电子万年历设计-单片机课程设计 自动化郭家旭.doc

电子万年历设计 指导老师：耿艳丽郭家旭135561 自动化C134焦大城135583自动化C134邱锦君135640自动化C134殷明135723自动化C134 课程设计任务书：电子万年历设计：利用单片机、时钟芯片DS1302、温度传感器DS18B20、1602液晶等实现日期、时间、温度的显示即一个简单的万年历。摘要本次单片机课程设计需要使用的是上课时学习的51单片机，其是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机即是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。目 录1使用硬件和软件简介31.1 51单片机3 1.2 使用软件简介42 设计过程52.1 设计流程图52.2 keil编程6 2.3 protues设计电路图及仿真73 心得体会11附录12万年历显示模块设计1使用硬件和软件简介1.1 51单片机单片机，亦称单片微型电脑或单片微型计算机。它是把中央处理（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，在人们日常生活中应用广泛，但有时我们并不要求计算机功能强大，而只需要它能在特定的环境下连续不断地完成并不负责的任务，同时又要求它轻便和廉价。微型计算机就是在这么的情况下产生了。1.2 使用软件简介本次课程设计要使用2款软件协作完成，即protues完成基本电路构造和keil完成单片机程序设计。1.2.1 protues介绍Protues在两次课程设计中都有用到，可见学校对其应用的总是程度。Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，几乎是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内的推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等。在编译方面，它支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译，这次课程设计就是Protues和Keil的协同使用来完成。软件仿真方面，支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 可以提供软件调试功能 ，丰富的外围接口器件及其仿真（ RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件）。这样很接近实际。此外还具有强大的原理图绘制功能。1.2.2 keil介绍这次单片机课程设计中除必要的硬件外，同样离不开软件的支持，所使用的汇编语言或C语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51系列单片机的设计者来说是十分必要的，如果使用C语言编程，那么Keil几乎就是唯一的选择。即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，Keil方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会事半功倍。2 设计过程2.1 设计流程图开始仿真结束确定设计目标使用keil编写程序，生成供单片机运行的hex文件使用Protues设计实现程序的电路图在仿真单片机中的导入hex文件调试程序和电路，使之达到课程设计要求图2.1 设计流程图2.2 keil编程 根据上述的电路图，可知显示部分采用8位7段数码管的分时显示，利用人眼的视觉暂留现象，在数码管上显示出连续的明显数值。其中8位数码管的各位开关信号16进制编码如下表：点亮第几位（从左记）12345678相应的16进制编码0xfe0xfd0xfb0xf70xef0xbf0xbf0x7f图2.2 8位数码管开关位编码相应的2进制数输出转化位7段数码管显示十进制的编码表如下：显示十进制012345678916进制输出0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f图2.3 7段数码管显示编码根据以上数据和单片机的各端口功能分布，可以大略得出程序的流程图。程序开始前，可以先进行一些预处理，使编程过程简化。2.2.1 程序预处理首先，讲头文件中包含的单片机的各对应引脚定义为较容易书写的格式，同时定义十进制到7段数码管显示对应的8位2进制数转化的数组序列。然后，定义全局变量（同时初始化初值），方便在各函数间调用和改变年月日时分秒的具体数值，避免使用指针带来的语言复杂性。最后，对要用到的函数进行统一声明（也可以直接先写函数），防止编程时不合理的调用函数。2.2.2 主函数流程最重要的主函数流程可归纳如下：先将2输出端置零，使得显示屏清空。后建立一永久循环H，表示程序一直运行。循环的开始再建立一设定好次数的循环J，用来做单片机分频用，其中调用键盘扫描程序，看是否有键按下，以此判定下一步动作。由于日历的要求控制键不多，课程设计的要求为可切换显示，故最少应有2个控制键来切换日期和时间的显示。若按下的为显示日期/时间，则对日期/时间相关数据进行处理，由其中一个输出端输出，由另一输出端控制显示在8位数码管的哪一位上，后延时实现一段时间。最后再次执行键盘扫描函数，看指令是否变化。固定循环J结束，判断是否按下其他操作键，对时间日期的数据进行人为修改；若无则向下执行,进行时间/日期的溢出判断和正常增加计数。最后运行至无限循环H底部，再跳至开头进行上述步骤。2.2.3 相关子函数键盘检测程序：由于操作键较少，所以不必使用多重键盘，只需使用单片机一个端口就可以有8个按键供使用。检测哪个端口有电位变化，就可判断按下的是哪个按键。延时函数：就一设定好次数的循环，用以消耗指令周期，循环中可以为空语句，或者为检测、显示语句以确定按键、固定示数。2.2.4 程序总流程图根据上述文字表达，可以得出程序总流程图如下：图2.4 程序总流程图根据课程设计的要求和设计流程，结合设计出的电路图，可以设计相应的C语言程序，见附录。2.3 protues设计电路图及仿真根据所编的程序，可以设计出相应的电路图。显示部分采用8位7段数码管，虽然年月日/时分秒只用带6位左右，但是为了分隔便于观察，所以增加2位空格显示。其中将P1口做输入端，用来和8个接地按键相连，构成键盘电路。P2口做输出口，用来输出时间日期的8位2进制数表达。P0口做控制端，控制P2输出的信号显示在具体哪个数码管上。此外，需要提供相应的外部时钟输入XLAT1和XLAT2，再对RET和EA端口赋予相应的电位，使得单片机能够正常工作。综上，利用protues元件库，可以设计出满足上述条件的显示电路，如下所示：图2.5 仿真电路图由于对于Protues的晶振元件不是很熟悉，无法设定合适的电路使其起振，故在此用一周期脉冲源替代晶振作为外部时钟。基本电路完成，将编程生成的hex文件导入到仿真单片机中： 图2.6 导入hex文件按下仿真键，即可开始仿真：图2.7 仿真实时图（显示日期）图2.8 仿真实时图（显示时间）虽然电路比较简陋，但是基本可以实现对年月日和时分秒的分别显示，且具有清零和更改设置时间的功能。由于没有采用44键盘，只和P1端口直接链接，所以只有8个操作键，实现显示6个时间和2个更新时间的操作。 由于选用的的数码管最多只能找到8位的，所以就没有增加显示星期的功能。也因为，我觉得星期本身就是在日期上多加一个限制在7内的计数单元，没有太多的必要，所以就没有设计这个功能。3 心得体会本次单片机课程设计是一个使用Protues设计工具、协同使用Keil编程软件制作小万年历的题目。解题过程中，我更加感到这不是一个特别简单的事情，单片机的的C语言表示法很多语法与之前学过的C语言不同，特别是单片机的存储结构和指令计数方式是从前没有学好。不过时间紧迫，只能临时抱佛脚啃啃教材。在整个过程中，我深刻地感受并理解到语言的简便性和丰富性。不管是从实现功能的角度看还是从数据类型、架构上，都可以看出语言是一个十分优秀的程序开发语言。虽然汇编有程序段短小的巨大优势，不过对于我这样新手而言，能用C语言完成这个题目已经很不容易了。这次作业让我了解怎么从不同的角度去分析同一个问题，让我们有更多更广的思路去处理解题时遇到的难点和要点。从解决问题的过程中也可以熟悉和了解C语言和Protues程序的不同用法和功能，而各种原有的模板使得我可以用高效，简洁的思路、观点来解题。这样的探索过程也是很愉悦的，特别是看到自己也能编写一个起码有点样子的仿真程序的时候。虽然我所完成的作业本身就是很简单的一个基本应用，但在这过程中我所学到的东西令我终生受用。在这段时间中因为我们组成员的共同努力才能有所成就，更有老师和同学们的共同指导和帮助，这次也让我认识到只有平时扎实知识才能用的时候信手拈来，不用临时抱佛脚。我以后会更加努力希望老师给予评分。最后，我完成了这次作业，望老师指正。附录#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intUnsigned char code discode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned int i=0,j,m=32,f=25,s=10,r=21,y=7,n=05;sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;sbit P1_3=P13;sbit P1_4=P14;sbit P1_5=P15;sbit P1_6=P16;sbit P1_7=P17;sbit P0_0=P00;sbit P0_1=P01;sbit P0_2=P02;sbit P0_3=P03;sbit P0_4=P04;sbit P0_5=P05;sbit P0_6=P06;void delays(void);uchar kbscan(void);uchar inkbscan(void);void display(void);/*下面是主程序*/void main(void)P0=0;P2=0;while(1) kbscan();/键盘扫描程序delays();/延时程序 for(j=600;j0;j-)if(j290&j59) f+;m=0; 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