单片机课程设计--简单定时闹钟系统.docx

XXXXX学院课程设计说明书题目 姓 名： 学 院： 专 业： 学 号： 指导教师： 成 绩： 时间： 年 月 日XXXXXXX学院课 程 设 计 任 务 书题目 专业、班级： 学号： 姓名： 主要内容、基本要求、主要参考资料等：Proteus平台下时钟功能电路的设计。程序的各模块的编写与实现。程序的难点与要点。在电路上调试程序和修改。程序的优化和排版。设计报告的编写。参考资料：单片机原理与应用设计张毅刚，彭喜元编著I电子工业出版8051系列单片机C程序设计完全手册求是科技，人民邮电出版黄仁欣.单片机原理及应用技术.北京：清华大学出版社，2005何立民.单片机高级教程第1版北京：北京航空航天大学出版社，完 成 期 限： 年 月 日 指导教师签名： 课程负责人签名： 年 月 日目录一、软件设计41.1系统软件设计说明41.2LED的编程思想41.3 键盘的编程思想4二、Proteus软件仿真52.1仿真步骤52.2仿真过程中出现的错误及解决措施52.3仿真结果5三、课程设计体会8四、参考文献：9摘要本设计是简单定时闹钟系统，不仅能实现系统要求的功能：(1)能显示时时-分分-秒秒，(2)能设定和修改定时时间，(3)定时时间到后能发出报警声；而且还有附加功能，即还能设定和修改当前所显示的时间。本设计采用单片机AT89C51作为核心元件，11.0592MHZ晶振，由P0口输出所要显示的字形段码，由P2口输出字位信号。在其基础上扩展外围电路，附加时钟电路及LED电路。LED采用共阴极接法，低电平有效选中相应的LED。单片机具有集成度高、功能强、通用性好、特别是它能耗低、价格便宜、可靠性高、抗干扰能力强和使用方便等独特的优点，所以单片机现在广泛的应用到家用电器、机电产品、儿童玩具、机器人、办公自动化产品等领域。为了进一步的熟悉并掌握单片机的应用及开发，认真的做好此次课程设计非常必要。一个单片机的定时闹钟系统离不开软件和硬件，硬件是软件的依托，软件是硬件的内核。设计硬件电路时应该先设计一个单片机的最小系统，它是单片机应用系统的设计基础，然后在此基础上添加外围器件，如显示器、按键等构成闹钟的硬件电路图。在设计应用程序时遵循模块化的设计方法，在明确了设计方向之后按照分成的几大模块分别画出流程图，然后根据流程图写出程序，在每个模块编写好之后分别调试、修改、完善。最后在主程序下调用再次调试、修改。软硬件都设计好之后在Proteus环境下仿真，看它们是否配套，只有在Proteus下仿真没有出现问题才能说明设计的定时闹钟成功了。本次设计严格按照上面的步骤，经过多次的修改、完善后终于可以在Proteus下很好的运行，设计成功。通过这次设计让我更深入了解单片机基本电路、如何控制和定时器和中断编程的基本方法，从而锻炼了我学习、设计和开发软、硬件的能力。一、 软件设计1.1系统软件设计说明该系统软件程序主要有主程序模块，定时中断服务程序，键盘服务程序，显示子程序服务程序等五大模块组成。在AT89C51外围的P2.7管口上加扬声器，通过软件与硬件的结合可实现定时报警功能。图中按键从上往下设定为S1,S2,S3,S4,S1与p3.4相连，S2与p3.5相连,S3与p3.6相连，S4与p3.7相连。当需要设定当前时间时，按一下S1键，进入时间设定状态，按一下S2，调节位加1；按一下S3，调节位减1。如此反复来设定当前时间。调好时间后按S1退出当前时间设定状态；当要设定定时时间时，按下S4，进入定时时间设定状态，按一下S2, 调节位加1；按一下S3，调节位减1。如此反复来设定要设定的定时时间。设好后，按下S4退出定时时间设定状态。1.2LED的编程思想本设计使用LED数码管显示，LED显示器具有耗电少、成本低、配置简单灵活、安装方便、耐震动、使用寿命长等优点，因而应用广泛。该方案控制最简单，但是只能显示有限的符号和数字，对于设计中复杂的显示功能显然不能胜任。虽然点阵液晶可以显示多种字符和图形，拥有友好的人机界面及强大的显示功能。特别适用于智能控制的可编程人性化显示。但是考虑到本设计的实际要求，使用数码管显示就足以达到要求了。七段LED由七个发光二极管按日字排开，所有发光二极管的阳极连在一起成共阳极，阴极连在一块称共阴极接法。当采用芯片驱动时不需要加限流电阻，其他情况下一般应外接限流电阻。动态显示电路有显示块，字形码封锁驱动器，字位锁存驱动器三部分组成。数码管部分采用动态扫描显示，用时间间隔法控制被调节位闪烁，在按键部分仍然电泳显示函数，不至于在松手检测部分数码管熄灭。1.3 键盘的编程思想键盘部分主要用来调节模式和时间，采用循环查询方式，由不同的标志位进行传递，改变显示部分的显示值和显示方式。按键有松手检测，按键消抖。二、 Proteus软件仿真2.1仿真步骤第一步：用Keil软件对程序进行编译，编译通过后，会自动生成HEX文件。第二步：在Proteus的元件库中找到AT89C51以及相应的元件，按照硬件设计中的说明把各部件连接起来组成一个定时闹钟的硬件系统。第三步：把在伟福环境调试下生成的.HEX文件装入到AT89C51里，点击运行符号就可以使软硬件的配套设施在Proteus的环境下仿真实现。第四步：验证系统能否实现所要求的功能,并检验错误。2.2仿真过程中出现的错误及解决措施1）当把程序生成的.HEX文件装入到AT89C51后运行时，显示模块出现数字显示错误，但是软硬件都没有错误，经检查是它们不配套，在修改扫描显示控制字而且改变硬件布线顺序后方显示正常。2）闹钟在定时时间到的时候没有出现报警声，但是经检查软硬件均没有出现错误，而且在这里也不会出现因为软硬件不配套而出现问题，并且把扬声器去掉换成发光二极管后，二极管可以根据要求明或者灭。在经过反复的检查以及实验后才知道应该使接扬声器的接口输出交流信号才可以使扬声器正常工作，经过反复比较决定运用软件产生一个交流的信号才解决了这个问题，但是还没有解决声音小的问题。3）在设计的初期把主程序设计成顺序结构，但是在运行的时候没有注意到这个问题，没有按照软件说明中的顺序操作，以至于闹钟闹时出现错误，在改变按下按键的顺序后闹钟工作正常。2.3仿真结果图中按键从上往下设定为S1,S2,S3,S4,S1与p3.4相连，S2与p3.5相连,S3与p3.6相连，S4与p3.7相连。开始仿真时，显示如图4-1所示：调节正常模式的秒位，黄灯指示：调节定时模式的分位，定时模式指示灯和分指示灯亮：定时时间到则灯全亮，并且蜂鸣器报警5秒：三、 课程设计体会单片机是一门应用性很强的学科，课程设计是培养我们综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节,是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程，为自己今后从事与单片机控制系统有关的工作打下了基础。虽然在做课程设计以前已经系统的把单片机课本认真的学习了一下，但是在刚开始时还是有点一头雾水，不知道该从哪里下手。令人欣慰的是经过几周的学习，虽然过程很艰辛，问了很多朋友，但是总算实现了定时闹钟的功能，所有的努力都很值得。这几周的大部分时间都在研究程序怎么处理，在这个过程中加深了我对汇编语言命令的应用，而且也更加了解到软硬件配套的重要性。以下是我本次单片机课程设计的几点心得与体会：1.在设计程序之前,务必要对所学单片机课程的内容有一个系统的了解,知道单片机片内片外的内容及其功能。2.设计程序采用什么编程语言并不是非常重要,关键要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图。模块化的设计思想在程序设计中的作用是十分大的，它可以为你提供一个比较清晰的思路，并且很容易找到头绪，不至于在设想一个程序时感觉到无从下手。3.在设计程序时,不能妄想一次就将整个程序设计好,反复修改,不断改进是程序设计的必经之路。程序刚开始编好时，一般情况下会存在很多错误，要不断地修改，不断的改进才能达到预期的目的，编写程序的时间并不是很长，主要是修改程序会花很多时间。4.要养成注释程序的好习惯,一个程序的完美与否不仅仅是实现功能,而应该让人一看就能明白你的思路,这样也为资料的保存和交流提供了方便。刚开始我在编写程序时，很不习惯于写注释，感觉很麻烦，而且没用，但是在修改的过程中我就遇到了较大的麻烦，以至于不得不重新的作了注释，以增加程序的易读性，从而使修改过程变得容易一些。总之，通过这次课程设计不仅使我巩固了本课程所学的基本知识，还使我具有了撰写设计报告的初步训练能力，我相信这些能力在我以后的工作或者是再学习中一定会起到不小的作用，看到自己几周的小成果，感觉一切的辛苦和艰难都是值得的。四、 参考文献：【1】 余发山著.单片机原理及应用技术江苏:中国矿业大学出版社.2003【2】 阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：高等教育出版社，1989【3】 廖常初.现场总线概述J.电工技术，1999.【4】 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录.北京：高等教育出版社 【5】 康华光.数字电子技术.北京：高等教育出版社，2003【6】 吴金戌.8051单片机实践与应用.北京:清华大学出版社，2003【7】 楼然苗.51系列单片机设计实例.北京:北京航空航天出版社，2004【8】 黄仁欣.单片机原理及应用技术.北京：清华大学出版社，2005【9】 何立民.单片机高级教程第1版北京：北京航空航天大学【10】 李广第单片机基础第1版北京：北京航空航天大学出版社，【11】 夏继强.单片机实验与实践教程.北京：北京航空航天大学出版课程设计成绩评定表评定项目内 容满分评分总分学习态度学习认真，态度端