大工15春单片机原理及应用大作业题目及答案

- 1 -网络教育学院单片机原理及应用大作业题 目： 基于 51 单片机的电子时钟设计 学习中心： 江苏南通海门 层 次： 高起专 专 业： 机械制造与自动化 年 级： 14 年 春季 学 号： 学生姓名： - 2 -2015 年 9 月份单片机原理及应用大作业具体要求：1 作业内容从以下五个题目中任选其一作答。2 正文格式作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在 2000 字以上。3. 作业提交学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在 10M 以内） ，选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。4. 截止时间2015 年 9 月 1 日。在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。5. 注意事项请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！- 3 -题目一：单片机电子时钟设计准 则：设计一个基于 51 单片机或 STM 单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或 C 语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。- 4 -目 录第一章 基于 51 系列单片机的电子时钟设计与制作的概述 .- 5 -1设计任务与要求 .- 5-2方案设计选择 .- 6 -3系统主要方框图 .-7-第二章 硬件单元电路设计与参数计算 .- 7 -1电源电路 .- 7 -2单片机最小系统电路 .- 7 -3按键电路 .- 8 -4时钟电路 .- 9 -5LCD1602 显示电路 .- 10 -6软件设计流程图 .- 11 -7总原理图 .- 11 -第三章 仿真测试 .- 12 -第四章 程序 .- 13 -第五章 心得体会 .- 19 -5第一章 基于 51 系列单片机的电子时钟设计与制作的概述前 言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。经多方查阅资料、反复论证设计出了这款简单实用的单片机电子时钟。1设计任务与要求（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或 C 语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。62方案设计选择根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。1）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒） ，这里对于显示的选择比较：（1）数码管显示，优点价格便宜，但是不能显示复杂的英文，显示出来很大，布线不易，不美观。（2）LCD1602,价格适中，可以显示复杂的英文，功耗不大，外观较小，计较符合（3）LCD12864,彩屏，如果用这些，可以显示中文，还用一些图片，但是价格较高，秉着合理利用的原则，不大材小用，决定放弃。2）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒） ，这里对应时钟的选择作出比较：（1）可以利用单片机自己自带的定时器精确定时,在通过软件控制,这样就减少了硬件的成本,但是这样需要晶振绝对的稳定,而且掉电数据不保存,还没有年月星期的自动调整功能,对程序的要求很高,不易控制.(2)DS1302 它 可 以 对 年 、 月 、 日 、 周 、 日 、 时 、 分 、 秒 进 行 计 时 ， 且 具 有闰 年 补 偿 等 多 种 功 能 。 不 必 在 程 序 上 做 太 多 的 处 理 ,与 单 片 机 的 接 口 简 单 ,掉 电 有 备 用 电 池 用 来 供 电 保 存 数 据 。 所 以 非 常 适 合 要 求3）单片机的选型（1）DSP（ digital signal processor） 是 一 种 独 特 的 微 处 理 器 ， 是 以数 字 信 号 来 处 理 大 量 信 息 的 器 件 。 它 不 仅 具 有 可 编 程 性 ， 而 且 其 实 时 运 行 速度 可 达 每 秒 数 以 千 万 条 复 杂 指 令 程 序 ， 远 远 超 过 通 用 微 处 理 器 ， 是 数 字 化 电子 世 界 中 日 益 重 要 的 电 脑 芯 片 。 它 的 强 大 数 据 处 理 能 力 和 高 运 行 速 度 ， 是 最值 得 称 道 的 两 大 特 色 。 但 是 对 于 我 们 来 说 ， 一 个 是 它 需 要 你 熟 悉 它 ， 会 运 用 ，这 个 我 们 还 没 有 达 到 。 就 算 我 们 会 用 ， 在 一 个 问 题 是 价 格 贵 ， 买 不 起 ， 封 装不 是 DIP 的 ， 不 易 实 验 ， 所 以 又 是 大 材 小 用 ， 很 没 有 必 要 选 择 这 么 高 级 的 。（2）AT89S82 是一款非常流行的单片机了，很适合我们的任务所需，但是他的下载电路并不是那么的简单，再说这个是国外生产的，何必用呢？（3）STC89C52RC 是非常值得推荐的，S TC 是 在 深 圳 的 一 家 8051 单 片 机 设7计 生 产 公 司 。 STC 系 列 的 单 片 机 现 在 在 中 国 的 51 单 片 机 市 场 上 占 有 较 大 比例 。 宏 晶 科 技 现 已 成 长 为 全 球 最 大 的 8051 单 片 机 设 计 公 司 ， 完 完 全 全 的 中国 制 造 ， 它 是 AT89S52 的 增 强 版 本 ， 技 术 成 熟 ， 运 用 稳 定 ， 下 载 电 路 非 常 方便 ， 很 适 合 我 们 选 择 用3系统主要方框图第二章 硬件单元电路设计与参数计算1.电源电路图中 J1 为电源插座，S5 为带锁开关，要特别主意这来个的封装，很容易错。利用外部电源直接提供 5V 直流电源接入电源接口，再通过带锁开关控制导通情况。图中 LED 起到指示作用，当通电时亮，电阻为限流作用一般接 220 1 K ，不接后果很严重，LED 只亮一下。2单片机最小系统电路关于最小系统和 STC89C52RC 单片机的介绍网上有很多,非常容易搜到,这里就不累赘!这里讨论几个问题: 时钟芯片STC89C52RC 按键5V电源液晶显示81）要使 STC89C52RC 复位需要两个机器周期的高电平,我们用的是 12M 晶振，那么一个机器周期为 1/12M=1uS，当 S4 按下时，C3 迅速导通通电，此时 9 脚为高电平，松开后电容要电，起到延时的作用，t=C3*(R8+R2)=0.11S2uS,足够为复位提供搞电平2）三点式电容震荡是单片机所用到的，这里只是外面接两个电容而已，电容要求小于 47P,一般晶振不大于 48M3）相对余 AT 的单片机 STC 下载简单多了，这里只是引出了四条线，分别为VCC,GND,TXD,RXD,只需四根线就可以完成下载，而却可以通过引出的端口对板上供电。3按键电路9按键电路主要是别忘了加上拉电阻，要不就不稳定了，这里用了四个按键作为功能键，一个按键作为复位键对应分别为：S0 功能选择， S1 减，S2 加，S3 确认，S4 复位。4时钟电路DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31 字节静态 RAM，采用 SPI 三线接口与 CPU 进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM 数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与 31 天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.55.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302 的外10部引脚分配如图 1 所示及内部结构如图 2 所示。DS1302 用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。 1.各引脚的功能为： Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当 Vcc2Vcc1+0.2V 时，由 Vcc2向 DS1302 供电，当 Vcc2 Vcc1 时，由 Vcc1 向 DS1302 供电。 SCLK：串行时钟，输入，控制数据的输入与输出； I/O：三线接口时的双向数据线； CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE 开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE 提供结束单字