中原工学院信息商务学院单片机课设

电子时钟目录 1设计任务与要求2 2系统的主要功能与方案设计2 3 电路硬件及软件设计43.1 硬件设计原理及电路原理图43.2 主要元器件清单73.3 软件设计流程73.4 源程序代码93.5 其它（Proteus仿真结果图）14 4课程设计体会15 参考文献16 温度控制器目录 1设计任务与要求17 2系统的主要功能与方案设计17 3电路硬件及软件设计183.1硬件设计原理及电路原理图183.2 主要元器件清单213.3 软件设计流程223.4 源程序代码243.5 其它（Proteus仿真结果图）29 4课程设计体会31 参考文献32 电子时钟课程设计1设计任务与要求请设计一个基于单片机的电子时钟，画出硬件电路图、编写相应的软件，完成电子时钟的任务，并进行proteus仿真。该控制任务应该完成下列功能： （1）电子时钟显示用LED数码管显示，格式为: XX XX XX，由左向右分别为： 时、分、秒，比如：23 20 40表示23时20分40秒，刚开始工作时应该显示为：年月日和学号； （2）实现对时、分、秒进行校准； （3）设计电子时钟原理图，学习用PROTEL画出该原理图，并用proteus进行仿真；设计和绘制软件流程图，编写程序，进行调试。2系统的主要功能与方案设计（1） 系统主要功能电子时钟采用6位LED数码管；从左到右先显示制作者学号，再显示时、分、秒，也可显示年、月、日；可以通过按钮对时、分、秒校准。（2） 方案设计根据系统主要功能，设计系统整体框图如下： 单片机模块驱动模块按键模块LED 显示模块时 钟 模 块电源模块 图1 系统整体框图 整个系统用单片机作为中央控制器，由单片机执行采集芯片内部时钟信号，时钟信号通过单片机I/O口传给单片机，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LED的显示及相关的控制功能。系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。单片机AT89C52和基本结构AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。主要性能有：兼容MCS51指令系统、32个双向I/O口、256x8bit内部RAM、3个16位可编程定时/计数器中断、时钟频率0-24MHz、2个串行中断、可编程UART串行通道、2个外部中断源、6个中断源、2个读写中断口线、3级加密位、低功耗空闲和掉电模式、软件设置睡眠和唤醒功能。8052单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。 图2 89C52引脚图数码显示方案一：静态显示。静态显示，即当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或截止。该方式每一位都需要一个8 位输出口控制。静态显示时较小电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但因当所需显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口数较大，造成资源的浪费6。方案二：动态显示。即各位数码管轮流点亮，对于显示器各位数码管，每隔一段延时时间循环点亮一次。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关动态显示节省了I/O口，降低了能耗。从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发，电子钟数码管显示选择设计采用方案二。3 电路硬件及软件设计3.1 硬件设计原理及电路原理图根据系统功能，电路包括以下小系统（电路）(1)单片机最小系统单片机最小系统：单片机的最小系统是由电源、复位、晶振、/EA=1组成。以下介绍主要部分： 1.电源引脚 VCC40电源端 GND20接地端 工作电压为5V 外接晶体引脚XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。电容取30PF左右。系统的时钟电路设计是采用的内部方式，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。图3 晶振连接的内部、外部方式图（2） DS1302时钟芯片电路 图4 DS1302时钟芯片最小系统电路（3） LED显示电路对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示，其硬件连接方式如下图所示。 图 5 数码管的硬件连接示意图（4） 位码用74LS245芯片驱动（5） 电路原理图 图 6 电路原理图 3.2 主要元器件清单表1 主要元器件清单序号名称（型号）数量（个）132.768KHz晶振一个212MHz晶振一个3四脚按钮五个4AT89C52 一个530pF电容两个622uF电容一个774LS245一个8NPN(8050)一个9Ds1302一个10上拉电阻一个1110k电阻一个12报警器一个133.6V直流电源一个14Ledmpx6位数码管一个15导线若干3.3 软件设计流程开始初始化定时器.LED及DS1302.开中断显示学号后六位 1键是否按下 日期模式时间模式 NY2或3或4键是否按下？2或3或4键是否按下？ 读取当前时间.日期NN Y调节日期子程序调节时间子程序 显示日期，时间读取DS1302调节的日期值读取DS1302调节的时间值分秒是否都为0？整点报时 N Y图7 主程序流程图日期子程序入口4按键加日期写入DS1302日调节3按键加月调节2按键加年调节进入主程序图8 日期调整流程图时间子程序入口4按键加日期写入DS1302秒调节3按键加分调节2按键加时调节进入主程序图9 时间调整流程图3.4 源程序代码33#include #include /*编译预处理*/#define uchar unsigned char/无符号字符型#define uint unsigned int/无符号基本整型uchar data_7seg10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,;/共阳数码管码表，表示0-9uchar hour,min,sec,year,mon,day;sbit tj=P10;/定义操作线sbit shinian=P11;sbit fenyue=P12;sbit miaori=P13;sbit rst=P35;/定义ds1302芯片操作线sbit sck=P36;/串行时钟控制数据输入与输出sbit io=P34;/双向数据线sbit fm=P30;/定义整点报时端口void write_ds1302_byte(uchar dat);/函数声明void write_ds1302(uchar add,uchar dat);/无返回值uchar read_ds1302(uchar add);void read_shijian();void read_riqi();void set_shijian();void set_riqi();void display_shijian();void display_riqi();void delay(int n);void show();void fmzz(); /*DS1302单字节写入：*/void write_ds1302_byte(uchar dat)uchar i;for (i=0;i1;/dat各位右移一位sck=1;/写入有效 /*DS1302多字节写入：*/void write_ds1302(uchar add,uchar dat)rst=0;_nop_();/空操作sck=0;_nop_();rst=1;_nop_();write_ds1302_byte(add);write_ds1302_byte(dat);rst=0;_nop_();io=1;sck=1; /*DS1302读取：*/uchar read_ds1302(uchar add) uchar i,value;rst=0;_nop_();sck=0;_nop_();rst=1;_nop_();write_ds1302_byte(add);for (i=0;i1;sck=0;if (io) value=value|0x80;/按位或sck=1;rst=0;_nop_();sck=0;_nop_(); sck=1;io=1;return value;/*调整日期*/ void set_riqi() if (shinian=0) delay(100); if (shinian=0) year=(year4)*10+(year&0x0f); year+; if (year=99) year=0; year=(year/10)4)*10+(mon&0x0f); mon+; if (mon=12) mon=0; mon=(mon/10)4)*10+(day&0x0f); day+; if (day=31) day=0; day=(day/10)4)*10+(hour&0x0f); hour+; if (hour=24) hour=0; hour=(hour/10)4)*10+(min&0x0f); min+; if (min=60) min=0; min=(min/10)4)*10+(sec&0x0f); sec+; if (sec=60) sec=0; sec=(sec/10)4)+(sec%10); write_ds1302(0x80,sec);/0x80为秒写寄存器 /*读取日期*/ void read_riqi() year=read_ds1302(0x8D);/括号内为读寄存器 mon=read_ds1302(0x89); day=read_ds1302(0x87); /*读取时间：*/void read_shijian() hour=read_ds1302(0x85); min=read_ds1302(0x83); sec=read_ds1302(0x81);/*显示日期*/ void display_riqi() unsigned int b=1;P2=0x01;P0=data_7segyear/16;delay(b);P2=0x02;P0=data_7segyear%16;delay(b);P2=0x04;P0=data_7segmon/16;delay(b);P2=0x08;P0=data_7segmon%16;delay(b);P2=0x10;P0=data_7segday/16;delay(b);P2=0x20;P0=data_7segday%16;delay(b); /*显示时间：*/void display_shijian() unsigned int a=1;/*P2控制位，P0输出数*/P2=0x01;P0=data_7seghour/16;delay(a);/左数第一位P2=0x02;P0=data_7seghour%16;delay(a);P2=0x04;P0=data_7segmin/16;delay(a);P2=0x08;P0=data_7segmin%16;delay(a);P2=0x10;P0=data_7segsec/16;delay(a);P2=0x20;P0=data_7segsec%16;delay(a); /*蜂鸣：*/ void fmzz() uint i; for (i=0;i100;i+) fm=!fm; delay(2); /*延时程序：*/void delay(int n)unsigned int i,j;for(i=0;in;i+)for(j=0;j121;j+); /*显示学号：*/void show() unsigned int m;for(m=0;m20;m+)uint a=10;P2=0x01;P0=data_7seg0;delay(a);P2=0x02;P0=data_7seg2;delay(a);P2=0x04;P0=data_7seg4;delay(a);P2=0x08;P0=data_7seg2;delay(a);P2=0x10;P0=data_7seg2;delay(a);P2=0x20;P0=data_7seg7;delay(a); /*主程序：*/void main() show();write_ds1302(0x8e,0x00);/禁止写保护，控制寄存器位7是写保护位write_ds1302(0x84,0x12);/初始化，小时write_ds1302(0x82,0x12);/分钟write_ds1302(0x80,0x12);/秒write_ds1302(0x86,0x03);/日 write_ds1302(0x88,0x06);/月 write_ds1302(0x8C,0x12);/年write_ds1302(0x8e,0x80);/开保护while (1) /横执行 if(tj=0) set_riqi(); /调整日期 read_riqi(); display_riqi(); read_shijian(); else set_shijian(); /调整时间read_shijian();display_shijian();read_riqi(); if(min=0) /整点蜂鸣 if(sec=0) fmzz(); 3.5 其它（Proteus仿真结果图） 图10 Proteus仿真结果图4课程设计体会本次单片机应用课程设计安排在大三即将结束之时，是对过去所学知识的回顾，更是总结！这次课程设计安排两个科目，第一个科目即为电子时钟设计。我在这一次数字电子钟的设计过程中受益匪浅。通过对自己在大学三年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考及书面表达能力，最终完成了。首先，本次课设的内容是用Protel 99 SE画出各单元电路sch图，根据单电路要求，进行微处理器选型，进行pcb版设计，然后利用Proteus软件进行仿真，最后连接实物电路。在画图时遇到很多困难，例如在用Protel 99SE画sch图时，有一些元器件没有而且有的元器件库在一些电脑系统上无法加载上去，于是又做了自己的元器件库，包含了STC89C52单片机、DS18B20温度传感器、四位一体数码管、四脚按键等。这样才可以加载上去。在画pcb板时，也遇到了同样的问题，没有所需器件的pcb封装图，最后画好原理图。感谢孙老师的严格要求，我可以随时说出电路中每个元件的参数，对各个部件有了更深理解！参考文献 1 倪晓军，章韵单片机原理与接口技术教程北京：清华大学出版社，200992 王华祥现代传感技术及应用北京：化学工业出版社，200873 康华光电子技术基础（数字部分）第五版北京：高等教育出版社，200614 康华光电子技术基础（模拟部分）第五版北京：高等教育出版社，200615杨学昭，王东云.单片机原理、接口技术与应用.西安：电子科技大学出版社 ，2009.26冯博琴，吴宁.微型计算机原理与接口技术 .北京：清华大学出版社 ，2007.8 度控制器课程设计1设计任务与要求 请设计一个基于单片机的温度控制器。 课程设计要求：（1）9V供电；（2）温度采集采用DS18B20；（3）4位LED显示；（4）4个按键（5）设计温度控制器原理图，学习用PROTEL画出该原理图，并用proteus进行仿真；设计和绘制软件流程图，编写程序；焊接硬件电路，进行调试。2系统的主要功能与方案设计（1） 系统主要功能：运用DS18B20温度传感器测出实时温度，并予以显示；4个按键分别控制复位、切换、温度加、减；超出温度设置范围红灯闪烁（报警）。报警模块（2） 方案设计： 单片机模块驱动模块按键模块LED 显示模块温度模块电源模块 图1 系统整体框图 整个系统用单片机作为中央控制器，由单片机执行采集芯片内部温度信号，温度信号通过单片机I/O口传给单片机，单片机模块控制驱动模块驱动显示模块，通过显示模块来实现信号的输出、LED的显示及相关的控制功能。系统设有按键模块用于对温度进行调整及进行切换温度范围与实时温度以及复位。与第一个课程设计一样，仍用AT89C52作为主控制器，用4位数码管动态显示（最后一位是小数），用DS18b20温度传感器采集温度，仍用12MHz晶振振荡电路，当超出设置的温度范围时小红灯亮。3电路硬件及软件设计3.1硬件设计原理及电路原理图 AT89C52基本结构，单片机最小系统前面已经介绍，这里不再赘述，重点介绍DS18b20及7805稳压电路和sr410561k数码管。（1） DS18b20温度传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口电路的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理。其特性如下：适应电压范围宽，电压范围在3. 05.5V，在寄生电源方式下可有数据线供电。 独特的单总线接口方式，它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。在使用中不需要任何外围元件，全部传感器及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内。测温范围-55+125，在-10+85时精度为0.5。测量参数可配置。DS18B20的测量分辨率可通过程序设定为912位。负压特性。电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。掉电保护功能。DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。每片DS18B20上有唯一的64bit识别码，可轻松组建分布式温度测量测量网络。可设定非易失的报警上下限值，一旦测量温度超过此设定值，即可给出报警标志。 图2 DS18B20 管脚图（2）7805稳压电路 图3 7805稳压电路图（3）sr410561k数码管图4 Sr410561k引脚图图5 电路原理图3.2 主要元器件清单表1 主要元器清单序号名称（型号）数量（个）1510电阻三个212MHz晶振一个3四脚按钮四个4AT89C52 一个530pF电容两个622uF电容一个77805芯片一个8NPN(8050)五个9DB18b20一个10上拉电阻一个1120k电阻一个12报警红灯一个13220uF电容两个14Sr410561k 4位数码管一个15导线若干161k一个174.7k一个18接电源端口一个3.3 软件设计流程设置报警温度读出温度值，温度计算处理显示数据刷新SET键是否按下发温度转换开始命令调用显示子程序读取温度初始化 N Y Y 图6 主程序流程图SET键按下调用显示子程序报警温度加1显示标志切换位是否为“0”报警温度减1DEC键是否按下ADD键是否按下 N N N Y Y Y Y图7 按键扫描处理子程序3.4 源程序代码 /DS18B20 的读写程序,数据脚P2.7 /温度传感器18B20 汇编程序,采用器件默认的12 位转化/最大转化时间750 微秒,显示温度-55 到+125 度,显示精度/为0.1 度，显示采用4 位LED 共阳显示测温值/P0 口为段码输入,P20P23为位选/*/#include reg52.h#include stdlib.h#include intrins.h#include intrins.h /_nop_();延时函数用#define dm P0 /段码输出口#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ=P25; /温度输入口sbit w0=P23; /数码管4sbit w1=P22; /数码管3sbit w2=P21; /数码管2sbit w3=P20; /数码管1sbit beep=P37; /蜂鸣器和指示灯sbit set=P14; /温度设置切换键sbit add=P15; /温度加sbit dec=P16; /温度减int temp1=0; /显示当前温度和设置温度的标志位为0 时显示当前温度uint h;uint temp;uchar r;uchar high=40,low=15,high1;uchar sign;uchar q=0;uchar tt=0;uchar scale;/*温度小数部分用查表法*/uchar code ditab16=0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;/小数断码表uchar code table_dm12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40;uchar code duanmaya=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0x40;/共阳LED 段码表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮 -uchar table_dm1=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef; /个位带小数点的断码表uchar data temp_data2=0x00,0x00; /读出温度暂放uchar data display5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /显示单元数据，共4 个数据和一个运算暂用void delay(uint t)for (;t0;t-);void scan()int j;for(j=0;j0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_(); /从高拉倒低DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /5 usDQ=val&0x01; /最低位移出delay(6); /66 usval=val/2; /右移1 位DQ=1;delay(1);/*DS18B20 读1 字节函数*/从总线上取1 个字节uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)DQ=1;_nop_();_nop_();value=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4 usif(DQ)value|=0x80;delay(6); /66 usDQ=1;return(value);/*读出温度函数*/read_temp()ow_reset(); /总线复位delay(200);write_byte(0xcc); /发命令write_byte(0x44); /发转换命令ow_reset();delay(1);write_byte(0xcc); /发命令write_byte(0xbe);temp_data0=read_byte(); /读温度值的第字节temp_data1=read_byte(); /读温度值的高字节temp=temp_data1;temp6348) / 温度值正负判断tem=65536-tem;n=1; / 负温度求补码,标志位置1display4=tem&0x0f; / 取小数部分的值display0=ditabdisplay4; / 存入小数部分显示值display4=tem4; / 取中间八位,即整数部分的值display3=display4/100; / 取百位数据暂存display1=display4%100; / 取后两位数据暂存display2=display1/10; / 取十位数据暂存display1=display1%10; /个位数据r=display1+display2*10+display3*100;/符号位显示判断/if(!display3)display3=0x0a; /最高位为0 时不显示if(!display2)display2=0x0a; /次高位为0 时不显示if(n)display3=0x0b; /负温度时最高位显示-void BEEP()if(r=high&r129)|r128)horl=256-horl;n=1;display3=horl/100;display3=display3&0x0f;display2=horl%100/10;display1=horl%10;display0=0;if(!display3)display3=0x0a; /最高位为0 时不显示if(!display2)display2=0x0a; /次高位为0 时不显示if(n)display3=0x0b; /负温度时最高位显示-/*按键查询程序*/void keyscan()int temp1; /最高温度和最低温度标志位if(set=0)while(1)delay(500);/消抖if(set=0)temp1+;while(!set)scan();if(temp1=1)xianshi(high);scan();if(add=0)while(!add)scan();high+=1;if(dec=0)while(!dec)scan();high-=1;if(temp1=2)xianshi(low);if(add=0)while(!add)scan();low+=1;if(dec=0)while(!dec)scan();low-=1;scan();if(temp1=3)temp1=0;break;/*主函数*/void main()dm=0x00; /初始化端口w0=0;w1=0;w2=0;w3=0;for(h=0;h4;h+) /开机显示0000displayh=0;ow_reset(); /开机先转换一次write_byte(0xcc); /Skip ROMwrite_byte(0x44); /发转换命令for(h=0;h100;h+) /开机显示0000scan();while(1)if (temp1=0)work_temp(read_temp(); /处理温度数据BEEP();scan(); /显示温度值keyscan();elsekeyscan();3.5 其它（Proteus仿真结果图）图8 Proteus仿真图图9 焊接完成的电路图4课程设计体会经过两周的课程设计让我学会了Proteus的使用，同时又巩固了多Keil、Protel 99SE等软件的使用调试，两周的课设给我收获很多。下面就是我可设施的一些体会。首先，本次课