【正文】 化工程系畢業(yè)論文 7 圖 211晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1 19 XTAL2 18 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇。 系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容 C1和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μ F。 (3)復(fù)位 RST 9 在振蕩器運行時，有兩個機器周期（ 24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM的 00H處開始運行程序。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一 次。當(dāng)時數(shù)字電子鐘設(shè)計 8 鐘頻率選用 6MHz時， C 取 22μ F， Rs約為 200Ω， Rk約為 1K。 常用的復(fù)位電路如下圖所示： 圖 212常用復(fù)位電路圖 (4)輸入輸出引腳 ① P0端口 [] P0 是一個 8位漏極開路型雙向 I/O端口，端口置 1（對端口寫 1）時作高阻抗輸入端。 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收指令字節(jié) 。 在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時， P0口是分時轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )/數(shù)據(jù)總線，訪問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。輸出時可驅(qū)動 4個 TTL。 對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接收低 8 位地址信息。輸出時可驅(qū)動 4個 TTL。對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接收高 8位地址和控制信息。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。輸出時可驅(qū)動 4個 TTL。 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接控制信息。 P3引腳 兼用功能 串行通訊輸入（ RXD） 串行通訊輸出（ TXD） 外部中斷 0（ INT0） 外部中斷 1（ INT1） 定時器 0輸入 (T0) 定時器 1輸入 (T1) 外部數(shù)據(jù)存 儲器寫選通 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 RD 表 21 P3端口引腳兼用功能表 LED 顯示電路 顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 LED 顯示器、液晶 LCD 顯示器、CRT 顯示器等。 圖 22 LED顯示器的符號圖 發(fā)光二極管（ LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式 LED 顯示器件（半導(dǎo)體 顯示器）。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光。 LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。 圖 35 共陽式、共陰式 LED 數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖 顯示電路 顯示模塊需要實時顯示當(dāng)前的時間 ,即時、分、秒，因此需要 6個數(shù)碼管，另需兩個數(shù)碼管來顯示橫。LED 顯示器的顯示控制方式按驅(qū)動方式可分成靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式兩種。 黃河水院 自動化工程系畢業(yè)論文 11 圖 22 數(shù)碼管的硬件連接示意圖 數(shù)碼管使用條件： a、段及小數(shù)點上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定 ； 小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動 態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA 數(shù)碼管使用注意事項說明： （１）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （２）焊接溫度：２６０度；焊接時間：５Ｓ （３）表面有保護膜的產(chǎn)品 ,可以在使用前撕下來。單片機軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統(tǒng)資源 ； （ 6）為程序加入注釋，提高可讀性，實施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。 圖 31 主程序流程圖 開始 啟動定時器 按鍵檢測 時間顯示 黃河水院 自動化工程系畢業(yè)論文 13 圖 311定時器中斷流程圖 N 24 小時到？ 分單元清零，時單元加 1 N N N Y Y 時單元清零 時間顯示 中斷返回 開始 一秒時間到？ 60 秒時間到？ 60 分鐘到？ 秒單元加 1 秒單元清零，分單元加 1 Y Y 數(shù)字電子鐘設(shè)計 14 定時器中斷時是先檢測 1 秒是否到， 1 秒如果到，秒單元就加 1；如果沒到，就檢測 1 分鐘是否到， 1 分鐘如果到，分單元就加 1；如果沒到，就檢測 1 小時是否到， 1小時如果到，時單元就加 1，如果沒到，就顯示時間。 時間顯示是先秒個位計算顯示，然后是秒十位計算顯示，再是分個位計算顯示，再然后是分十位顯示，再就是時個位計算顯示，最后是時十位顯示。 圖 45 數(shù)字鐘的原理圖 在此有必要介紹一下數(shù)字電子鐘的工作原理。它的計時周期為 24小時，顯示滿刻度為 23時 59 分 59秒，另外還有校時功能。 8 個數(shù)碼管的段選接到單片機的 P0 口，位選接到單片機的 P2 口?！胺謫卧币膊捎?60進制計數(shù)器，每累計 60分鐘，發(fā)出一個“時脈沖”信號，該信號將被送到“時單元”。顯示電路將“時”、“分”、“秒”通過七段顯示器顯示出來。 主 程序 include sbit ksec=P3^0。 sbit khour=P3^2。 unsigned int num=0,sec=0,min=0,hour=0。 void delay(unsigned int)。 void display()。 TH0=(6553650000)/256。 EA=1。TR0=1。 keyscan()。 for(x=z。x) for(y=110。y)。 TH0=(6553650000)/256。 } 在這里，我們有必要介紹一下單片機的中斷系統(tǒng)，以利于我們的學(xué)習(xí)。所謂中斷就是當(dāng) CPU正在執(zhí)行程序 A時，發(fā)生了另一個急需處理的事件 B，這是 CPU 暫停 當(dāng)前執(zhí)行的程序 A，立即轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理事件 B 的程序，處理完事件 B后，再返回到程序 A繼續(xù)執(zhí)行，這個過程被叫做中斷。關(guān)于中斷的概念可以打個如下的比喻。 中斷是一個過程，當(dāng)中央處理器 CPU在處理某件事情時，外部又發(fā)生了另一緊急事件，請求 CPU暫停當(dāng)前的工作而去迅速處理該緊急事件。引起中斷的原因或發(fā)出中斷請求的來源，稱為中斷源。 當(dāng) CPU正在處理一個中斷源請求的時候，又發(fā)生了另一個優(yōu)先級比它高的中斷源請求，如果 CPU能夠暫時中止對原來中斷處理程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級更高的中斷源請求，待處理完以后，再繼續(xù)執(zhí)行原來的低級中斷處理程序，這樣的過程稱為中斷嵌套 。 sec++。 min++。 hour++。 min=0。 } } } } secge=sec%10。 minge=min%10。 hourge=hour%10。 P2=0xfe。 delay(5)。 P0=table[secshi]。 P2=0xfb。 delay(5)。 P0=table[minge]。 黃河水院 自動化工程系畢業(yè)論文 19 P2=0xef。 delay(5)。 P0=0x40。 P2=0xbf。 delay(5)。 P0=table[hourshi]。 } 數(shù)字電子鐘設(shè)計 20 4 調(diào)試與功能說明 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試包括硬件和軟件兩部分，但是他們并不能完全分開。 硬盤調(diào)試 拿到電路板后，首先要檢查加工質(zhì)量，并確保沒有任何方面的錯誤，如短路和斷路，尤其要避免電源短路；元器件在安裝前要逐一檢查 ，用萬用表測其數(shù)值，看是否與所用相同 ；完成焊接后，應(yīng)先空載上電（芯片座上不插芯片），并檢查各引腳的電位是否正確 。 將萬用表的探針放到單片機接電源的引腳上檢測一下，看是否符合要求。 走時調(diào)整：按 ksec 對秒進行調(diào)整，按一下加一秒；按 kmin 對分進行調(diào)整，按一下加一分；按 khour 對時進行調(diào)整，按一下加一小時，從而達到快速設(shè)定時間的目的。我國時間基準(zhǔn)來自國家授時中心，人們?nèi)粘Ｊ褂玫臅r鐘就是以一定的精度與該基準(zhǔn)保持同步的。 S0時表示電子鐘秒單元數(shù)值刷新滯后，即走時誤差為“慢”；反之， S0表示秒單元數(shù)值的刷新超前，即走時誤差為“快”。晶體頻率產(chǎn)生震蕩，容易產(chǎn)生走時誤差；定時器溢出的時間誤差，本應(yīng)這一秒溢出 ，但卻在下一秒溢出，造成走時誤差；延遲時間過長或過短，都會造成與基準(zhǔn)時間產(chǎn)生偏差，造成走時誤差。軟件調(diào)試可以采取離線調(diào)試和在線調(diào)試兩種方式。本次課題， Keil軟件來調(diào)試程序，通過各個模塊程序的單步或跟蹤調(diào)試，使程序逐漸趨于正確，最后統(tǒng)調(diào)程序。首先打開 protus 6 professional， 在元件庫中找到要選用的所有元件，然后進行原理圖的繪制；繪制好后再選擇 wave6000 已經(jīng)編譯好的 *.hex文件，選擇運行，觀察顯示結(jié)果，根據(jù)顯示的結(jié)果和課題的要求再修改程序，再 運行，直到滿足要求。 通過對自己在大學(xué) 三 年時間里所學(xué)的 知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對畢業(yè)設(shè)計的思考及 書面表達能力， 最終完成了。撰寫論文 的過程 也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程 ，它使我 運用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識， 對其 進行 設(shè)計 ，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練。 通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn) ， 只有理論 水平提高了； 才能夠 將 課本知識 與 實踐相 整合，理論知識 服務(wù)于教學(xué)實踐， 以增強自己的動手 能力 。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要性，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。 學(xué)習(xí)就應(yīng)該 采取 理論 與 實踐 結(jié)合的方式， 理論 的問題， 也就是 實踐性 的課題 。 黃河水院 自動化工程系畢業(yè)論文 23 參 考 文 獻 [1] 李軍 51 系列單片機高級實例開發(fā)指南 北京航空航天大學(xué)出版社 [2] 孫涵芳 MCS— 51/96系列單片機原理及應(yīng)用 北 京航空航天大學(xué)出版社 [3] 王幸之 AT89 系列單片機原理及接口技術(shù) 北 京航空航天大學(xué)出版社 [4] 潭浩強 C程序設(shè)計北京航空航天大學(xué)出版社 [5] 鄒壽彬 電子技術(shù)基礎(chǔ) 清華大學(xué)出版社