单片机课设报告

电气工程学院单片机原理及应用课程设计专业自动化设计题目电子时钟班级学生姓名学号指导教师分院院长教研室主任一、课程设计任务书1课程设计项目电子时钟（LED显示）2设计内容1以MCS51系列单片机为核心器件组成电子时钟控制系统；2利用提供单元模块构成硬件系统。3）系统程序编制与调试；4）电路系统的综合调试；5）撰写课程设计论文；6）完成课程设计论文答辩。3设计要求1以STC10F04E单片机为控制核心，用单片机内部定时器为时钟源，设计电子时钟，使用4位数码管显示时、分，后两位数码管（分）的闪烁显示秒。2显示格式为“XXXX3用4个功能键操作来进行对时。可自行定义各键的功能，也可按下述方式定义K1K4键的功能如下。K1功能键，每按下一次对应的LED闪烁。K2移位键，每按下一次向后移一位。K3加1键。K4减1键。4参考资料1李广弟,朱月秀,王秀山编著单片机基础北京北京航空航天大学出版社,20012何立民编著MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京北京航空航天大学出版社,19993蔡美琴等编著MCS51单片机系统及应用北京高等教育出版社19925设计进度（2011年6月13日至2011年6月24日）时间设计内容第12天查阅资料，方案比较、设计与论证，理论分析与计算第35天硬件电路调试第68天系统调试第910天书写报告、答辩6设计地点新实验楼323微机实验室二、评语及成绩评分项目评分标准量化分数1独立分析与解决问题的能力很强较强一般不具有102课程设计的答辩情况有见解回答准确回答正确基本正确有错误253课程设计论文及插图的规范程度规范整洁正确杂乱有错误254工具软件的使用熟练使用会使用需要学习105辅导答疑积极认真应付消极106设计态度积极认真应付消极107出勤全勤缺勤次数10附加评语量化总分成绩指导教师单片机原理及应用课程设计班级自动化0942姓名学号指导教师撰写日期目录第一章课程设计的内容与要求分析111课程设计内容112课程设计要求分析1第二章电子时钟的硬件设计221硬件原理图222硬件介绍3221单片机STC10F04XE介绍322274LS164介绍5223三极管的介绍6224晶振电路7第三章电子时钟的软件设计831系统软件的设计8第四章调试与功能说明941系统性能测试与功能说明942软件调试问题及解决11总结与体会12参考文献13附录14第一章课程设计的内容与要求分析11课程设计内容1以MCS51系列单片机为核心器件组成电子时钟控制系统；2利用提供单元模块构成硬件系统。3系统程序编制与调试；4电路系统的综合调试；5撰写课程设计论文；6完成课程设计论文答辩。12课程设计要求分析1以STC10F04XE单片机为控制核心，用单片机内部定时器为时钟源，设计电子时钟，使用4位数码管显示时、分，后两位数码管（分）的闪烁显示秒。2显示格式为“XXXX3用4个功能键操作来进行对时。可自行定义各键的功能，也可按下述方式定义K1K4键的功能如下。K1功能键，每按下一次对应的LED闪烁。K2移位键，每按下一次向后移一位。K3加1键。K4减1键。显示采用共阳极LED的动态显示方式，用扩展74LS164的并行输出做段选，74LS164的CLK接P31TXD，数据输入端接P30RXD。P14P17做位选。第二章电子时钟的硬件设计21硬件原理图采用共阳极LED的动态显示方式，用扩展74LS164的并行输出做段选，74LS164的CLK接P31TXD，数据输入端接P30RXD。P14P17做位选。如图21所示。键盘显示原理图如图22所示21数码管显示原理图22键盘显示原理图22硬件介绍221单片机STC10F04XE介绍核心单片机硬件系统的设计STC10F04XE单片机实物如图23所示，STC10F04XE单片机的功能介绍与其引脚图如图24所示。23STC10F04XE单片机实物24STC10F04XE单片机引脚图STC10F04XE主要性能（1）高速1个时钟周期/机械周期/增强型8051内核、速度比普通8051快812倍。（2）宽电压55V41V/37V,36V24V/21V（3）低功耗设计空闲模式（可由任意一个中断唤醒）；（4）低功耗设计掉电模式（可由任意一个外部中断唤醒，可支持下降沿/低电平和远程唤醒，STC10F04XE还可以通过内部专用掉电唤醒定时器唤醒）。（5）工作频率035HZ，相当于普通80510420HZ（6）时钟外部晶体或内部RC振荡器可选，在ISP下载编程用户程序时设置。（7）1/2/3/4/5/6/8/16/32/52/62K字节片内FLASH程序存储器，擦写次数10万次以上；（8）1280/256字节片内RAM数据存储器。（9）芯片内EEPROM功能，擦写次数10万次以上；（10）ISP/IAP，在系统编程/在应用编程，无需编程器/仿真器。（11）2个16为定时器，兼容普通8051的定时器T0/T1（12）1个独立波特率发生器（故无需T2做波特率发生器）；（13）可编程时钟输出功能，T0在P34输出时钟，T1在P35输出时钟，BRT在P10输出时钟；（14）硬件看门狗（WDT）（15）全双工异步串行口（UART）,兼容普通8051，可作为2个串口（串口可在P3与P1之间自由切换）；（16）先进的指令集结构，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令；22274LS164介绍74LS164为8位移位寄存器（串行输入，并行输出），其主要电特性的典型值为54/74164185MW54/74LS16480MW。当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QAQH）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据。当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。223三极管的介绍概述半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极用字母B表示。其他的两个电极成为集电极用字母C表示和发射极用字母E表示。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN型的三极管，另一种是PNP型的三极管。三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是电流的方向。在本电路里三极管的作用是位选。25三极管224晶振电路晶振电路如下图所示26晶振电路图晶振是石英振荡器的简称，英文名为CRYSTAL,它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。晶振晶振还有个作用是在电路产生震荡电流，发出时钟信号。本设计晶振电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12US，那么定时器计一次数就是1US了，电容范围在2040PF之间，这里连接的是30PF的电容。机器周期10晶振周期12第三章电子时钟的软件设计31系统软件的设计系统的软件设计也是工具系统功能的设计。单片机软件的设计主要包括执行软件（完成各种实质性功能）的设计和监控软件的设计。单片机的软件设计通常要考虑以下几个方面的问题（1）根据软件功能要求，将系统软件划分为若干个相对独立的部分设计出合理的总体结构，使软件开发清晰、简洁和流程合理；（2）培养良好的编程风格，如考虑结构化程序设计、实行模块化、子程序化。既便于调试、链接，又便于移植和修改；（3）建立正确的数学模型，通过仿真提高系统的性能，并选取合适的参数；（4）绘制程序流程图；（5）合理分配系统资源；（6）为程序加入注释，提高可读性，实施软件工程；（7）注意软件的抗干扰设计，提高系统的可靠性。（8）第四章调试与功能说明单片机应用系统的调试包括硬件和软件两个部分，但是他们并不能完全分开。一般的方法是排除没明显的硬件故障，再进行综合调试，排除可能的软/硬件故障。41系统性能测试与功能说明1启动KEIL，新建一个工程，然后选择芯片，设置工作环境，编写C语言程序，保存并添加至工程中，然后进行编译。下图为KEIL程序编译运行完的截图2采用共阳极LED的动态显示方式，用扩展74LS164的并行输出做段选，74LS164的CLK接P31TXD，数据输入端接P30RXD。P14P17做位选。插好电源，插好下载线，打开实验仪器电源开关，启动STCISP下载软件，单击OPENFILE/打开文件和打开数据文件，在弹出的窗口单击所编程软件HEX形式的文件，在COM处选择计算机相对应的COM口。按DOWNLOAD/下载，将程序下载到单片机中。下图为下载页面下图为显示效果的照片41时钟显示42软件调试问题及解决软件程序的调试一般可以将重点放在分模块调试上，统调是最后一环。软件调试可以采取离线调试和在线调试两种方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于软件仿真器即可；后者一般需要仿真系统的支持。本次课程设计，KEIL软件来调试程序，在做课程设计的时候，我们遇到了很多问题，例如不能实现时钟显示的加1功能，减1功能。还有不能循环等问题，通过对程序的修改，最后成功完成了本次课程设计的任务。总结与体会很快两个星期的课程设计就结束了，在本次实践中我们学到了很多宝贵的知识和经验。在实验期间出现了很多问题，但在老师和我们共同探讨中一个个问题迎刃而解，在解决之后我学到了很多东西，而且对知识的理解也更加深刻了。因为单片机很久没复习，刚拿到题目，不知道从哪入手，后来通过对书本的回顾，加深了对单片机的记忆。课堂教学考虑到大多数同学的需求，主要强调“基本”基本知识、基本理论、基本方法、基本技能。而本次设计正是为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。单片机理论的学习是为课程的设计作准备的，但有时学习的理论也解决不了实践中的问题。实践中获得的知识能让我对单片机的知识有更好的认识和理解。虽然这次课程设计中遇到很多问题，可以说是困难重重，遇到了各种各样的问题，同时在设计的过程中我也发现了自身有很多的不足之处，对以前所学的知识还远远不够，理解的也不够深刻，掌握的不够牢固。这次课程设计的最大收获是只有把理论用到实践中我们才能真正掌握好所学的知识。在这次课程设计中，我真正体会到了合作的重要性。一起的工作可以让我们有说有笑，互相帮助，配合默契。从程序的编写到程序的检查，从程序的调试到实验报告得写作，期间每一个过程都凝聚了我们的力量。在遇到问题时，我们总是一起讨论，一起把问题解决。这次课程设计终于顺利完成了，当然，课设能顺利完成离不开老师的指导和同学们的帮助，在此对给我帮助的老师和同学们表示衷心的感谢20120615参考文献1李广弟,朱月秀,王秀山编著单片机基础北京北京航空航天大学出版社,20012何立民编著MCS51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京北京航空航天大学出版社,19993蔡美琴等编著MCS51单片机系统及应用北京高等教育出版社19924付家才单片机控制工程实践技术M北京化学工业出版社200435李光才单片机课程设计实例指导M北京北京航空航天大学出版社20046朱定华单片机原理及接口技术实验M北京北方交通大学出版社2002117刘湘涛江世明单片机原理与应用M北京电子工业出版社,2006附录INCLUDE“STC10F04XEH“DEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTUCHARKEYFUN_FLAG,FLAG,KEYFUN,M,NSBITKEY_1FP23SBITKEY_2TP22SBITKEY_3IP21SBITKEY_4DP20UCHARCODELED_VAL0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X98/09UCHARDATANUM4UCHARDATACOD4UCHARDATALED_POINT40XEF,0XDF,0XBF,0X7FUCHARKEY1_FLAG,KEY2_FLAG,KEY3_FLAG,KEY4_FLAG,SUMLONGINTCOUNT,SECOND,MINITE,HOURVOIDDISP1UINTX,UINTYVOIDBCDUINTA,UINTBVOIDDELAY_MSUINTDELAYVOIDSYSTEM_INITVOIDKEY_SCANVOIDKEY_DEAL/显示函数/VOIDSYSTEM_INITTMOD0X01TH06553650000/256TL06553650000256EA1ET01TR00/VOIDT0_SRVVOIDINTERRUPT1USING1TH06553650000/256TL06553650000256COUNTIFCOUNT20COUNT0SECONDIFSECOND60SECOND0MINITEIFMINITE60MINITE0/VOIDDISP1UINTX,UINTYUCHARIBCDX,YFORI0I0J/键盘扫描/VOIDKEY_SCANIFKEY_1F0DELAY_MS10IFKEY_1F0WHILEKEY_1F0KEY1_FLAGIFKEY1_FLAG3KEY1_FLAG1IFKEY_2T0DELAY_MS10IFKEY_2T0WHILEKEY_2T0KEY2_FLAGKEYFUN0IFKEY2_FLAG4KEY2_FLAG0/VOIDKEY_DEALIFKEY2_FLAG0/JIABUFENP1LED_POINT0DELAY_MS500P10XFFIFKEY_3I0DELAY_MS10IFKEY_3I0WHILEKEY_3I0KEYFUNIFKEYFUN10KEYFUN0IFKEY_4D0/JIANBUFENDELAY_MS10IFKEY_4D0WHILEKEY_4D0KEYFUNIFKEYFUN0KEYFUN9COD0KEYFUNSBUFLED_VALCOD0DELAY_MS500IFKEY2_FLAG1/JIABUFENP1LED_POINT1DELAY_MS500P10XFFIFKEY_3I0DELAY_MS10IFKEY_3I0WHILEKEY_3I0KEYFUNIFKEYFUN10KEYFUN0IFKEY_4D0/JIANBUFENDELAY_MS10IFKEY_4D0WHILEKEY_4D0KEYFUNIFKEYFUN0KEYFUN9COD1KEYFUNSBUFLED_V