单片机多功能电子钟毕业设计论文bnds.docx
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1、单片机机技术课课程设计计任务一、设计计题目:基于单单片机并并行口的的电子钟钟的设计计二、任务务与要求求:在智能化化仪器仪仪表中,控控制核心心均为微微处理器器,而单单片机以以其高性性能、高高速度、体体积小、价价格低廉廉、稳定定可靠而而得到广广泛应用用,是设设计智能能化仪器器仪表的的首选微微控制器器,单片片机结合合简单的的接口电电路即可可构成电电子钟,它它可广泛泛应用于于工业、农农业、日日常生活活等领域域,与传传统钟表表相比较较,它具具有高精精度、高高可靠性性、操作作方便、价价格便宜宜、智能能化等特特点,是是钟表的的一个发发展方向向,具有有一定的的实用价价值。1、本课课题任务务如下:设计一个个具有
2、特特定功能能的电子子钟。该该电子钟钟上电或或按键复复位后能能自动显显示系统统提示符符“P.”, 进入时时钟准备备状态;第一次次按电子子钟启动动/调整整键,电电子钟从从0时00分0秒秒开始运运行,进进入时钟钟运行状状态;再再次按电电子钟启启动/调调整键,则则电子钟钟进入时时钟调整整状态,此此时可利利用各调调整键调调整时间间,调整整结束后后可按启启动/调调整键再再次进入入时钟运运行状态态。2、本课课题要求求如下:(1)在在AT889S551的PP0口和和P2口口外接由由六个LLED数数码管(LEDD5LLED00)构成的的显示器器,用PP0口作作LEDD的段码码输出口口(P00.0P0.7对应应于
3、LEED的aadp),PP2.55P22.0作作LEDD的位控控输出线线(P22.5P22.0对对应于LLED55LEED0),PP1口外外接四个个按键AA、B、CC、D(对对应于PP1.00P11.3)。(2)、利利用六个个LEDD显示当当前时间间。(3)、四四个按键键的功能能:A键键用于电电子钟启启动/调调整;BB键用于于调时,范围00-233,0为为24点点,每按按一次时时加1;C键用用于调分分,范围围0-559,00 为660分,每按一一次分加加1;DD键用于于调秒, 范围围0-559,00为600秒,每每按一次次秒加11。(4)、单单片机采采用ATT89SS51,fosc=12MHZ
4、。(5)、电电子钟供供电电源源电路的的设计。(6)、电电子钟时时钟电路路,复位位电路的的设计。(7)、编编写系统统监控程程序、键键扫子程程序、显显示子程程序及其其它所需需子程序序、功能能程序和和中断服服务程序序。(8)、计计算机输输出课程程设计说说明书一一份。 (9)、设设计时间间:二周周(10)、制制作电子子钟实物物。五、课程程设计说说明书主主要内容容1、课程程设计说说明书封封面;2、课程程设计任任务书封封面及课课程设计计任务书书;3、前言言;4、课程程设计说说明书目目录;5、电子子钟功能能说明及及总体方方案介绍绍;6、详细细介绍电电子钟的的工作原原理;7、绘制制电子钟钟整机电电路框图图、整
5、机机电路原原理图、电电源电路路原理图图及PCCB图各各1份;8、列出出电子钟钟元器件件清单;9、详细细介绍电电子钟单单元电路路工作原原理(包包括电源源电路、时时钟电路路、复位位电路、键键盘/显显示接口口电路及及所用主主要芯片片);10、单单片机硬硬件资源源的使用用分配情情况;11、画画出电子子钟软件件系统监监控程序序、各子子程序、中中断服务务程序及及各功能能程序的的流程框框图;12、列列出电子子钟软件件系统程程序清单单;13、写写出电子子钟的使使用说明明;14、设设计体会会,谈谈谈本设计计的重点点、难点点及精妙妙之处,是是否存在在不足之之点及改改进意见见;15、提提出单单片机技技术课课程教学学
6、建议;16、参参考资料料。六、课程程设计说说明书书书写格式式 参照“课程设设计说明明书书写写格式”文件。七、参考考资料1、曹曹巧媛,单单片机原原理及应应用MM,北北京:电电子工业业出版社社,19997.7。2、赵赵秀珍,单单永磊,单单片微型型计算机机原理及及其应用用M,北京京:中国国水利水水电出版版社,220011.8。3、张张毅刚,修修林成,胡胡振江,MMCS-51单单片机应应用设计计M,哈尔尔滨:哈哈尔滨工工业大学学出版社社,19990.8。4、张张洪润,兰兰清华,单单片机应应用技术术教程M,北北京:清清华大学学出版社社,19997.11。5、李李华,MMCS-51系系列单片片机实用用接口
7、技技术MM,北北京:北北京航空空航天大大学出版版社,119933.8。6、陈陈景初,单单片机应应用系统统设计与与实践M,北北京:北北京航空空航天大大学出版版社。7、马马家辰,MMCS-51单单片机原原理与接接口技术术M,哈尔尔滨:哈哈尔滨工工业大学学出版社社。8、刘刘守义,单单片机应应用技术术M,西安安:西安安电子科科技大学学出版社社。 电气自自动化教教研室20055年9月月10日日前 言电子科技技日新月月异,人人们对现现代电子子设备的的智能化化和微型型化及其其精度提提出了更更高的要要求,而而单片机机因其具具有稳定定可靠、 体积小小、 价价格低廉廉等特点点,成为为设计智智能化仪仪器仪表表的首选
8、选微控制制器,因因此本次次我们没没有选用用传统的的专用的的时钟芯芯片,而而是采用用了ATT89SS51芯芯片,此此款单片片机可以以使用软软件对其其进行在在线编程程,其灵灵活性和和可靠性性都相对对提高。通过此次次实物制制作,增增强了我我们的动动手能力力,把理理论与实实践融合合在一起起。同时时,也进进一步加加深了对对单片机机的硬件件结构的的理解和和巩固,编编程能力力也得到到了提高高。在此此将电子子钟制作作过程中中用到的的知识进进行了一一些总结结,并记记录了遇遇到的问问题,希希望自己己今后能能注意。同同时也希希望能成成为读者者的参考考资料,能能帮助读读者避免免出现相相同的问问题,并并能从中中得到一一
9、些启发发。在此要感感谢王老师师对我的的指导,感感谢同组组人的合合作及帮帮助过我我的同学学。由于于编者水水平有限限,书中中的错漏漏在所难难免,恳恳请读者者批评指指正。目 录录1 多功功能电子子表说明明及总体体方案介介绍11.1 多功功能电子子表计时时方案11.2 多功功能电子子表键盘盘/显示示方案22 电子子钟的工工作原理理43 多功功能电子子表原理理框图、原原理图及及PCBB图53.1 多功功能电子子表原理理框图53.2 多多功能电电子表整整机原理理图53.3 多多功能电电子表电电路PCCB图774 多多功能电电子表元元器件清清单95 多多功能电电子表单单元电路路工作原原理及芯芯片115.1
10、电电源电路路工作原原理115.2 时时钟电路路工作原原理115.3 复复位电路路工作原原理125.4 键键盘电路路工作原原理125.5 显显示器工工作原理理135.6 AAT899S511芯片175.7 774LSS2444芯片205.8 SS85550PNNP三极极管215.9 四四位一体体数码管管236 单单片机硬硬件资源源分配257 程程序流程程图268 电电子钟程程序清单单329 误误差分析析4010 电电子钟使使用说明明4311 设设计体会会4412 教教学意见见4513 参参考资料料461 多多功能电电子表说说明及总总体方案案介绍本次设计计电子钟钟系统功功能简单单,用单单片机的的最
11、小系系统就能能得以实实现。而而单片机机的最小小系统设设计中实实际上最最重要的的就是对对键盘/显示器器接口电电路的设设计,由由于系统统功能不同同所以要求求就不同同,接口口设计也也就不同同。对一一个键盘盘/显示示器接口口设计应应从整个个系统出出发,综综合考虑虑软、硬硬件特点点。下面面是本人人在设计计前对各各种设计计方案的的考虑:1.1 多功功能电子子表计时方方案方案一:采用实实时时钟钟芯片实时时钟钟芯片具具备年、月月、日、时时、分、秒秒计时功功能和多多点定时时功能,计计时数据据的更新新每秒自自动进行行一次,不不需程序序干预。计计算机可可通过中中断或查查询方式式读取计计时数据据进行显显示,因因此计时
12、时功能的的实现无无需占用用CPUU的时间间,程序序简单。此此外,实实时时钟钟芯片多多数带有有锂电池池做后备备电源,具具备永不不停止的的计时功功能;具具有可编编程方波波输出功功能,可可用做实实时测控控系统的的采样信信号等;有的实实时时钟钟芯片内内部还带带有非易易失性RRAM,可可用来存存放需长长期保存存但有时时也需变变更的数数据。由由于功能能完善,精精度高,软软件程序序设计相相对简单单,且计计时不占占用CPPU时间间,因此此,在工工业实时时测控系系统中多多采用这这一类专专用芯片片来实现现实时时时钟功能能。方案二: 软件件控制。利用单片片机内部部的定时时/计数数器进行行中断定定时,配配合软件件延时
13、实实现时、分分、秒的的计时及及秒表计计时。该该方案节节省硬件件成本,且且能使设设计者对对单片机机的指令令系统能能有更深深入的了了解,从从而掌握握单片机机应用技技术MCCS-551汇编编语言程程序设计计方法,因因此,本本系统设设计采用用此种软软件控制制方法来来实现计计时。而而由于AATMEEL公司司的ATT89SS51单单片机是是低功耗耗的具有有4KBB在线可可编程FFlassh存储储器的单单片机。它它与通用用80CC51系系列单片片机的指指令系和和引脚兼兼容。片片内的FFlassh可允允许在线线重新编编程,也也可使用用通用非非易失性性存储器器编程。它它将通用用CPUU和在线线可编程程Flaas
14、h集集成在一一个芯片片上,形形成了功功能强大大、使用用灵活和和具有较较高性能能价格比比的微控控制器。它它的功能能强大,而而且也较较容易购购买,故故本设计计中所选选的单片片机为AAT899S511单片机机。1.2 多功功能电子子表键盘盘/显示示方案方案一: 82279扩扩展。该方案方方框图如如图1.2.11所示,882799是一种种可编程程的键盘盘/显示示接口专专用芯片片,它含含有键盘盘输入和和显示输输出两种种功能,键键扫描程程序和动动态显示示程序全全由82279硬硬件自动动完成,此此种方案案能以比比较简单单的硬件件 电路和较较少的软软件开销销实现单单片机与与键盘、LLED显显示器的的接口。方案
15、二: 81155扩扩展,LLED动动态显示示。 该方案方方框图如如图1.2.22所示,881555是一块块可编程程的接口口芯片,与与单片机机的接口口非常简简单,它它的键盘盘、显示示共用一一个接口口电路,可可节省II/O口口。但动动态扫描描方式需需占用CCPU较较多的时时间,在在单片机机没有太太多实时时测控任任务的情情况下可可以采用用。方案三: 串口口扩展,LLED静静态显示示。该方案方方框图如如图1.2.33所示,独独立式键键盘配置置灵活,软软件结构构简单,按按键较多多时不宜宜采用。静静态显示示占用口口资源少少,采用用串口传传输实现现静态显显示, LEDD数码管管与单片片机之间间通过66个移位
16、位寄存器器相连,显显示亮度度有保证证,但此此方案的的硬件开开销大,电电路复杂杂,信息息刷新速速度慢,比比较适用用于并行行口资源源较少的的场合。方案四: 独立立式按键键,LEED动态态显示。 该方案方方框图如如图1.2.44所示,独独立式按按键直接接与单片片机I/O口相相连构成成键盘,每每个按键键不会相相互影响响,因本本系统用用到的按按键比较较少,采采用独立立式键盘盘不会浪浪费I/O口线线,所以以本系统统采用独独立式键键盘。动动态显示示的亮度度虽然不不如静态态显示,但但其硬件件电路较较简单,可可节省硬硬件成本本,虽然然动态扫扫描需占占用CPPU较多多的时间间,但本本系统中中的单片片机没有有很多实
17、实时测控控任务,因因此,本本系统采采用此种种方案。 2 多多功能电电子表的的工作原原理本设计中中的电子子钟的核核心是AAT899S511单片机机,其内内部带有有4KBB在线可可编程FFlassh存储储器的单单片机,无无须外扩扩程序存存储器,硬硬件电路路主要由由四部分分构成:时钟电电路,复复位电路路,键盘盘以及显显示电路路。时钟电路路是电子子表硬件件电路的的核心,没没有时钟钟电路,电电子表将将无法正正常工作作计时。本本系统时时钟电路路采用的的晶振的的频率为为12MMHz,定定时器采采用的是是定时器器0工作作在方式式1定时时,用于于实现时时、分、秒秒的计时时,定时时时间为为62.5mss。复位位电
18、路可可使电子子表恢复复到初始始状态。键键盘可对对电子表表进行开开启、停停止,还还能实现现时、分分、秒的的显示及及设定等等操作。显显示电路路由两个个共阳级级4位一一体LEED数码码管构成成,它的的段控端端和位控控端通过过74LLS2444及其其S85550PPNP型型号三极极管与AAT899S511单片机机的I/O口相相连,显显示器可可使电子子表显示示出时、分分、秒。 多功能电电子表的的计时原原理为:上电后后,电子子表显示示P.提提示符,按按下A键键后,电电子表从从00:00:00开开始计时时。当定定时器00的定时时时间满满62.5mss后,定定时器00溢出一一次,溢溢出满116次后后,电子子表
19、的秒秒加1,满满60秒秒后,分分加1,满满60分分后,时时加1,满满24时时后,电电子表重重新从000:000:000开始始计时。3 多多功能电电子表原原理方框框图、原原理图及及PCBB图3.1 多功功能电子子表原理理方框图图多功能电电子表整整机电路路方框图图如图3.13.2 多功功能电子子表电路路原理图图3.2.1多功功能电子子表电源源电路原原理图直流稳压压电源电电路原理理图如图图3.22所示3.2.2 多功能能电子表表整机电电路原理理3.3 多功功能电子子表电路路PCBB图3.3.1 多功功能电子子表电源源电路PPCB图图电源电路路PCBB图如图图3.44所示3.3.2 多功功能电子子表整
20、机机电路PPCB图图多功能电电子表整整机电路路PCBB图如图图3.55所示3.5整整机PCCB图4 多功功能电子子表元器器件清单单多功能电电子表电电路所有有元器件件清单如如表4.1所示示表4.11 多多功能电电子表元元器件清清单1元件名称称封装形式式元件号LED数数码管(共阳极极)DIP-12D1LED数数码管(共阳极极)DIP-12D2510电阻AXIAAL0.4R1510电阻AXIAAL0.4R2510电阻AXIAAL0.4R3510电阻AXIAAL0.4R4510电阻AXIAAL0.4R5510电阻AXIAAL0.4R6510电阻AXIAAL0.4R7510电阻AXIAAL0.4R81K
21、电阻阻AXIAAL0.4R9200电电阻AXIAAL0.4R104.7KK电阻AXIAAL0.4R114.7KK电阻AXIAAL0.4R124.7KK电阻AXIAAL0.4R134.7KK电阻AXIAAL0.4R144.7KK电阻AXIAAL0.4R154.7KK电阻AXIAAL0.4R164.7KK电阻AXIAAL0.4R174.7KK电阻AXIAAL0.4R18电源插座座UINDIANNYUAAN74LSS2444芯片DIP-20A1S85550PNNP三极极管TO-55855001S85550PNNP三极极管TO-55855002S85550PNNP三极极管TO-55855003S855
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