测控原理课程设计 时钟计时器的设计

1、测控系统原理与设计课程设计课题：时钟计时器的设计班级测控1101学号学生姓名专业系别电子信息工程系指导教师淮阴工学院电子信息工程系2013年5月1设计目的测控系统原理与设计课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，运用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使学生初步体验微机应用系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。通过课程设计，应能加强学生如下能力的培养：独立工作能力和创造力；综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力

2、；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；编写技术报告和编制技术资料的能力。要求(1)独立完成设计任务(2)绘制系统硬件总框图(3)绘制系统原理电路图(4)绘制系统工程设计图(机箱、控制面板、线路板图、元件布局图、装配连线图等)(5)编制软件框图(6)完成详细完整的程序清单和注释(7)制定编写调试方案(8)编写用户操作使用说明书(9)写出设计工作小结3系统方案设计概述本实验所选用的单片机为AT89C51,时钟计时器用单片机和6位LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式进行，能整点提醒，使用按键开关可实现时、分调整，秒表/时钟功能转换，省电及定时设定提醒功能。系统方案框图

3、复位电路6位七段数码管图1:系统方案框图4硬件介绍4.1STC89C51AT89C5团脚结构(T2P1.0E74DVCCCT2EX?F1J匚23EPCC-ADCJP1.2C333PC*-AD.PL3匚437P02(AD2JFL4匚535PC3AD3JiMOSIP1.5E035PC4AD4(MISOP1.E73*1PO5VAD5J(SCKF1.7E633PCCiAD6RSTC口32PC7,AD7i户心二产工。匚31EA.n.(TXDP3J匚*13DALEyPROG(WT3P3.2E1223P&EM:匚28P27(A15CTUJP3.4C：-42P28(A14)niyP3t5r*tRJk-JP2E

4、(A13：旧6匚-3nFP24=CR3P3,7E17P2L3ID7LCM)L图4管脚功能图:表174HC573功能表功能表;1输输出输出使舐续一便能QrlH1HHLHL；LLL工不变HXX1犬=不用关心富里扰74HC573图574HC573逻辑图4.3LED数码管由于系统要显示的内容较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED有共阴极和共阳极两种。如图所示。二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）ag,另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光

5、二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。LED显示数码管通常由硬件7段译码集成电路，完成从数字到显示码的译码驱动。本系统采用软件译码，以减小体积，降低成本和功耗，软件译码的另一优势还在于比硬件译码有更大的灵活性。所谓软件译码，即由单片机软件完成从数字到显示码的转换。从LED数码管结构原理可知，为了显示字符，要为LED显示数码管提供显示段码，组成一个“8”字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED数码管的显示段码为1个字节。各段码位与显示段的对应关系如表。表2段吗位D7D6D5明D3D2DIDO显示段dpgfcdcb

6、a需说明的是当用数据口连接LED数码管adp引脚时，不同的连接方法，各段码位与显示段有不同的对应关系。通常数据口的D0位与a段连接，D1位与b段连接，D7位与dp段连接，如表1所示，表2为用于LED数码管显示的十六进制数和空白字符与P的显示段码。字型共阳极共阴极字中共阳极共阴极0COH3FH990H6FH1F9HQ6EAS8H77H224HDBHB&3H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592HE86H79H682H-DKF84H71H7F8H07H空口FPHOOH880H7FHP8C73H注：（1）本表所列各字符的显示段码均为小数点不亮的情况。“空白”字符即没有任

7、何显示。显示方式有静态显示和动态显示两种。静态显示：所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。该方式每一位都需要一个8位输出口控制。静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。但当所显示的位数较多时，静态显示所需的I/O口太多，造成了资源的浪费。动态显示：所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口，降低了能耗。5

8、硬件电路介绍晶振电路每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的

9、晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。图6复位电路5.显示电路 123 4Q MOG Ga QQ IZ3 43 57 4ul占口.口口 1 3 3 tsar5.4按键电路本设计采用四个独立按键；按键处理设置为：如果没有按键，则时钟正常走下去。第一个按键为切换按键，用于显示不同界面的切换。默认显示为时分秒，如果按键一次，切换为显示年月日；如果按键两次，切换为显示闹铃时间；再按一次则跳回显示时分秒；第

10、二个按键为调整时间，当第一次按下的时候，进入调整状态，把定时器关掉，时钟就停止走动；这时当按下第三个按键可以对秒进行加1的操作，当按下第四个按键可以对分进行加1的操作，当按下K2键的时可以又时进行加1操作，当再次按下第二个按键键时，打开定时器，6总电路流程图否时单元加1,分单元清。，时写入时个位和时十位时单元潸口（中即返回7软件设计7.1主程序主程序循环调用显示子程序和查键子程序，当按键被按下时，转入相应功能程序o其主程序执行流程如图9所示。7.2显示主程序开始图9主程序流程图本程序采用动态显示，并运用锁存器将结果送出;Y结束图10显示流程图7.3闹钟时间设定功能程序T0计时器的功在时钟状态下

11、，触发外中断1时，进入闹钟时间设定模式，且不影响能状态，在键盘上输入对应的数字进行时间设定。当分别按下调节时钟、分钟和秒钟的个位时，时间自动确定。闹钟时间设定流程图如图6-3所示：开始一N达到预设时间？_-闹铃返回一一图11闹钟时间设定流程图8误差分析与修正测量数据理论时间(cm)5:00:007:00:009:00:0011:00:00实际时间(cm)5:00:117:00:359:01:0211:01:11数据分析基本满足设计要求，误差在1015秒/时之间，完全可以满足日常的使用。9软件仿真cnQo竹腓*1T.1-一TkrrF:3-BnurEm-j.u.7rii二i-ru3,1*F3m_-

12、BrTTn-Id.sXMlfFIxd_fl甲/TA11课程设计体会与总结通过本次课程设计，加深了对传感器课程的认识，提高了动手与团队合作能力。在单片机课程设计中，经过选题、设计电路、购买元件、焊接电路、程序编写调试等步骤，最终得到完整的作品。这次课程设计是本门课程课堂教学的延伸和发展，是理论知识与工程实践之间的衔接。通过本课程设计，我获益匪浅，增强了我对单片机专业知识的学习，加深了认识，进一步巩固了我的动手能力，培养独立自主、综合分析的思维与创新能力，最终使初步具有设计小型计算机控制系统的硬件及软件的能力。同时，通过资料搜集、方案分析、系统设计与报告撰写的一系列过程，得到一次科学研究工作的初步

13、训练。从而，在专业知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。本次课程设计使我得到了锻炼，让我明白学习不知能是纸上谈兵，要能在生活生产中用到的具体使用。附：参考代码#includeunsignedchardatashijian23=13,06,25,23,59,50;unsignedchardatanaoling3=23,59,51;unsignedcharcodeduanma=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;unsignedcharcodeweima=0 xfe,0 xfd,0 xf

14、b,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f;sbitkey1=P3A4;sbitkey2=P3A5;sbitkey3=P3A6;sbitkey4=P3A7;sbitfmq=P2A3;bitflag,flagfmq;sbitduan=P2A6;/定义锁存使能端口段锁存sbitwei=P2A7;/位锁存voiddelay(unsignedchart)unsignedchari,j;for(i=t;i0;i-)for(j=110;j0;j-);voiddisplay(unsignedcharn)unsignedchari,j=0;unsignedchartemp26;for(i=

15、0,j=0;i3;i+,j+=2)tempnj=shijianni/10;tempnj+1=shijianni%10;for(i=0;i=60)shijiann2=0;elseif(n=0&shijiann2=31)shijiann2=0;if(!key4)delay(15);if(!key4)while(!key4);shijiann2-;if(n=1&shijiann2=0)shijiann2=60;elseif(n=0&shijiann2=0)shijiann2=31;if(j=2)if(!key3)delay(15);if(!key3)while(!key3);shijiann1+;i

16、f(n=1&shijiann1=60)shijiann1=0;elseif(n=0&shijiann1=12)shijiann1=0;if(!key4)delay(15);while(!key4);shijiann1-;if(n=1&shijiann1=0)shijiann1=59;elseif(n=0&shijiann1=0)shijiann1=12;if(j=3)if(!key3)delay(15);if(!key3)while(!key3);shijiann0+;if(n=1&shijiann0=24)shijiann0=0;elseif(n=0&shijiann0=100)shijiann0=0;if(!key4)if(!key4)while(!key4);shijiann0-;if(n=1&shijiann0naoling2&shijian12naoling2+30)|(shijian11=0&shijian1220)for(i=0;i50;i+)fmq=!fmq;delay(50);display(n);voidinit_time0_ser()interrupt1staticunsignedchari;i+;if(i=2