【正文】 時鐘發(fā)生器，但此方案硬件復雜，穩(wěn)定性低，且不易控制。若為了提高工作速度、精度、減少軟件的工作量、提高可靠性，也可以采用硬件來完成。 軟、硬件功能的劃分系統(tǒng)的軟件與硬件的設計是緊密聯(lián)系在一起的，在某場合硬件和軟件具有一定的互換性。 器件選擇應用系統(tǒng)除單片機以外，系統(tǒng)通常還有傳感器、模擬電路、輸入輸出設備。另一方面為提高經(jīng)濟效率，縮短研制周期，最好選用最熟悉的機種和器件。 機型選擇機型選擇的出發(fā)點及依據(jù)，可根據(jù)市場情況，選擇成熟、穩(wěn)定、貨源充足的機型產(chǎn)品。 確定技術指標在開始設計前，必需明確應用系統(tǒng)的功能和技術要求，綜合考慮系統(tǒng)的先進性、可靠性、可維護性、成本及經(jīng)濟效益等。方案：采用AT89C51單片機來實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。時鐘控制就是利用鍵盤輸入一個時設定的時間值，再經(jīng)過程序中的比較判斷程序來控制時鐘走。另一方面通過本論文可以了解電子打鈴打鈴器的時鐘走時、顯示、定時器等的工作方式以及時鐘控制打鈴編程方法。電子打鈴課題設計著重于實踐和動手能力的培養(yǎng)，通過閱讀并學習本論文可以大概了解單片機的發(fā)展及其工作方法，了解匯編語言，掌握一定的ＭＣＳ—５１單片機知以及用指令編程方法和技巧。由于它的應用領域廣，技術要求各不相同，因此應用系統(tǒng)的硬件設計是多樣化的，但總設計方法和研制步驟相同。設計電子打鈴的最終目的是能把它應用到實際中去。如今，在這塊領域里，還沒有一家公司有成熟的產(chǎn)品，也沒有標準的操作系統(tǒng)，更沒有一個可以主導市場的壟斷者。如今單片機系統(tǒng)的應用越來越廣泛，那么單片機系統(tǒng)應用緣何能在近年來的信息技術應用中脫穎而出，成為眾多商家角逐的對象。因此它是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。畢 業(yè) 論 文1 引言單片機系統(tǒng)被定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。實際上單片機系統(tǒng)是計算機的一種應用形式，是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結(jié)合后的產(chǎn)物，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點。特別適合于要求實時的和多任務的系統(tǒng)。其實原因很簡單，因為這里面蘊藏著巨大的市場，巨大的商業(yè)利益，單就電視應用而言，目前全球有2億多有線電視用戶，中國也有8000多萬戶，而且每年還在以600萬的速度遞增。在這種局勢下，雖然競爭將異常劇烈，但突圍的可能性也較大，只要能夠培養(yǎng)出自己的技術能力和市場開拓能力，是有可能取得巨大成功的。如學校的作息時鐘打鈴，車站的日期時間顯示，實時控制系統(tǒng)以及儀器儀表，家用電器等各個領域。本論文主要介紹一下電子打鈴的設計過程與方法，以及在單片機系統(tǒng)上的調(diào)試方法。能用ＭＣＳ—５１單片機指令編制出一些實用的小程序。時鐘走時是利用定時器計數(shù)進行的，顯示由鍵盤顯示接口電路與五個數(shù)碼顯示組成，利用可實現(xiàn)對鍵盤、顯示器的自動掃描并且可以減輕對ＣＰＵ的負擔，具有顯示穩(wěn)定、程序簡單、不會出現(xiàn)誤動作的特點。2 總體方案論證此系統(tǒng)硬件簡潔，將復雜的硬件功能用軟件實現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，能很好地滿足本題的基本要求和擴展要求簡潔、靈活、可擴展性好，能完全達到設計要求，故采用這種方案。再參考國內(nèi)外同類產(chǎn)品的資料，提出合理可行的技術指標，以達到最高的性價比。同時還應根據(jù)應用系統(tǒng)的要求考慮所選的單片機應具有很高的性價比。采用性能優(yōu)良的單片機開發(fā)工具也很能加快系統(tǒng)的研制過程。這些部件的選擇應符合系統(tǒng)的精度、速度和可靠性等方面的要求。為了降低成本、簡化硬件結(jié)構，某些功能可由軟件來完成。總之，硬件、軟件兩者是相輔相成的，可根據(jù)實際應用情況來合理選擇。該芯片可以進行時分秒的計數(shù)，可編程接口，還具有報警功能和掉電保存功能，并且可以對其方便的進行程序控制，完全能滿足題目的要求。方案一：采用數(shù)碼管顯示。液晶顯示功耗低，輕便防震。鬧鈴響采用帶音樂芯片的揚聲器，為實現(xiàn)題目中接觸止鬧功能，我們可以采用觸發(fā)開關控制鬧鈴的啟動。 鍵盤接口電路設計我們采用的鍵盤，原理圖如圖所示。 顯示模塊 測試方法1）在帶有單片機的電路板上編程調(diào)試，使其在液晶上顯示出時分秒，并可以通過鍵盤控制設定時間和鬧鈴開關的時間。2）通過鍵盤控制設定鬧鐘開關和鬧鐘響的時間，并通過單片機程序驅(qū)動音樂電路發(fā)聲。 自行發(fā)揮部分多鬧鐘設置系統(tǒng)可以設置多個鬧鐘時間，目前以1個為例設計了系統(tǒng)，可實現(xiàn)多點啟鬧及顯示日歷、星期6 電子打鈴的研制過程電子打鈴的研制過程實際上是一個應用系統(tǒng)的研制過程。電子打鈴和一般的計算機應用系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件組成。軟件是各種各種應用程序的總稱。在系統(tǒng)的研制過程中，軟硬件的功能總是在不斷地調(diào)整，以便相互適應，相互配合，以達到最佳的性價比。 硬件設計硬件設計的主要任務是根據(jù)總體設計要求，以及在所選的機型上的基礎上，確定系統(tǒng)擴展所用到的外圍電路等，然后設計出系統(tǒng)電路原理圖。除此之外，還應考慮和系統(tǒng)中的傳感器、放大器相匹配問題。為了簡化硬件線路，同時還要使用到的存儲器空間地址連續(xù)，通常采用譯碼器、線選法相結(jié)合的辦法。若所擴展的電路負載超過總線負載能力時，系統(tǒng)便不能可靠地工作。3. 其它電路的設計：由于單片機具有很多的特點，它被大量地應用于工業(yè)測控系統(tǒng)中，而在這些系統(tǒng)中，經(jīng)常要對一些現(xiàn)場物理量進行測量或者將其采集下來進行信號處理之后，再反過來去控制被測對象或相關設備。例如，鍵盤、顯示器、開關、輸入輸出設備、采樣、放大、應用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動能力等外圍電路，要進行全盤合理的設計。可靠性是指在規(guī)定的條件規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的時間一般指平均故障時間，平均無故障時間、連續(xù)正常運行時間等。單片機應用系統(tǒng)在實際工件中，可能會受到各種外部和內(nèi)部的干擾，使系統(tǒng)工作產(chǎn)生錯誤或故障，為了降低錯誤和故障的產(chǎn)生機率，常采用以下可提高可靠性的措施：(1)提高元件的可靠性；(2)提高印刷電路板和組裝的質(zhì)量，設計電路板時布線及接地方法要符合要求；(3)對供電電源采用擴干擾措施；(4)輸入輸出通道擴干擾措施。在設計時要充分考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。 系統(tǒng)定義系統(tǒng)定義是指在軟件設計前，首先要進一步明確設計軟件所要完成的任務，然后結(jié)合硬件結(jié)構，而確定軟件承擔的任務細節(jié)。（2）定義分配存儲器空間，包括系統(tǒng)主程序，常數(shù)表格，功能子程序塊的劃分，入口地址等。（4）面板開關，按鍵等控制輸入量的定義與軟件編制密切有關，系統(tǒng)運行過程的顯示，運算結(jié)果的顯示，正常運行和出錯顯示等也是由軟件完成的。 設計細節(jié)（1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個相對獨立的部分。（2）培養(yǎng)結(jié)構化程序設計風格，各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。（3）建立正確的數(shù)學模型。（4）為提高軟件設計的總體效率，以簡明、直觀的方法對任務進行描述，在編寫應用軟件之前，應繪制出程序流程圖。從某種意義上講，多花一份時間來設計程序流程圖，就可以節(jié)約幾倍源程序編輯調(diào)試時間。（6）加強軟件抗干擾設計，它是提高計算機應用系統(tǒng)可靠性的有力措施。依據(jù)系統(tǒng)的定義，把整個工作分解為若干相對獨立的操作，再考慮各操作之間的相互聯(lián)系及時間關系而設計出一個合理的軟件結(jié)構。明確主次序和中斷服務程序完成的操作及指定各中斷的優(yōu)先級。以提高系統(tǒng)的實時性和并行性。這種模塊化程序便于設計和調(diào)試，容易完成可供多個程序共享的優(yōu)點，但各個模塊之間的連接有一定的難度。這種方法比較符合人傘兵日常思維。軟件結(jié)構設計和程序設計方法確定后，根據(jù)系統(tǒng)功能定義，可先畫出程序粗框圖，再對粗框圖進行擴充和具體化，即對存儲器，寄存器，標志位等工作單元作具體的分配和說明。程序流程圖設計出以后，便可著手編寫程序，單片機應用程序一般采用匯編語言較好，編寫完成后可以手工或通過主處理器連機用開發(fā)系統(tǒng)上的交叉匯編程序匯編成目標碼程序，再經(jīng)過調(diào)試正常運行后，固化到EPROM中去，完成了整個應用系統(tǒng)的設計。 分析題目分析題目就是明確題目的任務，弄清所給頂?shù)脑紨?shù)據(jù)和應得到的結(jié)果，以及運算精度和速度的要求等。若任務比較簡單，其原始數(shù)據(jù)和目的要求等比較清楚，就容易確定設計方法。 確定方法確定方法就是選擇解決問題的方法。在這種情況下，確定算法就是設法用基本運算方法來解決其它的復雜問題。不同的方法在占用存儲單元數(shù)，計算精度，編程工作量等方面是有差別的，這就需要進行比較和選擇。如果算法比較簡單，這一不可以省掉，直接按算法編寫程序。程序結(jié)構的設計一般采用流程圖法。是程序結(jié)構設計的有力工具。程序的基本結(jié)構是有順序結(jié)構，分支結(jié)構和子程序結(jié)構等四類。 編寫源程序程序結(jié)構設計完成之后，下一步是編寫程序。對于程序區(qū)，表格，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，檔志單元等作好系統(tǒng)安排。 匯編和調(diào)試對于編好的程序，要進行匯編和調(diào)試。在匯編過程中，可能發(fā)現(xiàn)源程序的某些錯誤，需作修改。調(diào)試方法一般是輸入給定的數(shù)據(jù)，使程序運行，檢查程序運行結(jié)果是否正確。在調(diào)試過程中一般總會發(fā)生不正常情況，而要反復修改程序，直到獲得正確的結(jié)果為止。調(diào)試電子打鈴的一般方法如下。但通常是應先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來調(diào)試。（2）器件失效：有兩方面的原因，一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯誤造成元器件失效，集成塊安裝方向錯誤等。（4）電源故障：若樣機存在電源故障，系統(tǒng)加電后將造成器件損壞。 調(diào)試方法（1）脫機調(diào)試：在樣機加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細檢查站樣機線路的正確性。對于樣機所用電源事先必須單獨調(diào)試，調(diào)試好后，才能加到系統(tǒng)的各個部件上。（2）聯(lián)機調(diào)試：通過脫機調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障。聯(lián)機前先斷電，將單片機開發(fā)系統(tǒng)的仿真頭插到樣機的單片機插座上。通電后執(zhí)行開發(fā)機的讀寫指令，對用戶樣機的存儲器I/O端口進行讀寫操作邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察有關波形（）?？赡艿墓收嫌校骸?再對這些板進行初步的調(diào)試。對這些問題一定要認真查處原因，加以排除。如果采用模塊程序設計技術，則逐個模塊分別調(diào)試。調(diào)試的手段可采用單步運行或段點運行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢查程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設計要求。在調(diào)試過程中不斷調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過一個一個程序模塊。在這個階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運行時是破壞現(xiàn)場，緩沖單元是否發(fā)生沖突，標志位的建立和清除上設計上有沒有失誤，堆棧區(qū)有沒有溢出。若用戶系統(tǒng)是在開發(fā)機的監(jiān)控程序下運行時，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。待全部調(diào)試完成后應反復運行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察用戶系統(tǒng)的操作是否符合原始設計要求、安排的用戶操作是否合理等，必要時再作適當?shù)男拚?