单片微型机原理应用与实验.doc

单片微型机原理应用与实验1 （或绪论、概述）背景： 电子时钟设计是基于日常生活人们对时间刻度必不可缺的需求。比如跑步运动员需要秒表计时，学生需要闹钟提醒上课，等.目的： 设计一个电子时钟包括日期，秒表温度，音乐，闹钟，贪睡。应解决的主要问题： 单片机程序的设计和改动I/o口的分配；硬件电路的设计和故障的的排除。基本理论依据和主要内容： 依据单片微型机原理，应用与实验（第【5】版）复旦大学出版社学习的软件知识和华成英 童诗白.模拟电子技术基础。高等教育出版社 和阎石.数字电子技术基础.第【4】版.高等教育出版社所提供的硬件知识。2 设计方案简述在一般数字时钟的基础上加上闹钟，温度，秒表，音乐闹钟3 详细设计3.1实现闹钟的设定一，可以设置两个闹钟二，off和on 表示关掉还是开启三，once表示只响一次，Repeat表示重复响，即每天都响一次3.2实现一般时钟的功能年月日，时分秒，星期几具体由DS1302控制实现，他即使一个时钟芯片，也是一个储存器。3.3,.音乐的设定一，包括，love transfer和Fairy Tale两首歌，由于单片机空间有限只放了两首歌。软件方面是把乐谱编码后放在音乐功能程序块二，硬件方面通过5v蜂鸣器和三极管放大电路实现3.4贪睡模式设定off和on实现贪睡功能的关闭与开启贪睡延迟时间的设定（Delayminutes）比如说你选择贪睡模式后并且设定延迟时间为10分钟，那么闹铃响完毕10分钟后再次响。3.5秒表功能 一，精确到毫秒 二，可暂停并保持原有数据 三，可复位3.6.掉电模式设定（LowPower Mode） 单片机工作在掉电模式下，可保持数据。按复位键可恢复正常工作模式。）4 设计结果及分析结果如图所示4.1显示模块4.22温度处理采集模块4.3时钟芯片模块4.4声音模块4.5单片机模块5 总结通过本学期学习的单片机课我们学到了很多知识，虽然让自己写下来几乎不可能，但起码看得懂，还有会改动。再加上模电；数电硬件知识，软硬结合并且通过以前的多次动手练习，有信心也有能力的搞好电子时钟的设计，通过电路的仿真实验，再加上程序的相应改动，大体规划出了大概。由于资料上的功能太少于是我们添加了温度；贪睡；音乐功能，但是摆在我们面前的是两个问题，第一是程序的改动和添加；第二是硬件电路的设计；第三个问题是电路的焊接和调试。第一个问题带来了很大的麻烦，比如I/O口的重新分配，空间的大小不够用，自变量太多而导致的内部资源浪费。在经过参考书的学习和自己的认真思考花了很大的时间终于调试成功。第二个问题我们反复查阅各个单个功能的硬件电路，然后自己加以改造和整合。最终获得仿真成功。第三个问题，折磨了我们很长时间。莫名其妙的各种问题层出不穷，经过多次排查总结规律，焊工的水平有限虚焊很多，还有在排查问题时发现问题我们应该遵从2个顺序去1先看现象分析问题可能有什么导致，是没加上电？还是虚焊有的功能没实现/2查找问题模块化，一个模块一个模块的的去检查这样有顺序不盲目或者遗漏！ 经过多天的的课程设计我们学习到了很多，不仅是知识更宝贵的是经验！感谢老师的辛苦辅导和同学的认真帮助。参考文献 序号 主要责任者文献题名Z出版地：出版者，出版年1M华成英 童诗白.模拟电子技术基础。高等教育出版社2M阎石.数字电子技术基础.第【4】版.高等教育出版社3M谢自美. 电子线路设计-实验-测试M .武汉:华中科技大学出版社, 20004M单片机程序设计【300】例教你你入门到精通5，M张友德.赵志英.徐时亮.单片微型机原理，应用与实验（第【5】版）复旦大学出版社附录#include/2010.4.6-2010.4.13 Designed By Lu. QQ:475600597 2010.6.14再次修改 #includetypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;#define LCD1602_DATA P0/1602液晶数据口sbit LCD1602_RS=P10;sbit LCD1602_RW=P11;sbit LCD1602_EN=P12;/1602液晶使能控制sbit DS1302_CLK = P30; /实时时钟时钟线引脚 sbit DS1302_IO = P31; /实时时钟数据线引脚 sbit DS1302_RST = P32; /实时时钟复位线引脚sbit DQ = P23 ; /18B20接口sbit BeepIO = P27 ; /蜂鸣器sbit esc=P17;/取消播放音乐sbit mode = P14 ; /模式键sbit inc = P15 ; /增加键sbit dec = P16 ; /减少键sbit ok = P17 ; /OK键sbit light=P20; /背光控制sbit ACC0 = ACC0;/累加器位定义sbit ACC7 = ACC7;bit first_flag=1, /一级主界面显示标志 second_flag, /二级菜单显示标志 third_flag, /三级菜单显示标志 playmusic, /播放音乐的标志 light_flag1=1, /背光第一次计时标志 light_flag=1 ; /二三级界面开背光标志uchar count1,sec1,min1,hour1;/定时器2使用的变量 停表用uchar count,sec,min;/定时器1使用的变量 贪睡用uchar temp; /温度暂存/以下为播放音乐的设置#define SYSTEM_OSC 12000000#define SOUND_SPACE 4/5uint code FreTab12 = 262,277,294,311,330,349,369,392,415,440,466,494 ; /原始频率表uchar code SignTab7 = 0,2,4,5,7,9,11 ; /17在频率表中的位置uchar code LengthTab7= 1,2,4,8,16,32,64 ;uchar Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0;/音符定时器初值暂存 uchar Sound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1;/音长定时器初值暂存bit stop;char menu_num;/菜单号char num;/按键加减调整暂存数char position1,position2,position3,position4,position5,position6,position7;/菜单1-7的光标位置标志char code menu16=1.Time Setting ,2.Alarm Setting,3.Alarm Music ,4.Snooze , 5.Back Light ,6.Stop Watch ,7.LowPower Mode,8.Exit ;char code on_off_flag4=OFF,ON ;char code alarm_times7=Once ,Repeat;char code week4=MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN;uchar code self_table=0x08,0x0f,0x12,0x0f,0x0a,0x1f,0x02,0x02,/年 0 0x1f,0x11,0x1f,0x11,0x1f,0x11,0x15,0x17,/月 1 0x1f,0x11,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x1f,0x00,/日 2 0x01,0x0c,0x17,0x14,0x17,0x0c,0x01,0x00,/闹钟标志3 0x10,0x18,0x1c,0x1e,0x1f,0x1c,0x18,0x10,/三角形符号,第五个自定义字符 4 0x1f,0x15,0x0a,0x04,0x0a,0x15,0x1f,0x00;/贪睡标志 5/*延时函数(单位ms)*/ void delay(uint z) uint x;uchar y;for(x=z;x0;x-)for(y=112;y0;y-);/* *LCD1602驱动程序*/*忙检测*/ void LCD1602_check_busy()LCD1602_DATA = 0xff;LCD1602_RS = 0 ;LCD1602_RW = 1 ;LCD1602_EN = 1 ;while(LCD1602_DATA & 0x80) ;LCD1602_EN = 0 ;/*写指令 */ void LCD1602_write_cmd(uchar cmd)LCD1602_check_busy();LCD1602_RS = 0 ;LCD1602_RW = 0 ;LCD1602_DATA = cmd ;LCD1602_EN = 1 ; _nop_();LCD1602_EN = 0 ;/*写数据*/ void LCD1602_write_data(uchar dat)LCD1602_check_busy();LCD1602_RS = 1 ;LCD1602_RW = 0 ;LCD1602_DATA = dat ;LCD1602_EN = 1 ;_nop_();LCD1602_EN = 0 ;/*1602初始化*/ void LCD1602_init() /*写入自定义字符*/uchar i ;LCD1602_write_cmd(0x40);/CGRAM起始地址for(i=0;i0; i-) DS1302_IO = ACC0; /相当于汇编中的 RRC DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; ACC = ACC 1; unsigned char DS1302OutputByte(void) /实时时钟读取一字节(内部函数) unsigned char i; for(i=8; i0; i-) ACC = ACC 1; /相当于汇编中的 RRC ACC7 = DS1302_IO; DS1302_CLK = 1; DS1302_CLK = 0; return(ACC); void Write1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)/ucAddr: DS1302地址, ucData: 要写的数据 DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr); / 地址，命令 DS1302InputByte(ucDa); / 写1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; unsigned char Read1302(unsigned char ucAddr)/读取DS1302某地址的数据 unsigned char ucData; DS1302_RST = 0; DS1302_CLK = 0; DS1302_RST = 1; DS1302InputByte(ucAddr|0x01); / 地址，命令 ucData = DS1302OutputByte(); / 读1Byte数据 DS1302_CLK = 1; DS1302_RST = 0; return(ucData); void DS1302_init() if(Read1302(0xc1) != 0xf0) Write1302(0x8e,0x00) ;/允许写操作Write1302(0xc0,0xf0) ; /写入初始化标志，系统上电后检测此标志，即此子函数只会在第一次初始化一次。/*时间初始值*/Write1302(0x8c,0x10) ;/年Write1302(0x8a,0x03) ;/星期Write1302(0x88,0x05) ;/月Write1302(0x86,0x26) ;/日Write1302(0x84,0x22) ;/时Write1302(0x82,0x59) ;/分Write1302(0x80,0x55) ;/秒/Write1302(0xd2,0); /歌曲选择初始 Write1302(0xd4,5); /贪睡初始延时时间 5分钟 Write1302(0xd6,0); /贪睡初始值 关闭/*闹钟初始值*/Write1302(0xc2,0) ;/十时Write1302(0xc4,0) ;/时Write1302(0xc6,0) ;/闹钟标志Write1302(0xc8,0) ;/闹钟次数标志/第二个闹钟Write1302(0xca,0) ;/十时Write1302(0xcc,0) ;/时Write1302(0xce,0) ;/闹钟标志Write1302(0xd0,0) ;/闹钟次数标志/Write1302(0xd8,0) ;/ 背光控制开关Write1302(0xda,0x10) ;/ 背光延时时间Write1302(0x90,0xa4) ;/涓流充电/Write1302(0x8e,0x80) ;/禁止写操作 /* *DS18B20驱动程序*/ void delay_18b20(unsigned int i)/延时函数 while(i-);/*/18b20初始化函数void Init_DS18B20(void) unsigned char x=0; DQ = 1; /DQ复位 delay_18b20(8); /稍做延时 DQ = 0; /单片机将DQ拉低 delay_18b20(80); /精确延时 大于 480us DQ = 1; /拉高总线 delay_18b20(10); x=DQ; /稍做延时后 如果x=0则初始化成功 x=1则初始化失败 delay_18b20(5);/读一个字节unsigned char ReadOneChar(void)unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i0;i-) DQ = 0; / 给脉冲信号 dat=1; DQ = 1; / 给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18b20(5); return(dat);/写一个字节void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0; for (i=8; i0; i-) DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18b20(5); DQ = 1; dat=1; delay_18b20(5);/读取温度unsigned char ReadTemperature(void)unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned char t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启动温度转换delay_18b20(200);Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可读9个寄存器） 前两个就是温度a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();b4;t=b;return(t);/* *一级主界面显示函数*/void first_interface() LCD1602_write_string(0,0,20); LCD1602_write_data(Read1302(0x8d)/16+0x30); / 十年 LCD1602_write_data(Read1302(0x8d)%16+0x30); / 年 LCD1602_write_data(0); /显示自定义字符“年” LCD1602_write_data(Read1302(0x89)/16+0x30); / 十月 LCD1602_write_data(Read1302(0x89)%16+0x30); / 月 LCD1602_write_data(1); /显示自定义字符“月” LCD1602_write_data(Read1302(0x87)/16+0x30); / 十日 LCD1602_write_data(Read1302(0x87)%16+0x30); / 日 LCD1602_write_data(2); /显示自定义字符“日” if(Read1302(0xd7) LCD1602_write_char(9,1,5); /显示自定义字符贪睡标志 else LCD1602_write_char(9,1, ); LCD1602_write_string(12,0,weekRead1302(0x8b)-1); /显示星期 if(Read1302(0xc7)|Read1302(0xcf) LCD1602_write_char(10,1,3); /显示自定义字符闹钟标志 else LCD1602_write_char(10,1, ); LCD1602_write_char(0,1,Read1302(0x85)/16+0x30); / 十时 LCD1602_write_data(Read1302(0x85)%16+0x30); / 时 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(3,1,Read1302(0x83)/16+0x30); / 十分 LCD1602_write_data(Read1302(0x83)%16+0x30); / 分 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(6,1,Read1302(0x81)/16+0x30); /十秒 LCD1602_write_data(Read1302(0x81)%16+0x30); /秒 temp=ReadTemperature(); LCD1602_write_char(12,1,temp/10+0x30); /温度显示 LCD1602_write_data(temp%10+0x30); LCD1602_write_data(0xdf); LCD1602_write_data(C);/* *定时器2初始化函数*停表用*/void init_timer2() T2CON=0; T2MOD=0; RCAP2H=(65536-10000)/256; /10msRCAP2L=(65536-10000)%256;TH2=(65536-10000)/256; /10msTL2=(65536-10000)%256;EA = 1;ET2 = 1; TR2 = 1;/* *定时器1初始化函数* 贪睡用*/void init_timer1() TMOD=0x10;TH1=(65536-10000)/256; /10msTL1=(65536-10000)%256;EA = 1;ET1 = 1; TR1 = 1;/* *二级菜单显示函数*/void second_interface() LCD1602_write_char(0,(menu_num*3)%2,4); /三角形指示符号LCD1602_write_char(0,!(menu_num*3)%2), ); /清除残留显示三角形if(!(menu_num*3)%2) /判断是否要往液晶写入显示,menu_num每跳变2时写一次 LCD1602_write_string(1,0,menumenu_num); / 1602液晶第一行显示 LCD1602_write_string(1,1,menumenu_num+1); / 1602液晶第二行显示 else if(menu_num*3)%2) /防止从三级界面回来时二级界面不显示了 LCD1602_write_string(1,0,menumenu_num-1); / 1602液晶第一行显示 LCD1602_write_string(1,1,menumenu_num); / 1602液晶第二行显示 /* *三级菜单显示函数*/void third_interface() switch(menu_num) case 0 : if(!position1) /时间设置界面,仅进入三级菜单界面时刻显示一下 LCD1602_write_string(0,0,20); LCD1602_write_data(Read1302(0x8d)/16+0x30); / 十年 LCD1602_write_data(Read1302(0x8d)%16+0x30); / 年 LCD1602_write_data(0); /显示自定义字符“年” LCD1602_write_data(Read1302(0x89)/16+0x30); / 十月 LCD1602_write_data(Read1302(0x89)%16+0x30); / 月 LCD1602_write_data(1); /显示自定义字符“月” LCD1602_write_data(Read1302(0x87)/16+0x30); / 十日 LCD1602_write_data(Read1302(0x87)%16+0x30); / 日 LCD1602_write_data(2); /显示自定义字符“日” LCD1602_write_string(12,0,weekRead1302(0x8b)-1); /显示星期 LCD1602_write_char(0,1,Read1302(0x85)/16+0x30); / 十时 LCD1602_write_data(Read1302(0x85)%16+0x30); / 时 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(3,1,Read1302(0x83)/16+0x30); / 十分 LCD1602_write_data(Read1302(0x83)%16+0x30); / 分 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(6,1,Read1302(0x81)/16+0x30); /十秒 LCD1602_write_data(Read1302(0x81)%16+0x30); /秒 LCD1602_write_cmd(0x80+3);/第一次进入三级菜单时将光标放的位置 position1=1; break;case 1 : if(!position2)/闹钟设置界面 LCD1602_write_char(0,0,Read1302(0xc3)/16+0x30); / 十时 LCD1602_write_data(Read1302(0xc3)%16+0x30); / 时 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(3,0,Read1302(0xc5)/16+0x30); / 十分 LCD1602_write_data(Read1302(0xc5)%16+0x30); / 分 LCD1602_write_string(6,0,on_off_flagRead1302(0xc7); / 闹钟标志 LCD1602_write_string(10,0,alarm_timesRead1302(0xc9); / 闹钟次数标志 /第二个闹钟 LCD1602_write_char(0,1,Read1302(0xcb)/16+0x30); / 十时 LCD1602_write_data(Read1302(0xcb)%16+0x30); / 时 LCD1602_write_data(:); LCD1602_write_char(3,1,Read1302(0xcd)/16+0x30); / 十分 LCD1602_write_data(Read1302(0xcd)%16+0x30); / 分 LCD1602_write_string(6,1,on_off_flagRead1302(0xcf); / 闹钟标志 LCD1602_write_string(10,1,alarm_timesRead1302(0xd1); / 闹钟次数标志 LCD1602_write_cmd(0x80+1);/第一次进入三级菜单时将光标放的位置 position2=1; break;case 2 : /闹铃音乐选择 if(!position3) LCD1602_write_string(1,0,Alarm Music Is); if(Read1302(0xd3) LCD1602_write_string(3,1,Love Transfer); else LCD1602_write_string(3,1,Fairy Tale ); LCD1602_write_cmd(0xc0+2); position3=1; break; case 3 : if(!position4) LCD1602_write_string(0,0, Snooze : ); LCD1602_write_string(13,0,on_off_flagRead1302(0xd7); LCD1602_write_string(0,1,Delay minutes); LCD1602_write_char(6,1,Read1302(0xd5)/16+0x30); LCD1602_write_data(Read1302(0xd5)%16+0x30); LCD1602_write_cmd(0x80+13);/首次进入光标保持的位置 position4=1; break;case 4 : /背光控制 if(!position5) LCD1602_write_string(0,0,LightControl: ); LCD1602_write_string(13,0,on_off_flagRead1302(0xd9); LCD1602_write_string(0,1,Keep Seconds); LCD1602_write_char(5,1,Read1302(0xdb)/16+0x30); LCD1602_write_char(6,1,Read1302(0xdb)%16+0x30); LCD1602_write_cmd(0x80+13);/首次进入光标保持的位置 position5=1; break;case 5 : if(!position6)/停表 LCD1602_write_string(3,0,h m s ms); LCD1602_write_char(4,1,:); LCD1602_write_char(7,1,:); LCD1602_write_char(10,1,.); position6=1; LCD1602_write_char(2,1,hour1/10+0x30); LCD1602_write_data(hour1%10+0x30); LCD1602_write_char(5,1,min1/10+0x30); LCD1602_write_data(min1%10+