单片机实现的多功能数字电子表设计报告.doc

v1.0 可编辑可修改目录1、目的………............................................................................................22、课题内容………………..…………………………………………….23、主要技术指标…………………………………………………………24、课题分析与硬件电路设计原理………………………………………25、系统框图………………………………………………………………46、方案选择与元器件选择………………………………………………47、软件设计依据与分析…………………………....................................78、附录…………………………………………………………………..129、附录一 设计总结与体会…………………………………………....1210、附录二 元器件清单………………………………………………..1311、附录三 系统调试记录......................................................................1412、附录四 参考文献..............................................................................1613、附录五 整机电路图..........................................................................1714、附录六 源程序清单..........................................................................18多功能数字电子表设计报告一、目的1、 使学生将所学的“数字电子技术”和“单片机原理”等相关知识应用于实践。

培养学生理论联系实际的工作作风，提高学生的动手能力2、 学会用“计算机辅助分析设计软件”对该题目进行分析、设计与仿真，并打印出仿真结果，提高学生对计算机的应用水平3、 掌握电路的焊接、安装、调试技术，培养学生的工程意识，提高学生分析并解决实际问题的能力，激发学生对产品开发的兴趣，培养学生的科技创新精神二、课题内容设计并制作符合以下要求的“多功能数字电子表”，并撰写分析设计报告1、 基本要求：（2010-11-11）（1）、计时功能：显示时、分、秒；（2）、定闹功能；（3）、秒表功能；（4）、倒计时功能2、提高要求：（1）、增加“语音报时”功能；（2）、增加“电子日历”功能3）、数字温度计，三、主要技术指标1、计时精度：±2秒/月；2、功能设置按键不得多于3个四、课题分析与硬件电路设计原理1、课题分析在进行课题设计前，我们应该确定一些基本的设计原则，然后再根据这些原则去寻找思路在设计系统时，我们主要考虑以下一些原则：节约元器件，尽量降低系统实现的成本；硬件电路尽量简单，使得硬件实现、问题检查、软件编程以及系统调试的难度都降低；能在软件上实现的，不采取软件实现，使芯片利用率尽可能高；软件设计方案要优化，使得编程尽可能简单，方便仿真与测试；设计方案要和当前的试验平台相应；充分利用各种资料，尽量采用成熟与经典的电路。

要实现一个系统，先要明确该系统的功能和要求设计的系统必须要能实现基本的功能，再考虑实现其他的功能为了取得比较好的实践成绩，我们必须实现课程设计的提高要求我们可以从老师给出来的两个提高方案种选一个或两个都选，也可以自己拟定一个方案首先考虑“语音报时”由于语音报时要用到语音芯片，使用语音芯片后，系统的电路复杂性增加，不仅在电路设计和硬件电路实现方面难度加大，而且系统调试的难度也加大因而，经过综合考虑，我们决定选择仅通过蜂鸣器来实现报时功能再考虑“电子日历”由于电子表显示时分秒需要六位数码管，日历显示的年月日也可以采用六位显示，而且日历设计在数学原理上和钟表设计一样因而，可以在不增加硬件的条件下实现“电子日历”，而系统的功能按键少，必然增加了软件实现的难度；从另外一方面看，这相当于提高了硬件的利用率为了锻炼自己，我们决定选择实现“电子日历”功能其次，从日常生活中所使用的电子表来看，我们还可以尝试实现“星期”功能，考虑到自身知识积累与时间限制，不选择实现该功能综上所述，我们要设计的电子表，其所能实现的功能为：计时、闹钟、秒表、倒计时、报时与日历2、硬件电路设计原理多功能电子表的实现方式有多种，从软件和硬件的角度来看，可以分成硬件实现方式与软硬件结合的实现方式。

本次课程设计是基于单片机的设计，因而是软硬件结合的实现方式软硬件结合的实现方式比硬件实现方式更具有优点从电子表的用户角度来看，一个电子表可划分为三个部分：用户面对的显示界面；用户切换电子表各种功能的按键；用户无需关心的电子表内部控制部分从这三方面我们可以综合出本次实践所需要设计的系统的框图，如图1所示电子表的关键秒信号的产生与秒计数，利用单片机内部的定时器和计数器，无需外加日历芯片，即可以实现所要求的各种功能经过综合考虑，我们选择AT89C52单片机来设计系统AT89C52是低电压，高性能CMOS8位单片机片内含8k bytes可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytesd的随机存储器（RAM），与标准MCS—51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置8位中央处理器（CPU）和Flash单元3个16位定时/计数器，8个中断源，32个可编程I/O口线根据AT89C52的引脚功能，我们选择P0口为功能切换输入口（,与）与蜂鸣器驱动信号输出口（），P1口为显示电路的段选输出口，P2口为显示电路的位选输出口由于采用数码管显示电路，为使得显示稳定，需对段选信号进行锁存，即在AT89C52的P0口接缓冲器。

为了电路连接方便，应该选择8输入8输出缓冲器经过对比各种缓冲器后，选择74LS24474LS244是三态输出的八组缓冲器和总线驱动器，能驱动数码管的各段稳定工作五、系统框图单片机74LS244LED功能按键蜂鸣器图1单片机：用于控制电子表的运行；74LS244：输出缓冲器，用以锁存单片机的显示输出，并驱动七段数码管；LED：电子表的显示窗口；功能键：实现电子表的功能切换；蜂鸣器：用以整点报时、闹铃发声六、方案选择与元器件选择（一）、方案选择在经过课题分析，确定了系统框图后，还需要确定具体的硬件电路，以便根据确定的硬件电路进行软件设计而在软件实现方面，也需要结合具体的硬件电路，选择最优化组合，才能使得编程简单，系统调试方便，出问题也容易发现整个电路系统分为六个子模块：作为控制处理器的单片机（芯片一经选定，其他子模块必须根据他来确定）；显示模块； 响铃模块；时钟产生模块；复位模块；功能按键模块响铃模块、时钟产生模块与复位模块都已经有很多经典的范例供参考，可以很容易确定下来；方案选择的最关键是显示模块和功能按键模块，它不仅关系着软件实现的难以与成败，还对系统调试有着重大影响1、 显示模块显示模块采用6位8段共阳数码管进行显示，单片机的P0口位显示输出端口。

数码管显示的关键是要有足够的显示亮度和显示稳定因而，选择线缓冲器74LS244作为单片机的显示输出信号的缓冲器由74LS244的功能可知，只需要一片该芯片即可以让数码管显示稳定要保证数码管有足够的亮度，必须要有合适的位选电压因而，让单片机的位选输出信号通过三极管放大再接到数码管上2、功能按键模块系统的各个功能的切换，是通过功能按键实现的由于设计要求是功能开关不多于三个，而系统的功能多样，如果选择一个功能开关，显然难以实现诸多系统功能；如果选择两个开关，从数学角度上分析，显然可以实现，但难度大，繁琐，也不方便调试，因而功能开关设置为三个按键电路要考虑去抖动的问题按键电路去抖动的实现方式有硬件实现与软件实现两种方式根据设计原则，应该尽量降低成本和硬件电路的复杂性，提高对单片机的功能利用率因而，在设计中采用软件去抖动方式确定按键数量后，还需要确定按键所对应的单片机引脚，以便根据引脚进行软件设计单片机的RST管脚接复位开关，、、管脚分别接功能开关 为了叙述方便，以下行文过程均用管脚名称代指对应开关复位后，系统的初始状态为：时钟从00：00：00开始计时，日期从08：03：14开始计时系统的正常显示为时间显示。

由于功能按键少，必须采用按键组合的方式，才能实现系统的所有功能按键组合的方式，不仅关系到软件实现的难易程度，还关系系统调试的难易与系统实现的成败因而，必须优化按键功能组合方案以下是经过优化得到的一个按键功能组合方案，我们采用该方案来进行系统实现：（1）在时钟状态下，短按，时钟仍然计时，但LED熄灭，晚上防止灯光刺眼，再短按，LED重新点亮2）在时钟状态下长按，时钟单元清零，分单元闪烁，进入分调整，再短按，分加1，短按，分减1；再长按,时单元闪烁，进入时调整状态，再短按，时加1，短按, 时减1，再长按，退出时间调整状态，进入时钟显示状态3）在时钟状态短按，显示日期，再长按，进入日期调整状态，短按，日加1，短按，日减1；再长按，进入月调整状态，短按,月加1，短按，月减1；再长按，进入年调整状态，短按，年加1，短按，年减1.再长按，退出日期显示调整状态，进入时钟显示状态4）在时钟状态长按，进入秒表状态，秒表开始计时再按下，秒表暂停；再按，秒表清零；再按，秒表又开始计时；再按，秒表清零，秒表清零后短按，可退出秒表功能，回到时钟显示状态5）在时钟状态，短按，进入闹钟/倒计时调整状态，LED显示“00：00：灭—”，可分调整，按，分加1，按，分减1；再按，LED显示“00：00：—灭”，进入闹钟时调整，按，时加1。

闹钟调整好后，按下，LED显示“00：00：—0”，表明闹钟有效；如再按下，LED又显示“00：00：—灭：，表明闹钟无效，再按，LED显示为“00：00：00”，开始倒计时倒计时到零时，蜂鸣器报警，同时回到时钟状态6）在闹铃响时，可按停闹，不按则闹钟响1分钟整点报时，闹铃响的次数即为整点数二）、元器件选择由于可以通过软件靠一片单片机就能实现对电子表的各种功能的控制，故单片机的外部，只需要接功能切换模块、报时闹铃模块和显示模块而时间显示为六位，故需要六只共阳LED为了使得LED的显示能够稳定，应该对段选信号进行锁存遵循节约成本和布线尽可能简单的原则，采用一片74LS244三态缓冲驱动做LED段选信号的锁存器即可稳定驱动LED工作为了使得LED显示的亮度比较强，必须保证位选信号的电压比较大单片机的位选输出直接驱动LED工作，可能导致亮度不够，因而把单片机的位选输出经三极管放大后输到LED的阳极，需要6只PNP三极管同样，如果直接把报时和闹铃信号直接从单片机输出到蜂鸣器，有可能无法驱动蜂鸣器工作，因而把报时输出信号经三极管放大后才输到蜂鸣器，还需要一个PNP三极管而功能切换和调整模块，只需要加4个电平触发开关即可，三个开关进行功能切换与调整，一个用来进行复位。

对应于各个开关和驱动电路，还应选择合适的电阻同时，为了使得到单片机的工作时钟，还需要电容和晶振来构成时钟产生电路七、软件设计依据与分析1、软件模块定时器T0、T1溢出周期为50ms，T0为秒计数用，T1为调整时闪烁及秒表定时用为调整按键单片机的P0口为字符输出口，P2口为扫描口，为蜂鸣器接口单片机存储单元分配如下：5。