【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 egfG N Dab符 號(hào) 和 引 腳R 8abcdefgd p共 陰 極R 8abcdefgd p+ 5 V共 陽 極圖 26 數(shù)碼管引腳圖 圖 27 數(shù)碼管的共陰和共陽接法 顯示電路原理圖在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I/O 接口電路很多，這里采用串并轉(zhuǎn)換電路 74LS164，單片機(jī)串行口方式 0 為移位寄存器方式，外接 6 片 74LS164 作為 6 位 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口。74LS164 為 TTL 單向 8 位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中A、B（第 2 腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2 個(gè)引腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。T（第 8 腳）為時(shí)鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD 端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到 T 端時(shí)，移位寄存器移一位， 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖過后，8 位二進(jìn)制數(shù)全部移入 74LS164 中。R（第 9 腳）為復(fù)位端，當(dāng) R=0 時(shí)，移位寄存器各位復(fù) 0，只有當(dāng) R=1 時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。Q1…Q8（第 36 和 1013 引腳）并行輸出端分別接LED 顯示器的 hga 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。在給出了 8 個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入 74LS164 的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，再來一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出 [7]。 顯示電路原理圖如圖28所示?；趩纹瑱C(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì) 10 1 95P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 62 0V s s2 1V c c3 0V c cG N DV c cABC L K/ C RG N D1 412892 22 32 42 52 62 72 82 9V c cP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7E AA L EP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0V c c4 * 4 . 7 kV c c4 * 4 . 7 kabcdefgd pabcdefgd pc 1c 2c 3c 4c 1c 2V c cQ 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 5 Q 6P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 7R X D / P 3 . 0T X D / P 3 . 1I N T 0 / P 3 . 2I N T 1 / P 3 . 3T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5W R / P 3 . 6R D / P 3 . 7X T A L 1X T A L 2123467891 01 11 21 31 41 51 61 71 83 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0圖 28 顯示電路 鍵盤電路計(jì)時(shí)器需要用到按鍵對(duì)其控制，如調(diào)整時(shí)間、設(shè)置鬧鐘時(shí)間等。本次設(shè)計(jì)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器是一個(gè)既可以進(jìn)行正常執(zhí)行時(shí)鐘功能又能作為秒表進(jìn)行倒計(jì)時(shí)操作的計(jì)時(shí)裝置，鍵盤的功能主要是秒表和時(shí)鐘功能的切換、調(diào)整時(shí)間、設(shè)定時(shí)間。用四個(gè)按鍵就可以滿足要求。單片機(jī)使用的鍵盤可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種，獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機(jī)的 I/O 口連接，即每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，接口簡(jiǎn)單，對(duì)鍵盤數(shù)目不多的設(shè)計(jì)可用這種鍵盤。矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤，鍵盤上的鍵按行列組成矩陣，在行列的交點(diǎn)上都對(duì)應(yīng)有一個(gè)鍵，故鍵的數(shù)目較多 [8]。矩陣式鍵盤還有專用的鍵盤接口芯片，其可以完成鍵盤的掃描、鍵的識(shí)別、產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼以及排除多鍵、串鍵和去抖動(dòng)等功能，鍵盤接口芯片可以與單片機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)出很好的鍵盤，在需要很多鍵盤的設(shè)計(jì)中應(yīng)用該種鍵盤比較好。本設(shè)計(jì)中用到的四個(gè)按鍵，可采用獨(dú)立鍵盤實(shí)現(xiàn)。四個(gè)按鍵分別獨(dú)立與單片機(jī)的I/O 口相接，由于對(duì)單片機(jī)正常工作時(shí)其口線輸入一般為高電平較好，則可以設(shè)計(jì)按鍵電路使按鍵不按下時(shí)輸入單片機(jī) I/O 口的數(shù)據(jù)是高電平，按鍵按下時(shí)輸入的是低電平，即在鍵盤電路中低電平有效。當(dāng)有鍵按下時(shí)輸入單片機(jī)一個(gè)低電平單片機(jī)處理，沒有鍵按下時(shí)單片機(jī)正常工作。圖 29 是本設(shè)計(jì)的鍵盤電路。 是單片機(jī)的 I/O口，S1 到 S4 是四個(gè)獨(dú)立按鍵。XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （1）S1：秒表和時(shí)鐘功能切換鍵。（2）S2：校準(zhǔn)時(shí)間鍵，校準(zhǔn)后的確認(rèn)鍵，在復(fù)位后的待機(jī)狀態(tài)下，用于啟 動(dòng)設(shè)定時(shí)間參數(shù)。（3）S3：校準(zhǔn)時(shí)間時(shí)，用于對(duì)時(shí)位、分位、秒位進(jìn)行+1 操作。（4）S4：定時(shí)確認(rèn)鍵，用來確定鬧鐘設(shè)定的時(shí)間。或是作為秒表使用時(shí)的啟動(dòng)、暫停和復(fù)位鍵。5P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6672 0 V s sV c c2 1V c c3 0E AV c c123 45S 1S 2S 3S 41234P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3R P 5A T 8 9 S 5 1圖 29 鍵盤電路 鬧鈴電路鬧鈴是時(shí)鐘的一個(gè)重要功能，其響鈴時(shí)可用蜂鳴器和揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)，為了使其響鈴效果更好這里采用揚(yáng)聲器播放音樂來實(shí)現(xiàn)其鬧鈴功能。要使揚(yáng)聲器能在整點(diǎn)報(bào)時(shí)必須要有音頻放大器來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器才能工作。在這里采用LM386音頻放大器 [9]。LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端電壓為電源電壓的一半，在5V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。引腳圖如圖210所示。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端；對(duì)增益要求不高時(shí)可以去掉不接，此時(shí)的增益內(nèi)置為20。使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取5~47μF。工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半，在器件上電、掉電時(shí)的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致，工作穩(wěn)定后，該管腳電壓值約等于電源電壓的一半。增大這個(gè)電容的容量，能減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度，可有效抑制噪聲 [10]。它的電子特性如下：，約為4mA，可用于電池供電； 基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì) 12 ：4~12V或5~18V 。LM3861 和LM3863的電源電壓為4~12V，LM3864的電源電壓為 5~18V； ； ：20~200； ； 在這里的采用增益為20的電路，輸出端接內(nèi)阻為8歐姆的揚(yáng)聲器，則報(bào)時(shí)器的連接圖如圖211所示。G A I TI N P U TI N P U TG N DG A I NB Y P A S SV c cO U T P U T12345678L M 3 8 6圖210 LM386的引腳圖1 0 K1 0 K32478165L M 3 8 60 . 0 0 4 7 u F4 7 u FM I C R O+ 5 VP 3 . 7圖211 鬧鈴電路第 3 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)二部分，上一章已經(jīng)對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，本章將根據(jù)系統(tǒng)硬件電路和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件。軟件也可模塊化設(shè)計(jì)，將軟件系統(tǒng)分為主程序和幾個(gè)子程序設(shè)計(jì)即主程序、中斷子程序、XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 X5045 初始化子程序、DS1302 初始化子程序、鍵盤設(shè)定時(shí)間子程序、顯示子程序，本章主要對(duì)各程序設(shè)計(jì)流程圖并簡(jiǎn)單介紹各程序的原理。語言編程采用匯編語言，系統(tǒng)的匯編語言程序?qū)⒃诟戒浿薪o出。 主程序流程圖 程序的執(zhí)行是從主程序開始的，主程序是軟件設(shè)計(jì)的總體框架，因此主程序流程圖的設(shè)計(jì)決定了程序編寫的好壞。主程序的功能主要是讀 DS1302 的時(shí)間將時(shí)間數(shù)據(jù)送到 LED 顯示，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，將引發(fā)外部中斷，程序會(huì)調(diào)用相應(yīng)的中斷子程序。如當(dāng) S1 按下時(shí)，計(jì)時(shí)器由時(shí)鐘模式轉(zhuǎn)換到秒表計(jì)時(shí)模式，此時(shí)會(huì)調(diào)用秒表計(jì)時(shí)中斷子程序執(zhí)行秒表計(jì)時(shí)功能，在 LED 上將顯示秒表時(shí)間；當(dāng)按鍵 S1 未被按下或被再次按下時(shí)為時(shí)鐘工作模式，將調(diào)用時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序并執(zhí)行與其相關(guān)的子程序，在 LED 上將顯示時(shí)鐘時(shí)間并進(jìn)行校時(shí)、定時(shí)功能。其流程圖如圖 31 所示。開 始初 始 化S 1 是否按下？讀D S 1 3 0 2 的時(shí)間YN運(yùn) 行秒 表計(jì) 時(shí)程 序運(yùn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)程序調(diào)用秒表計(jì)時(shí)顯示子程序調(diào)用時(shí)鐘顯示子程序圖 31 主程序流程圖 讀 DS1302 子程序流程圖本節(jié)的主要功能是讀取 DS1302 的數(shù)據(jù) [11]，其流程圖如圖 32 所示。基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì) 14 顯示程序流程圖在從 DS1302 讀出時(shí)間后要在 LED 上顯示，本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘初值設(shè)計(jì)為 12 點(diǎn) 00 分 00秒，秒表初值定為 00 分 00 秒 00，采用 LED 動(dòng)態(tài)顯示，其流程圖如 33 所示：取 時(shí)間 低位顯 示開 始初 始 化取時(shí)間高 位顯 示顯示完？顯 示NY返 回開 始秒 地 址 送 R0設(shè) 置 長(zhǎng) 度地 址 寫 入 DS1302讀 DS1302時(shí) 間 存 相 應(yīng) 單 元地 址 指 針 加 1秒 、 分 、 時(shí)讀 完 ？返 回 YN圖 32 讀 DS1302 時(shí)間子程序流程圖 圖 33 顯示程序流程圖 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖 當(dāng)按鍵 S1 按下時(shí) 引腳處有低電平脈沖，計(jì)時(shí)器進(jìn)入秒表計(jì)時(shí)功能，調(diào)用秒表計(jì)時(shí)子程序，其程序流程圖如 34 所示 [12]： 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖當(dāng)按鍵 S1 未被按下或被再次按下時(shí)，該計(jì)時(shí)器將執(zhí)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能，其流程圖如XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 下圖 35 所示：運(yùn)行秒表計(jì)時(shí)百分秒位+ 11 秒到？秒位+ 1 ；百分秒位清零6 0 秒到？分位 + 1 ； 秒位清零1 0 0 分鐘到？分 位清 零返 回YNYNYN運(yùn)行時(shí)鐘計(jì)時(shí)秒位+ 16 0 秒到 ？分位+ 1秒位清零6 0 分到？小 時(shí)+ 1分位 清零2 4 時(shí) 到？時(shí)位 清零返 回YNNYNY圖 34 秒表計(jì)時(shí)子程序流程圖 圖 35 時(shí)鐘計(jì)時(shí)子程序流程圖 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖定時(shí)間子程序的主要功能是通過鍵盤掃描判斷是否有校時(shí)或定時(shí)鍵按下，從而進(jìn)行校時(shí)或定時(shí)。其流程圖如圖36所示。調(diào)時(shí)子程序流程圖如圖37所示 ： 基于單片機(jī)的秒表/時(shí)鐘計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì) 16 中 斷子 程序S 2 按下？YNYNS 4 按下？調(diào)用調(diào)時(shí)子程序調(diào)用定時(shí)子程序返 回按S 4 確認(rèn)按S 2 確認(rèn)圖36 設(shè)定時(shí)間子程序流程圖中斷服務(wù)子程序分位調(diào)整？分 位 加 11 小時(shí)到？分 位 清 零小 時(shí) 位 清 零小 時(shí)位 調(diào)整？小 時(shí) 位 加 12 4 小時(shí)到？返 回NYYYNNYN圖 37 調(diào)時(shí)/定時(shí)子程序流程圖XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 時(shí)鐘鬧鈴子程序流程圖 時(shí)鐘的鬧鈴功能是通過此程序來實(shí)現(xiàn)的。定時(shí)后將定時(shí)時(shí)間送緩沖單元暫存，然后將它的時(shí)、分、秒分別與時(shí)鐘時(shí)間的時(shí)、分、秒進(jìn)行比較，若比較結(jié)果都相等，則鬧鈴響，否則返回繼續(xù)比較，直至完全相等鬧鈴響。返 回設(shè)置定時(shí)時(shí)間存暫存器時(shí) 鐘時(shí)間與定 時(shí)時(shí)間比較