电子系统设计课设基于单片机和CPLD的数字时钟.docx
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电子系统设计课设基于单片机和CPLD的数字时钟
《电子系统设计》
课程设计报告
题目：
基于单片机和CPLD的数字时钟
姓名:
XXX
院系:
电力学院
专业:
电子科学与技术
学号:
XXXXXXXXX
指导老师:
XXXXXXXXX
完成时间:
2014年1月9日
设计题目
基于单片机和CPLD的数字时钟
设计要求
设计过程
（包括：
设计方案、上机设计与仿真结果、硬件实验方案及实验结果、收获和体会）
成绩评定
指导教师评语
课程设计等级
目录
第1章设计概述…………………………………………………………………3
1.1使用软件简介………………………………………………………….4
1.2设计目的及要求………………………………………………………….4
第二章总体设计…………………………………………………………………4
2.1设计框图………………………………………………………4
2.2设计框图概述…………………………………………………….5
第三章硬件设计………………………………………………………………5
3.1数字时钟的结构……………………………………………………….5
3.2数字时钟的功能实现……………………………………………………….7
3.3数字时钟的功能模块设计…………………………………………………….7
第四章程序框图和清单……………………………………………………………11
4.1程序框图……………………………………….……11
4.2程序……………………………………………………………….12
4.3清单……………………………………………………………….19
第五章实验结果和体会………………………………………………………………20
体会…………………………………………………………………………………22
第一章设计概述
1.1使用软件简介
a.使用汇编语言或C语言要使用编译器，以便把写好的程序编译为机器码，才能把HEX可执行文件写入单片机内。
KEILuVISION是众多单片机应用开发软件中最优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，甚至ARM，它集编辑，编译，仿真等于一体，它的界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。
因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。
KEILuVision5是uVision4的升级版本，页面有了进一步的优化，使用起来更加的人性化。
b.仿真软件ProtuesProteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），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。
迄今为止是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，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译。
c.综合工具ModelsimMentor公司的ModelSim是业界最优秀的HDL语言仿真软件，它能提供友好的仿真环境，是业界唯一的单内核支持VHDL和Verilog混合仿真的仿真器。
它采用直接优化的编译技术、Tcl/Tk技术、和单一内核仿真技术，编译仿真速度快，编译的代码与平台无关，便于保护IP核，个性化的图形界面和用户接口，为用户加快调错提供强有力的手段，是FPGA/ASIC设计的首选仿真软件。
1.2设计目的及要求
a、设计要求
（1）设计一个基于单片机和CPLD的数字时钟；
（2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；对设计电路进行模拟与测试。
（3）撰写设计报告。
b、技术指标
使用单片机和CPLD设计，显示年、月、日、小时、分钟、秒，时间可以调整。
第二章总体设计
2.1设计框图
2.2设计框图概述
a.晶振电路：
12MHZ晶振和两个22PF的电容，产生标准脉冲信号。
b.复位电路：
利用它把电路恢复到起始状态。
c.时钟芯片：
本设计采用高精度时钟芯片DS12C887，自带晶体振荡器和锂电池。
在没有外部电源的情况下可工作10年。
在运行中，单片机从时钟芯片读取当前时间，然后送到数码管显示。
d.数码管显示：
本设计采用八段共阴极数码管，可以同时显示年月日或者时分秒。
e.数码管驱动：
选用两个74HC573锁存器，分别控制数码管的段码显示和位码显示。
f.按键：
采用四个独立按键，分别用来实现调整时间及其它功能。
第三章硬件设计
3.1数字时钟的结构
运用protues软件进行仿真，keil软件与其调试
显示时分秒
显示年月日
3.2数字时钟的功能实现
本设计一共使用四个独立按键来实现数字时钟的功能，其中k1是时分秒和年月日切换显示键，若当前显示是时分秒，按下k1，则切换显示到年月日；k2键为修改项选择键，按一下k2修改当前显示的第三位，按两下k2修改当前显示的第二位，按三下k2修改当前显示的第一位；k3和k4分别为增大和减小按键，来对修改项进行操作，只有在k2按下之后才有效。
3.3数字时钟的功能模块设计
本设计中需要用到CPLD的有两个74HC573锁存器，下面用Modelsim进行锁存器设计.
锁存器代码：
moduleverilog_74hc573（LE1,OE_N1,D1,Q1,LE2,OE_N2,D2,Q2）;
inputLE1,OE_N1,LE2,OE_N2;
input[7:
0]D1,D2;
output[7:
0]Q1,Q2;
reg[7:
0]Q_r1,Q_r2;
wire[7:
0]D_r1,D_r2;
assignD_r1=D1;
always@（OE_N1,LE1,D1）
begin
if（OE_N1）
begin
Q_r1<=8'hz;
end
elseif（LE1）
begin
Q_r1<=D_r1;
end
else
begin
Q_r1<=Q_r1;
end
end
assignQ1=Q_r1;
assignD_r2=D2;
always@（OE_N2,LE2,D2）
begin
if（OE_N2）
begin
Q_r2<=8'hz;
end
elseif（LE2）
begin
Q_r2<=D_r2;
end
else
begin
Q_r2<=Q_r2;
end
end
assignQ2=Q_r2;
endmodule
测试代码
`timescale1ns/1ns;
moduleverilog_74hc573_tb;
regle1,oe_n1;
reg[7:
0]d1;
wire[7:
0]q1;
initial
begin
le1=0;
oe_n1=0;
d1=8'b0000_1111;
end
always
begin
#5le1=1;
oe_n1=0;
#5d1=8'd1111_0000;
#5d1=8'd0000_1111;
#5le1=0;
oe_n1=0;
#5d1=8'd1010_0101;
#5d1=8'd0101_1010;
#5oe_n1=1;
le1=0;
#5d1=8'd1111_1111;
#5oe_n1=1;
le1=0;
#5d1=8'd1000_0001;
#5
d1=8'd0001_1110;
#5oe_n1=1;
le1=1;
#5d1=8'd0011_1100;
#5d1=8'd1100_0011;
end
verilog_74hc573
u1（.LE1（le1）,.OE_N1（oe_n1）,.D1（d1）,.Q1（q1））;
endmodule
仿真结果
第四章程序框图和清单
4.1程序框图
123
4.2程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineM1
#defineN10
sbitsp=P3^0;
sbitdscs=P2^4;
sbitdsas=P2^5;
sbitdsrw=P2^6;
sbitdsds=P2^7;
sbitduan=P2^0;
sbitwei=P2^1;
sbitk1=P3^4;
sbitk2=P3^5;
sbitk3=P3^6;
sbitk4=P3^7;
voiddelay（uint）;
voidinit（）;
voidkeyscan（）;
voiddisplay（uchar,uchar,uchar）;
voidwrite_ds（uchar,uchar）;
voidset_time（）;
ucharread_ds（uchar）;
ucharshi,fen,miao,month,day;
ucharyear,flag,k2_num,i;
unsignedcharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};
voiddelay（uintx）
{
uinti,j;
for（i=x;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
voidinit（）
{
flag=0;
k2_num=0;
write_ds（0x0a,0x20）;
write_ds（0x0b,0x26）;
set_time（）;
}
voiddisplay（ucharsh,ucharfe,ucharmia）
{
ucharsg,ss,fg,fs,mg,ms;
sg=sh%10;
ss=sh/10;
fg=fe%10;
fs=fe/10;
mg=mia%10;
ms=mia/10;
duan=1;
P0=table[ss];
duan=0;
P0=0xfe;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[sg];
duan=0;
P0=0xfd;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[10];
duan=0;
P0=0xfb;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[fs];
duan=0;
P0=0xf7;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[fg];
duan=0;
P0=0xef;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[10];
duan=0;
P0=0xdf;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[ms];
duan=0;
P0=0xbf;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
duan=1;
P0=table[mg];
duan=0;
P0=0x7f;
wei=1;
wei=0;
P0=0x00;
delay（M）;
}
voidwrite_ds（ucharadd,uchardate）
{
dsas=1;
dsds=1;
dsrw=1;
dscs=0;
P1=add;
dsas=0;
dsrw=0;
P1=date;
dsrw=1;
dsas=1;
dscs=1;
}
ucharread_ds（ucharadd）
{
uchards_date;
dscs=0;
dsas=1;
dsds=1;
dsrw=1;
P1=add;
dsas=0;
dsds=0;
P1=0xff;
ds_date=P1;
dsas=1;
dsds=1;
dscs=1;
returnds_date;
}
voidset_time（）
{
write_ds（0,0）;
write_ds（1,0）;
write_ds（2,0）;
write_ds（3,0）;
write_ds（4,12）;
write_ds（5,0）;
write_ds（6,0）;
write_ds（7,1）;
write_ds（8,1）;
write_ds（9,14）;
}
voidkeyscan（）
{
if（k1==0）
{
uinti;
delay（5）;
if（k1==0）
{
flag++;
if（flag>=2）
{
flag=0;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k1）;
}
}
if（k2==0）
{
delay（5）;
if（k2==0）
{
k2_num++;
if（k2_num>=4）
{
k2_num=0;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k2）;
}
}
if（k2_num!
=0）
{
if（flag==0）
{
if（k3==0）
{
delay（5）;
if（k3==0）
{
switch（k2_num）
{
case1:
write_ds（0,（miao+1））;
break;
case2:
write_ds（2,（fen+1））;
break;
case3:
write_ds（4,（shi+1））;
break;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k3）;
}
}
if（k4==0）
{
delay（5）;
if（k4==0）
{
switch（k2_num）
{
case1:
write_ds（0,（miao-1））;
break;
case2:
write_ds（2,（fen-1））;
break;
case3:
write_ds（4,（shi-1））;
break;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k4）;
}
}
}
if（flag==1）
{
if（k3==0）
{
delay（5）;
if（k3==0）
{
switch（k2_num）
{
case1:
write_ds（7,（day+1））;
break;
case2:
write_ds（8,（month+1））;
break;
case3:
write_ds（9,（year+1））;
break;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k3）;
}
}
if（k4==0）
{
delay（5）;
if（k4==0）
{
switch（k2_num）
{
case1:
write_ds（7,（day-1））;
break;
case2:
write_ds（8,（month-1））;
break;
case3:
write_ds（9,（year-1））;
break;
}
for（i=N;i>0;i--）
{
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
while（!
k4）;
}
}
}
}
}
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
year=read_ds（9）;
month=read_ds（8）;
day=read_ds（7）;
shi=read_ds（4）;
fen=read_ds
（2）;
miao=read_ds（0）;
if（flag==0）
{
display（shi,fen,miao）;
}
else
{
display（year,month,day）;
}
}
}
4.3清单
BillOfMaterialsFor数字钟
DesignTitle
:
数字钟
Author
:
Revision
:
DesignCreated
:
2013Äê12ÔÂ22ÈÕ
DesignLastModified
:
2014Äê1ÔÂ7ÈÕ
TotalPartsInDesign
:
11
2 Resistors
Quantity:
References
Value
OrderCode
2
R1,R2
500
3 Capacitors
Quantity:
References
Value
OrderCode
2
C1,C2
22p
1
C3
100u
MaplinVH12N
4 IntegratedCircuits
Quantity:
References
Value
OrderCode
1
U1
AT89C52
2
U2,U3
74HC573
1
U4
DS12887
2 Miscellaneous
Quantity:
References
Value
OrderCode
1
RP1
RESPACK-8
1
X1
CRYSTAL
升级会员 