基于單片機(jī)的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-12 09:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輸入引腳的脈沖信號，則它是計(jì)數(shù)器。 8051 的 T/C 時(shí)加一計(jì)數(shù)的。定時(shí)器實(shí)際上也是工作在技術(shù)方式下的，只不過對固定頻率的脈沖計(jì)數(shù)；由于脈沖周期固定，由計(jì)數(shù)值可以計(jì)算出時(shí)間，有定時(shí)功能。 當(dāng) T/C 工作 在定時(shí)器時(shí)，對振蕩源 12 分頻的脈沖計(jì)數(shù)，即每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)值加一，頻率加 =fosc/12。晶振為 6MHz，計(jì)數(shù)頻率 =500KHz，每 2Us 計(jì)數(shù)加一。 9 當(dāng) T/C 工作在計(jì)數(shù)器時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來自外部脈沖輸入引腳 T0 或 T1。當(dāng) T0或 T1 腳上負(fù)跳變需 2個(gè)機(jī)器周期，即 24 個(gè)振蕩周期。所以 T0或 T1腳輸入的計(jì)數(shù)外部脈沖的最高頻率為 fosc/12。當(dāng)晶振為 12MHz 時(shí)，最高技術(shù)頻率為 500KHz，高于此頻率將計(jì)數(shù)出錯(cuò) 。 顯示方案 本課程采用的是 LCD 液晶顯示屏來顯示時(shí)間。液晶是一種既有液體流動(dòng)性，又有光特性的有機(jī)化合 物。它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場的影響。利用這一特點(diǎn)，便可做城電場控制的七段數(shù)碼顯示器件。 下圖 2為 LCD 液晶顯示屏。 rslcdena b c d e f g hD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L 圖 2 LCD 液晶顯示屏 1602 在單片機(jī)系統(tǒng)中 作為 液晶顯示器輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷 新新亮點(diǎn)。 因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 2 體積小、重量輕 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 3 功耗低 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 10 時(shí)鐘電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的 12MHz 的方波信號 ,可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定 .不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。本設(shè)計(jì)采用石英晶體產(chǎn)生 11..0592MHZ 的時(shí)鐘。 時(shí)間計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器 ,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成 ,秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器 ,分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器。如圖 3。 圖 3 復(fù)位電路 當(dāng)上電時(shí)，電源對電容充電，對單片機(jī)復(fù)位，當(dāng)死機(jī)時(shí)按復(fù)位開關(guān)，使單片機(jī)從 00H 開始執(zhí)行程序。電路如圖 4。 圖 4 上電與按鈕復(fù)位電路 11 三、軟件設(shè)計(jì) 數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)中主要使用定時(shí)器 T0 中斷 ET0，利用 ET0 中斷進(jìn)行計(jì)時(shí)時(shí)間的自增，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。 AT89S51 有兩個(gè)通用定時(shí) /計(jì)數(shù)器。兩者均可配置為定時(shí)器或事件計(jì)數(shù)器。另外增加了定時(shí)器 T0/T1,溢出時(shí) T0/T1 腳自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的功能選項(xiàng)。用作“定時(shí)器”功能時(shí)，每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周期，寄存器值加 1。用作“計(jì)數(shù)器”功能時(shí)，寄存器在對應(yīng)的外部輸入管腳 T0/T1 上每發(fā)生一次 1 到 0 的跳變時(shí)加 1。使用該功能時(shí)，外部輸入每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次。 本課題采用 C 語言做為軟件，采用循環(huán)掃描的方式點(diǎn)亮 LCD的日期、時(shí)期發(fā)光數(shù)碼管，調(diào)用一秒的中斷子程序使之達(dá)到正確的時(shí)間走時(shí)，通過 P0 口控制各個(gè)發(fā)光數(shù)碼管的數(shù)字（ 0— 9）。 軟件結(jié)構(gòu)圖如下圖 5。 圖 5 軟件結(jié)構(gòu)圖 12 四、仿真原理圖 本設(shè)計(jì)先利用 Keil C51 uVision2 編譯 C程序，然后用 Proteus 軟件畫出電路原理圖，將工程文件 .Hex 加載到 AT89S51 中運(yùn)行，得到仿真圖，驗(yàn)證其原理圖和 C程序的準(zhǔn)確性。仿真圖 如下圖 6。 k e yk u pk d o wnrslcdenfghrslc d e nk e yk u pk d o wnedcbaa b c d e f g hX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 LR12 2 0R22 2 0R32 2 0R42 2 0R52 2 0 圖 6 整體仿真圖 五、系統(tǒng)測試 硬件測試 該數(shù)字鐘的電路系統(tǒng)較大，對于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯(cuò)誤，則會(huì)對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會(huì)刺破帶有封皮的導(dǎo)線，使電路造成短路現(xiàn)象 。 另外，買來的元器件要先進(jìn)行檢測，如果有壞的器件要進(jìn)行更換，還有就是要注 間元器件的正確放置與安裝以及布線的合理，便于成品電路的檢測與維護(hù)。 在本數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題，其實(shí)只要認(rèn)真思考很多功能都是可以避免的，電路做成后， LCD有顯示，但是不能正常計(jì)時(shí)走鐘通過檢測，查出單片機(jī) AT89S51 的 31 腳 EA 引腳 沒有接 5V 的電源作為高電平（因?yàn)樵撓到y(tǒng)中沒有擴(kuò)展外部程序存儲器，故電路通電工作后，其內(nèi)部程序執(zhí) 13 行應(yīng)該從內(nèi)部程序存儲單元開始，也即 EA 引腳要接高電平。 通常引腳懸空也可看成是接高電平，但是本次設(shè)計(jì)中選的用芯片 AT89S51內(nèi)部采用的是 CMOS 結(jié)構(gòu)，不能 將懸空等同為接高電平，而必須接 5V的電源作為高電平才能正常工作），用導(dǎo)線將 31 腳接到電源，問題就得到解決了。 軟件測試 數(shù)字鐘的功能雖然比較少，但是程序也較為復(fù)雜，特別對于初學(xué)者的我來說更是如此 ,所以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對較多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。 在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題是燒入程序后， LCD 管能顯示，也能走鐘，但時(shí)間明顯跳動(dòng)很快，時(shí)，是由于從“秒”、“時(shí)”
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