帶鬧鐘的智能電子時鐘單片機(jī)課程設(shè)計實驗報告下載

ID:188789 · 發(fā)表于 2017-4-12 13:03

上海電力學(xué)院電子科學(xué)技術(shù)專業(yè)等電子課設(shè)作業(yè)實驗報告

微處理器綜合設(shè)計實踐報告

題目：智能電子時鐘的設(shè)計

院系：電子與信息工程學(xué)院

專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)年級2014級

姓名：沙沁學(xué)號：20141378
指導(dǎo)老師：楊芳

一、課程設(shè)計目的：

綜合應(yīng)用所學(xué)的微處理器原理，匯編語言及相關(guān)硬件知識，設(shè)計一個具有一定功能的電路。熟練掌握仿真器和編程器的使用。

二、課程設(shè)計要求：

在面包板上搭建好硬件電路。以單片機(jī)為核心器件，組成一個電子時鐘系統(tǒng)。系統(tǒng)顯示用4位7段LED顯示器，顯示當(dāng)前時間的小時和分。能夠通過按鍵實現(xiàn)對當(dāng)前時間的調(diào)整，系統(tǒng)時間到整點后能夠通過蜂鳴器報時，時間為1s；能通過按鍵設(shè)置鬧鐘時間，鬧鐘時間到后，通過蜂鳴器報時。

三、系統(tǒng)組成與工作原理：

1、電路原理圖

2、工作原理

設(shè)計原理及思路

本課程設(shè)計要求以AT89C52單片機(jī)為核心器件，組成一個電子時鐘系統(tǒng)。我們可以利用單片機(jī)自帶的定時器功能來進(jìn)行定時，再通過一些軟件編程來構(gòu)造出一個時鐘，同時也可以利用軟件的編程來實現(xiàn)所要求的其他功能。

通過四個按鍵開關(guān)來控制電子時鐘的工作模式。KEY1、KEY2分別對應(yīng)時鐘的調(diào)時和調(diào)分。KEY3可以設(shè)置鬧鐘，進(jìn)入鬧鐘模式后，KEY1、KEY2將轉(zhuǎn)變成鬧鐘的調(diào)時和調(diào)分鍵。此外，當(dāng)按下KEY4就可以進(jìn)入秒表模式，進(jìn)入秒表模式以后，KEY1可以控制秒表的開始于暫停，KEY2可以對秒表清零，再次按下KEY4鍵便退出秒表模式。程序運行時主程序一直在循環(huán)查詢各按鍵的狀態(tài)，并將當(dāng)前時間與鬧鐘設(shè)定時間不斷進(jìn)行比較，如果時間相同則響鈴，同時通過動態(tài)顯示的方式將相應(yīng)的時間顯示在數(shù)碼管顯示器上。與此同時，整個過程中時鐘的時間都是由單片機(jī)的定時器進(jìn)行計時的。

單片機(jī)的P0口負(fù)責(zé)輸出段碼，P2.0~P2.3對應(yīng)四個數(shù)碼管的位選端，分別為數(shù)碼管1號、2號、3號、4號（由右至左編號）；P1.0對應(yīng)蜂鳴器；P2.4~P2.7對應(yīng)四個按鍵4、3、2、1（由上至下編號）。

各個分電路：

蜂鳴器電路

當(dāng)P1.0為低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器開始工作

上電復(fù)位電路

在通電瞬間，電容C通過電阻R20充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。

振蕩電路

此處晶振為12MHz，提供單片機(jī)的時鐘頻率。晶振頻率越高，單片機(jī)運行速度越快。

數(shù)碼管顯示電路

P0口連接上拉電阻（排阻），用萬用表測試得數(shù)碼管為共陽極。當(dāng)P2.3~P2.0口輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，所對應(yīng)的數(shù)碼管顯示；因為共陽極，所以P0口為低電平的端口所對應(yīng)的段碼顯示。

按鍵電路

當(dāng)按鍵沒有按下時，P2.4~P2.7為高電平，若按下則變低電平。

所用存儲單元

31H——時鐘分的個位 3AH——時鐘分的個位的段碼

32H——時鐘分的十位 3BH——時鐘分的十位的段碼

33H——時鐘時的個位 3CH——時鐘時的個位的段碼

34H——時鐘時的十位 3DH——時鐘時的十位的段碼

41H——鬧鐘分的個位 4AH——鬧鐘分的個位的段碼

42H——鬧鐘分的十位 4BH——鬧鐘分的十位的段碼

43H——鬧鐘時的個位 4CH——鬧鐘時的個位的段碼

44H——鬧鐘時的十位 4DH——鬧鐘時的個位的段碼

51H~54H 分別存放著秒表模式下1~4號管要顯示的數(shù)字

5AH~5DH 分別存放著秒表模式下1~4號管要顯示的數(shù)字的段碼

其中，1號管——秒的十分位

2號管——秒的個位

3號管——秒的十位

4號管——分的個位

R7的初值為20，控制定時器T0的中斷次數(shù)，T0中斷1次定時50ms，20次定時1s；

R0用來記錄秒；

總流程圖

詳見附件

四、總結(jié)

因為平時對于電路設(shè)計這方面的訓(xùn)練比較少，電路也是自己最薄弱的地方。因此，在第一天拿到器件以后完全沒有方向，不知道從哪里開始設(shè)計。后來通過自己上網(wǎng)搜索資料，逐漸摸索出了思路，最終完成了電路的設(shè)計。

電路設(shè)計完之后，在面包板上搭建也讓我犯了難。什么器件應(yīng)該放在哪個位置，這么放插孔夠不夠用，這么放連線方不方便成了我一直頭疼的問題。后來通過觀察上一屆學(xué)長的面包板和同學(xué)的討論，終于搭好了板子。但是因為對于面包板不熟悉，搭小燈泡時，把它的兩個引腳插在了聯(lián)通的兩個孔里，導(dǎo)致小燈泡一直不亮；插按鍵的時候也是，沒有搞清楚按鍵和面包板的構(gòu)造，把按鍵的兩邊引腳都插在聯(lián)通的一排里，導(dǎo)致后面在驗證的時候出現(xiàn)了數(shù)碼管一直不亮的問題，后來經(jīng)過老師的指導(dǎo)，解決了這個問題。

軟件的編寫可能是最困難的一個部分了。雖然之前有做過單片機(jī)實驗，寫過代碼，但是，實驗的代碼非常簡短，實現(xiàn)的功能很簡單。這次因為要實現(xiàn)很多功能，一開始我想偷懶，直接寫了代碼。這樣就導(dǎo)致了我的思路不成熟，運行下來有很多地方都是錯誤的。因此我才意識到，直接寫代碼是不可能的，要先畫流程圖理清思路。在我畫完流程圖以后，再會過去看我原來的代碼，才知道有多么的混亂。后來經(jīng)過我分模塊的編寫，最后把它們匯總到一起，構(gòu)成了最后的代碼,開始調(diào)試。

首先，我先在WAVE軟件里寫了一個最小系統(tǒng)的代碼，再通過wellon軟件，燒制到AT89C52單片機(jī)上，對最小系統(tǒng)進(jìn)行測試。測試時發(fā)現(xiàn)小燈和蜂鳴器都沒有正常的工作。因為當(dāng)時剛剛開始，并不知道該如何調(diào)試，就馬上叫老師了，老師發(fā)現(xiàn)小燈的兩個引腳插在了聯(lián)通的兩個孔里，才導(dǎo)致了不亮。當(dāng)我把小燈的引腳插在其他地方時，燈就亮了。至于蜂鳴器不響的問題，我用萬用表測試了蜂鳴器周圍的所有電路發(fā)現(xiàn)都是正確的，測試蜂鳴器兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)也是有電壓差的，我的代碼又沒有問題，一時不知道怎么辦才好。后來，我又連接電源，讓電路運行了一次，發(fā)現(xiàn)其實蜂鳴器是發(fā)出聲音的，只是很微弱以至于我們都把它忽略了。然后我就想是不是因為蜂鳴器兩端電壓太小導(dǎo)致的。于是，我就把和蜂鳴器相連接的電阻拿掉了，終于蜂鳴器也響了。最小系統(tǒng)測試完成。

后來，老師教我們使用了仿真器，這讓整個調(diào)試過程變得方便了許多。當(dāng)我把整個代碼都編譯到仿真器里面時，板子上的數(shù)碼管沒有任何反應(yīng)，但是換成同學(xué)的板子就可以顯示，這讓我覺得很不可思議。當(dāng)我又寫了段測試數(shù)碼管的程序，讓它顯示的時候，數(shù)碼管也是可以正確顯示的。我實在想不出辦法，決定單步運行，看看到底哪里出現(xiàn)了問題。但是我單步運行了幾次，都沒有發(fā)現(xiàn)哪里有問題，于是只能求助于老師。老師通過設(shè)斷點的方法發(fā)現(xiàn)，我的按鍵完全沒有實現(xiàn)它的功能，于是就詢問我怎么安裝的按鍵，這才找出了原因，原來我的按鍵的安裝方向錯了。在改正了之后，我的數(shù)碼管就能正常的顯示了。

數(shù)碼管顯示之后，我發(fā)現(xiàn)我的鬧鐘到了指定時間不會響，然后我仔細(xì)再看了我的代碼，發(fā)現(xiàn)雖然寫了鬧鈴的子程序，但是在主程序里面并沒有調(diào)用，這才導(dǎo)致了鬧鐘不響。在有加了一句調(diào)用語句以后，鬧鐘就能正常工作了。

當(dāng)我把前一天調(diào)試好的程序第二天再用仿真器進(jìn)行測試時，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器只要一通電就響了，完全不受程序的控制。為什么我程序一點都沒改過但是再次驗證又失敗了呢？我又拿了同學(xué)的板子做測試，發(fā)現(xiàn)她跟我是一樣的問題，于是我就想會不會是仿真器的問題。于是，我又拿了另一個仿真器測試了一下，發(fā)現(xiàn)程序是正常運行的；我又把蜂鳴器接在了第一個仿真器的P3口進(jìn)行實驗，發(fā)現(xiàn)程序也是正常運行的。因此，我認(rèn)為是第一個仿真器的P1口壞了。

通過這次課程設(shè)計，我對單片機(jī)有了更加深刻的認(rèn)識，體會到了單片機(jī)的強(qiáng)大。同時，從設(shè)計電路圖到最后的驗證成功，在這整個過程中遇到了很多的問題，當(dāng)遇到問題時我認(rèn)為最重要的還是冷靜下來自己思考，仔細(xì)的檢查。因為很多的問題的出現(xiàn)大部分程度上是因為自己的不仔細(xì)。一個地方的出錯可能就導(dǎo)致了整個數(shù)碼管的不顯示，整個程序的實現(xiàn)不了功能。當(dāng)出現(xiàn)了問題時，應(yīng)該自己默默地看代碼，仔仔細(xì)細(xì)地觀察，看看到底哪里出現(xiàn)了問題，因為自己的代碼只有自己知道具體哪里是干什么的，自己檢查出來錯誤才會有成就感。總之，通過這次課程設(shè)計，我學(xué)習(xí)到了很多，也意識到了自己在動手方面的不足，希望在以后的學(xué)習(xí)中能改正這一缺點。

程序清單：