025.[8] 趙琳 王璐 《基于單片機(jī)的時鐘校時系統(tǒng)設(shè)計(jì) 》..[9] 易麗華 ,黃 俊. 《基于 AT89C51 單片機(jī)與 DS18B20 的溫度測量系統(tǒng)》 5 期. 第9 卷.[10] 畢維峰.《單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展方向》.吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院,吉林長春 (2022) 04—0067—02.[11] 沙占友 .《智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢 》.電子技術(shù)應(yīng)用 , Application of Electronic 年 05 期.[12] 嚴(yán)蕓.《淺談溫度傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展 》.大眾科技 , Popular Science amp。 年 05 期.[13] F. 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