多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)--電子技術(shù)課程設(shè)計(jì).doc

電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目名稱：多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 日 期： 二零一五年六月二十日 多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)多功能的數(shù)字鐘。設(shè)計(jì)要求：內(nèi)容要求： 說明設(shè)計(jì)題目及要求。 剖析題目并提出設(shè)計(jì)構(gòu)想。 提出設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案。 根據(jù)確定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行細(xì)致構(gòu)思和實(shí)現(xiàn)。畫出總體原理圖。 對總體原理圖進(jìn)行深入剖析及定量計(jì)算，詳盡說明各部分電路的原理并求出必要的參數(shù)值。 對電路進(jìn)行仿真，給出仿真結(jié)果。 對本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)1以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。2小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為24進(jìn)制，分鐘和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)制。3能手動快速校時(shí)、校分。4具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。5. 具有秒表計(jì)數(shù)功能。6. 具有鬧鐘功能。7. 電路中所需的直流電源需自行設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)及原理框圖整體設(shè)計(jì)： 本實(shí)驗(yàn)為多功能數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)，小時(shí)為24進(jìn)制，分鐘和秒為60進(jìn)制，具有校時(shí)校分，整點(diǎn)報(bào)時(shí)，秒表計(jì)數(shù)，鬧鐘功能，數(shù)字以液晶屏顯示出來。時(shí)鐘秒分鐘小時(shí)的產(chǎn)生，10ms信號，計(jì)100次夠1s，夠60s計(jì)分鐘，夠60分鐘小時(shí)，夠24小時(shí)清零。以ms定義毫秒，以s定義秒，m定義分鐘，h定義小時(shí)。鬧鐘設(shè)計(jì)的小時(shí)與分鐘與定時(shí)器的小時(shí)和分鐘返回單片機(jī)進(jìn)行比較，如果相等則傳給蜂鳴器，蜂鳴器響，不相等則不執(zhí)行，修改時(shí)間有單片機(jī)檢測按鍵來進(jìn)行時(shí)間的修改。秒表由單片機(jī)給秒表信號開始計(jì)數(shù)每10ms顯示一次。設(shè)計(jì)的讀取和指令的發(fā)出都由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。數(shù)字時(shí)鐘功能齊全，而且操作方便，符合現(xiàn)實(shí)要求。原理框圖： ms定義 s定義秒 m定義分鐘 h定義小時(shí)定時(shí)器 產(chǎn)生10ms 1s 60s 1h 24小時(shí)清零 比較是否相等 清零 比較是否相等 單片機(jī) 液晶屏 清零秒表 10ms 1s 60s 1h 24小時(shí)清零 相 等 清零鬧鐘 小時(shí) 分鐘 按鍵 蜂鳴器二、 各模塊設(shè)計(jì)原理時(shí)鐘信號的產(chǎn)生51單片機(jī)定時(shí)器T0原理：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器簡稱定時(shí)器，其作用主要包括產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)間隔、記錄外部事件的數(shù)量等，是微機(jī)中最常用、最基本的部件之一。803l單片機(jī)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)。 T0由2個(gè)定時(shí)寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1則由TH1和TL1構(gòu)成，它們都分別映射在特殊功能寄存器中，從而可以通過對特殊功能寄存器中這些寄存器的讀寫來實(shí)現(xiàn)對這兩個(gè)定時(shí)器的操作。作定時(shí)器時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)寄存器自動加l，所以定時(shí)器也可看作是計(jì)量機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器。由于每個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘振蕩周期，所以定時(shí)的分辨率是時(shí)鐘振蕩頻率的1/12。作計(jì)數(shù)器時(shí)，只要在單片機(jī)外部引腳T0(或T1)有從1到0電平的負(fù)跳變，計(jì)數(shù)器就自動加1。計(jì)數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的l/24。工作方式：T0或T1無論用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器都有4種工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。除方式3外，T0和T1有完全相同的工作狀態(tài)。下面以T1為例，分述各種工作方式的特點(diǎn)和用法。工作方式0：13位方式由TL1的低5位和TH1的8位構(gòu)成13位計(jì)數(shù)器(TL1的高3位無效)。工作方式0的結(jié)構(gòu)見下圖：圖中，C/T為定時(shí)/計(jì)數(shù)選擇：C/T=0，T1為定時(shí)器，定時(shí)信號為振蕩周期12分頻后的脈沖;C/T=l，T1為計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)信號來自引腳T1的外部信號。定時(shí)器T1能否啟動工作，還受到了R1、GATE和引腳信號INT1的控制。由圖中的邏輯電路可知，當(dāng)GATE=0時(shí)，只要TR1=1就可打開控制門，使定時(shí)器工作;當(dāng)GATE=1時(shí)，只有TR1=1且INT1=1，才可打開控制門。GATE，TR1，C/T的狀態(tài)選擇由定時(shí)器的控制寄存器TMOD，TCON中相應(yīng)位狀態(tài)確定，INT1則是外部引腳上的信號。在一般的應(yīng)用中，通常使GATE=0，從而由TRl的狀態(tài)控制Tl的開閉：TRl=1，打開T1;TRl=0，關(guān)閉T1。在特殊的應(yīng)用場合，例如利用定時(shí)器測量接于INT1引腳上的外部脈沖高電平的寬度時(shí)，可使GATE=1，TRl=1。當(dāng)外部脈沖出現(xiàn)上升沿，亦即INT1由0變1電平時(shí)，啟動T1定時(shí)，測量開始;一旦外部脈沖出現(xiàn)下降沿，亦即INT1由l變O時(shí)就關(guān)閉了T1。定時(shí)器啟動后，定時(shí)或計(jì)數(shù)脈沖加到TLl的低5位，從預(yù)先設(shè)置的初值(時(shí)間常數(shù))開始不斷增1。TL1計(jì)滿后，向THl進(jìn)位。當(dāng)TL1和THl都計(jì)滿之后，置位T1的定時(shí)器回零標(biāo)志TFl，以此表明定時(shí)時(shí)間或計(jì)數(shù)次數(shù)已到，以供查詢或在打開中斷的條件下，可向CPU請求中斷。如需進(jìn)一步定時(shí)/計(jì)數(shù)，需用指令重置時(shí)間常數(shù)。時(shí)鐘的秒，分鐘，小時(shí)的產(chǎn)生模塊：10ms計(jì)100次夠1s，夠60s計(jì)分鐘，夠60分鐘小時(shí)，夠24小時(shí)清零。秒表：單片機(jī)給秒表信號，從零開始計(jì)數(shù)，從10ms開始顯示，10ms計(jì)100次夠1s，夠60s計(jì)分鐘，夠60分鐘小時(shí)，夠24小時(shí)清零。鬧鐘的設(shè)定模塊：設(shè)置鬧鐘變量，單片機(jī)檢測按鍵，通過鬧鐘變量給小時(shí)，分鐘賦值。修改時(shí)間模塊：通過單片機(jī)檢測按鍵來給時(shí)鐘小時(shí)分鐘進(jìn)行修改，并且不改變鬧鐘設(shè)定的時(shí)間。按鍵控制模塊：單片機(jī)對按鍵掃描，當(dāng)檢測到按鍵的變化時(shí)執(zhí)行相應(yīng)操作。一共有三個(gè)按鍵和兩個(gè)開關(guān)。總體電路設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)程序：#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define dataport P2 /1602數(shù)據(jù)端sbit rs=P17; /寫命令數(shù)據(jù)控制端 sbit lcden=P15; /1602使能端sbit hadd=P16;sbit madd=P14;sbit jishi=P13;sbit turn=P12;sbit sounder=P11;uchar h=10,m,s_1,count,count_1,ms,flag,h_1,m_1,s_2,ms_1,h_2,m_2,s_3,ms_2,flag_1=3,ms_3,m_3,s_4,h_3,nm,nh;code char C110=0123456789;/定義一個(gè)數(shù)組用來裝載本實(shí)驗(yàn)所需要的十進(jìn)制數(shù)字code unsigned char C2=00:00:00:00;code char name6=M:PYAN;void delay(us); /延時(shí)子函數(shù)void write_com(uchar com);void write_data(uchar dat);void jishi_1();void init1602()write_com(0 x38);/顯示模式設(shè)置write_com(0 x08);/顯示打開write_com(0 x01);/顯示清屏write_com(0 x06);/顯示光標(biāo)移動設(shè)置write_com(0 x0c);/顯示開及光標(biāo)設(shè)置void delay(us)unsigned int j;while(us-)for(j=80;j0;j-);void shijian()write_com(0 x80+0X40);write_data(C1h/10);write_com(0 x80+0X41);write_data(C1h%10);write_com(0 x80+0X42);write_data(:);write_com(0 x80+0X43);write_data(C1m/10);write_com(0 x80+0X44);write_data(C1m%10);write_com(0 x80+0X45);write_data(:);write_com(0 x80+0X46);write_data(C1s_1/10);write_com(0 x80+0X47);write_data(C1s_1%10);void jishi_1()write_com(0 x80);write_data(C1h_1/10);write_com(0 x80+0X01);write_data(C1h_1%10);write_com(0 x80+0X02);write_data(:);write_com(0 x80+0X03);write_data(C1m_1/10);write_com(0 x80+0X04);write_data(C1m_1%10);write_com(0 x80+0X05);write_data(:);write_com(0 x80+0X06);write_data(C1s_2/10);write_com(0 x80+0X07);write_data(C1s_2%10);write_com(0 x80+0X08);write_data(:);write_com(0 x80+0X09);write_data(C1ms_1/10);write_com(0 x80+0X0a);write_data(C1ms_1%10);void jishi_3()write_com(0 x80);write_data(C1h_3/10);write_com(0 x80+0X01);write_data(C1h_3%10);write_com(0 x80+0X02);write_data(:);write_com(0 x80+0X03);write_data(C1m_3/10);write_com(0 x80+0X04);write_data(C1m_3%10);write_com(0 x80+0X05);write_data(:);write_com(0 x80+0X06);write_data(C1s_4/10);write_com(0 x80+0X07);write_data(C1s_4%10);write_com(0 x80+0X08);write_data(:);write_com(0 x80+0X09);write_data(C1ms_3/10);write_com(0 x80+0X0a);write_data(C1ms_3/10); void jishi_2()write_com(0 x80);write_data(C1h_2/10);write_com(0 x80+0X01);write_data(C1h_2%10);write_com(0 x80+0X02);write_data(:);write_com(0 x80+0X03);write_data(C1m_2/10);write_com(0 x80+0X04);write_data(C1m_2%10);write_com(0 x80+0X05);write_data(:);write_com(0 x80+0X06);write_data(C1s_3/10);write_com(0 x80+0X07);write_data(C1s_3%10);write_com(0 x80+0X08);write_data(:);write_com(0 x80+0X09);write_data(C1ms_2/10);write_com(0 x80+0X0a);write_data(C1ms_2%10); void play_nz()/鬧鐘函數(shù)write_com(0 x80+0X49);write_data(N);write_com(0 x80+0X4A);write_data(:);write_com(0 x80+0X4B);write_data(C1nh/10);write_com(0 x80+0X4C);write_data(C1nh%10);write_com(0 x80+0X4D);write_data(-);write_com(0 x80+0X4E);write_data(C1nm/10);write_com(0 x80+0X4F);write_data(C1nm%10);void nz()if(nm=m&nh=h)sounder=0;delay(100);delay(100);sounder=1;/*/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void write_data(uchar dat)rs=1; /選擇寫數(shù)據(jù)lcden=0;P2=dat;lcden=1;delay(1);lcden=0;/*/*寫命令*/void write_com(uchar com)/寫命令子函數(shù)rs=0; /為0則為寫命令，為1則為寫數(shù)據(jù)lcden=0;P2=com;lcden=1;delay(1);lcden=0;void init()TMOD=0X01; /定時(shí)器0的工作方式1TH0 = 0 x0FF; TL0 = 0 x9C; /初始化計(jì)數(shù)器值TR0=1; /定時(shí)器0的中斷控制位EA=1;ET0=1; /定時(shí)器0的中斷控制位IE0=1; /EX0=1; /外部中斷0的標(biāo)志位IT0=1; /外部中斷0的方式選擇位，本實(shí)驗(yàn)選擇底電平觸發(fā) /開啟總中斷init1602();void zhengdian()if(m=0&s_1=0)sounder=0;delay(100);sounder=1;delay(100);sounder=0;delay(100);sounder=1;delay(100);sounder=0;delay(100);sounder=1;delay(100);void keyscan_1()if(jishi=1)/init_jishi();h_3=0;m_3=0;s_4=0;ms_3=0;jishi_3();elseif(flag=0)jishi_2();if(flag=1)jishi_1(); void keyscan_2() if(turn=0) /修改時(shí)間 if(hadd=0)while(!hadd);h+;if(h=24)h=0;if(madd=0)while(!madd);m+;if(m=60)m=0;if(turn=1) /設(shè)置鬧鐘if(hadd=0)while(!hadd);nh+;if(nh=24)nh=0;if(madd=0)while(!madd);nm+;if(nm=60)nm=0;void student_name()uchar i;write_com(0 x80+0 x0b);/選擇顯示的地址for(i=0;i=24)h=0;if(ms_1=100)ms_1=0;s_2+;if(s_2=60) /減到0之后停止s_2=0;m_1+;if(m_1=60)m_1=0;h_1+;if(h_1=24)h_1=0;void I0_test() interrupt 0if(flag=1)h_2=h_1;m_2=m_1;s_3=s_2;ms_2=ms_1;if(flag=0)h_1=0;m_1=0;s_2=0;ms_1=0;flag=!flag; 三、 電路仿真液晶屏的工作：1602LCD內(nèi)置HD44780專用液晶顯示控制器，分為帶背光和不帶背光兩種，帶背光的比不帶背光的厚，在應(yīng)用中并無差別。顯示容量為16*2個(gè)字符。芯片工作電壓：4.5-5.5V：最佳工作電壓為5V。工作電流：2.0mA。各引腳功能：VSS：電源地 VDD：電源正極 VEE：液晶顯示偏壓，為對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高會產(chǎn)生鬼影，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對比度。 RS：數(shù)據(jù)/命令選擇信號，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 RW：讀/寫控制信號，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 E：使能端，為1時(shí)讀取信息，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令。 D0D7:8位雙向數(shù)據(jù)線 BLA：背光源正極 BLK：背光源負(fù)極。仿真后從十點(diǎn)開始計(jì)時(shí)。閉合開關(guān)開始調(diào)節(jié)時(shí)間。（上面按鍵調(diào)節(jié)分鐘，下面按鍵調(diào)節(jié)小時(shí)）。調(diào)節(jié)后時(shí)間顯示，與當(dāng)時(shí)時(shí)間一致。鬧鐘的調(diào)節(jié)斷開開關(guān)調(diào)節(jié)鬧鐘，上面按鍵調(diào)節(jié)分鐘，下面按鍵調(diào)節(jié)小時(shí)，調(diào)節(jié)鬧鐘到12點(diǎn)。當(dāng)鬧鐘時(shí)間與顯示時(shí)間一致時(shí)，蜂鳴器響，響鈴時(shí)間為一分鐘蜂鳴器的工作原理（蜂鳴器）秒表計(jì)時(shí)右邊開關(guān)閉合，左邊按鍵按下開始計(jì)時(shí)，再次按下左邊按鍵暫停，右邊開關(guān)斷開這計(jì)時(shí)清零。重復(fù)開始操作則可重新計(jì)時(shí)。四、 設(shè)計(jì)心得及體會本次數(shù)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì)過程比較漫長，主要是設(shè)計(jì)功能較多，有些功能的設(shè)計(jì)遇到不少難題，主要是秒表的設(shè)計(jì)，通過查閱資料，最終也是解決。本次設(shè)計(jì)主要運(yùn)用到了單片機(jī)和1602液晶顯示屏來實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘計(jì)時(shí)，校準(zhǔn)，鬧鐘，秒表等功能。這次電子設(shè)計(jì)收獲很多，主要是對單片機(jī)和電子設(shè)計(jì)有了更深的了解，本次也不是第一次使用protues進(jìn)行仿真，所以進(jìn)展還比較順利，最終成功實(shí)現(xiàn)報(bào)告所要求的全部內(nèi)容，也是非常的欣慰。單片機(jī)的設(shè)計(jì)一直是個(gè)難題，因?yàn)闆]有專門上過這方面的課程，許多東西只能自學(xué)和請教學(xué)習(xí)過的同學(xué)，可以說是費(fèi)了很多心思。其實(shí)設(shè)計(jì)中，較大的問題是程序的編寫，平常很少實(shí)現(xiàn)這么多功能的設(shè)計(jì)，所以c語言編程也相應(yīng)比較復(fù)雜，重新參考了c語言程序設(shè)計(jì)和相應(yīng)資料，程序長所以中間出現(xiàn)錯(cuò)誤也很多，有些是疏忽造成，有些是語法錯(cuò)誤，所以修改了較長時(shí)間。費(fèi)的心思越多，學(xué)的也越多，學(xué)到這里，我也體會到單片機(jī)的強(qiáng)大和重要性，在以后的學(xué)習(xí)中一定要多多練習(xí)，更多的使用和了解其功能，做出更好更強(qiáng)大的設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)：1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 出版日期:2006.1（2014.1重?。?吳建國、張彥.數(shù)字電子技術(shù) 華中科技大學(xué)出版社 出版日期：2010.8 3孫煥銘、趙會成、王金 51單片機(jī)C程序應(yīng)用實(shí)例講解 北京航空航天大學(xué)出版社 出版日期：2011.3 4譚浩強(qiáng) C程序設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 出版日期：2010.6（2013.11重印）5李亮 51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和原理 電氣自動化技術(shù)網(wǎng) 時(shí)間2013-03-03 6網(wǎng)址http:/ 1602液晶顯示原理