张家庆现代电子系统设计综合实习文档格式.docx

1、随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到数字电子钟。1.3电子时钟的设计要求 本课题的主要容是采用单片机实现一个简单的带闹钟定时功能的电子时钟，通过这个实习进一步加深C语言程序设计、单片机原理及应用等相关课程中的理论知识，熟练掌握单片机的编程、调试和应用系统的开发。 具体任务要求： 1、显示“时.分”进行显示，例如“12.18”，其中小数点每秒闪烁一次。 2、能够校正时间的时和分，按键分为5个功能键 （1）设定键：在计时模式时，按下此键时停止计时，进入设置状态，并切换到分钟的设置状态，再按一次切换到小时的设置状态，每按下一次完成时.分设置的切换，用点亮时.分个位的数码管小数点表示分

2、或秒处于设置状态。在闹钟时间设定状态时，按下此键同样进入设置状态，完成分、秒设置的切换。 （2）递增键：在设置状态时，按一次递增键，被设置的分钟数字或时钟数字增1，持续按下数字自动增1。 （3）递减键：在设置状态时，按一次递减键，被设置的分钟数字或时钟数字减1，持续按下数字自动增1。 （4）计时键：在设置状态或闹钟时间设定状态时，按下此键则单片机切换到计时的显示模式，按照新的时.分设置值进行计时。如果已经在计时状态则此键无效。 （5）闹钟键：在计时模式时，按下此键则单片机切换到闹钟时间设定状态的显示模式。等待“设定键”、“递增键”、“递减键”来设定分钟和秒钟。 3、当计时到闹钟设定时间，用发光

3、二极管闪烁，十秒钟后结束闪烁，正常计时。发挥部分：用掉电不丢失的24C01存储闹钟时刻，用音乐作为闹铃2 控制系统的硬件设计2.1硬件电路的总体框图总体电路是以单片机为主要控制器，控制LCD液晶屏来显示数字时间，并且LED灯的闪烁和蜂鸣器的蜂鸣也受其控制，更据具有检测扫描按键电路，并向24C02存储芯片读取和写入数据的作用。 图2.1 总体框图2.2 AT89C52单片机模块 AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51核，在部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控

4、制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12

5、脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 图2.2 AT89C52单片各引脚说明：Vcc:电源电压GND:接地 P0：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活部上拉电阻。在Flash编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1口

6、：P1 是一个带部上拉电阻的8 位双向I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。 P2口：P2 是一个带有部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口P2 写“1”，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16 位地数据存储器

7、（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI 指令）时，P2 口输出P2锁存器的容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。 P3口：P3口是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被部上拉电阻拉高并可作为输入端口。P3口除了作为一般的I/0口线外，更重要的用途是它的第二功能，RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用

8、于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，在每个机器周期会动作两次。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA接高电平时，单片机读取部程序存储器。当扩展有外部ROM时，当读取完部ROM后自动读取外部ROM。EA接低电平时，单片机直接读取外部（ROM）。因为现在我们使用的单片机都有部ROM，所以在设计电路时此引脚始终接高电平。2.3 液晶屏显示模块本设

9、计使用的是1602液晶屏。其屏由5V电压驱动，带背光，可显示两行，每行16个字符，不显示汉字置含128个字符的ASCII字符集字库，只有并行接口，无串行接口。 图2.3 1602液晶屏1602字符型液晶屏各接口信号如表2-1所示：表2-1编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据口2VDD电源正极10D33VO液晶显示对比度调节端11D44RS数据/命令选择端（H/L）12D55R/W读写选择端（H/L）13D66E使能信号14D77D015BLA背光电源正极8D116BLK背光电源复极在与单片机相连时，8个数据口直接与P0口相连，并且必须接上上拉电阻。RS端与单片机的P3.5口相连，E端与单片

10、机的P3.4口相连，因为电子时钟不向液晶读取任何数据，只向其写入命令和显示数据，因此R/W端始终为写状态，直接接地。当在1602液晶屏第一行的00H-0FH、第二行的40H-4FH地址中任一处写入显示数据时，液晶都立即能显示出来。2.4存储芯片模块串行E2PROM是基于I2C-BUS 的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用。 图2.4 24C02与单片机的接线其各接口功能：A0，A1，A2为器件地址线，WP为写保护引脚，SCL，SDA为二线串行接口，与单片机直接相连，符合I2C总线协议。在进行操作时，需要进行总线

11、初始化、启动信号、应答信号、停止信号、写字节、读字节等操作。2.5蜂鸣器模块在电路中，蜂鸣器的一端接电源，一段与单片机FM端相连，当FM端为低电平时P1.7口也同时为低电平。 此时，由于二极管的一段为高电平而另一端为低电平，便致使LED灯亮，同时蜂鸣器的FM端为低电平而蜂鸣器发出响声。 图2.5蜂鸣器 2.6键盘电路设计此电子时钟共有五个按键，设定键（S1）、增大键（S2）、减小键（S3）、闹钟键（S5）和计时键（S4）。图2.6 矩阵键盘和独立按键2.7晶振电路模块 晶振电路是驱动单片机和控制中断的重要部分，它是由一个11M的晶振和两个30pF的电容组成。 图2.6 晶振电路 3控制系统的软

12、件设计3.1软件的总体流程图程序采用定时器0进行50ms的定时，经过20次的溢出为一秒，进行时间的刷新显示。 图3.1 总体流程图3.2 液晶屏RS控制写数据还是写命令。RS=1；写数据。RS=0，写命令。R/W 是读/写选择。R/W=1，读。R/W=0，写。RS=1，R/W=0，写数据。RS=0，R/W=0，写命令。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。图3.2 1602液晶屏流程图液晶屏操作程序：void write_（uchar ） lcden=0; rs=0; P0=; delay（5）; lcden=1; delay（5）; void write_date（u

13、char date） rs=1; P0=date;3.3 键盘扫描本设计的电子时钟共有五个键，设定键（S1）、增大键（S2）、减小键（S3）、闹钟键（S5）和计时键（S4），由4*4矩阵键盘的最后一列（四个）、独立按键其中的一个提供。图3.3 键盘扫描流程图3.4蜂鸣器有键按下时蜂鸣器蜂鸣，到达整点时蜂鸣器蜂鸣十秒，闹钟时间到达时，蜂鸣器蜂鸣十秒，同时二极管闪烁十秒。void di（）beep=0;delay（100）;beep=1;if（shi=nshi）&（fen=nfen）&（miao=0） for（i=1;i=200;i+） d8=d8; beep=beep; delay（50）; ; d8=1; beep=1; if（fen=0）& for（i=1;3.5 存储芯片在进行操作时，需要进行总线初始化、启动信号、应答信号、停止信号、写