电子系统设计课设基于单片机和CPLD的数字时钟.docx

1、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 .41.2 设计目的及要求 .4第二章 总体设计 4 2.1 设计框图 42.2 设计框图概述 .5第三章 硬件设计 5 3.1数字时钟的

2、结构 .53.2数字时钟的功能实现.73.3 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 .114.2 程序 .124.3 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。KEIL uVISION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

3、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。KEIL uVision5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Protues Proteus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D

4、SP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Modelsim Mentor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

5、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

6、。 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

7、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：module verilog_74hc573(LE1,OE_N1,D1,Q1,LE2,OE_N2,D2,Q2); input LE1,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; assign D_r1=D1; always(OE_N1,LE1,D1) begin if(OE_N1) begin Q_r1=8h

8、z; end else if(LE1) begin Q_r1=D_r1; end else begin Q_r1=Q_r1; end end assign Q1=Q_r1; assign D_r2=D2; always(OE_N2,LE2,D2) begin if(OE_N2) begin Q_r2=8hz; end else if(LE2) begin Q_r2=D_r2; end else begin Q_r2=Q_r2; end end assign Q2=Q_r2;endmodule测试代码timescale 1ns/1ns; module verilog_74hc573_tb; re

9、g le1,oe_n1; reg 7:0 d1; wire 7:0 q1; initial begin le1=0; oe_n1=0; d1=8b0000_1111; end always begin #5 le1=1; oe_n1=0; #5 d1=8d1111_0000; #5 d1=8d0000_1111; #5 le1=0; oe_n1=0; #5 d1=8d1010_0101; #5 d1=8d0101_1010; #5 oe_n1=1; le1=0; #5 d1=8d1111_1111; #5 oe_n1=1; le1=0; #5 d1=8d1000_0001; #5 d1=8d0

10、001_1110; #5 oe_n1=1; le1=1;#5 d1=8d0011_1100; #5 d1=8d1100_0011; endverilog_74hc573u1( .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 1 2 3 4.2程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define M 1#define N 10sbit sp=P30;sbit dscs=P24;sbit dsas=P25;sb

11、it dsrw=P26;sbit dsds=P27;sbit duan=P20;sbit wei=P21;sbit k1=P34;sbit k2=P35;sbit k3=P36;sbit k4=P37;void delay(uint);void init();void keyscan();void display(uchar,uchar,uchar);void write_ds(uchar,uchar);void set_time();uchar read_ds(uchar);uchar shi,fen,miao,month,day;uchar year,flag,k2_num,i;unsig

12、ned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;void delay(uint x) uint i,j; for(i=x;i0;i-) for(j=110;j0;j-);void init() flag=0; k2_num=0; write_ds(0x0a,0x20); write_ds(0x0b,0x26); set_time();void display(uchar sh,uchar fe,uchar mia) uchar sg,ss,fg,fs,mg,ms; sg=sh%10; ss=s

13、h/10; fg=fe%10; fs=fe/10; mg=mia%10; ms=mia/10; duan=1; P0=tabless; duan=0; P0=0xfe; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=tablesg; duan=0; P0=0xfd; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=table10; duan=0; P0=0xfb; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=tablefs; duan=0; P0=0xf7; wei=1

14、; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=tablefg; duan=0; P0=0xef; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=table10; duan=0; P0=0xdf; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=tablems; duan=0; P0=0xbf; wei=1; wei=0; P0=0x00; delay(M); duan=1; P0=tablemg; duan=0; P0=0x7f; wei=1; wei=0; P0=0x00; de

15、lay(M);void write_ds(uchar add,uchar date) dsas=1; dsds=1; dsrw=1; dscs=0; P1=add; dsas=0; dsrw=0; P1=date; dsrw=1; dsas=1; dscs=1;uchar read_ds(uchar add) uchar ds_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; return ds_date;void set_time

16、() 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);void keyscan() if(k1=0) uint i; delay(5); if(k1=0) flag+; if(flag=2) flag=0; for(i=N;i0;i-) if(flag=0) display(shi,fen,miao); else display(year,mo

17、nth,day); while(!k1); if(k2=0) delay(5); if(k2=0) k2_num+; if(k2_num=4) k2_num=0; for(i=N;i0;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) case 1: write_ds(0,(miao+1); break; case 2: write_ds(2,(fen

18、+1); break; case 3: write_ds(4,(shi+1); break; for(i=N;i0;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) case 1: write_ds(0,(miao-1); break; case 2: write_ds(2,(fen-1); break; case 3: write_ds(4,(shi-1); break; for(i=N;i0;i-

19、) 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) case 1: write_ds(7,(day+1); break; case 2: write_ds(8,(month+1); break; case 3: write_ds(9,(year+1); break; for(i=N;i0;i-) if(flag=0) display(shi,fen,miao); else displa

20、y(year,month,day); while(!k3); if(k4=0) delay(5); if(k4=0) switch(k2_num) case 1: write_ds(7,(day-1); break; case 2: write_ds(8,(month-1); break; case 3: write_ds(9,(year-1); break; for(i=N;i0;i-) if(flag=0) display(shi,fen,miao); else display(year,month,day); while(!k4); void main() init(); while(1

21、) 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Bill Of Materials For 数字钟 Design Title:数字钟Author:Revision:Design Created:20131222Design Last Modified:201417Total Part

22、s In Design:112ResistorsQuantity:ReferencesValueOrder Code2R1, R25003CapacitorsQuantity:ReferencesValueOrder Code2C1, C222p1C3100uMaplin VH12N4Integrated CircuitsQuantity:ReferencesValueOrder Code1U1AT89C522U2, U374HC5731U4DS128872MiscellaneousQuantity:ReferencesValueOrder Code1RP1RESPACK-81X1CRYSTAL