数字电子技术课程设计08版提交.doc

数字电子技术课程设计七段数码管显示时钟 专业： 班级： 姓名： 学号：一、 设计任务（一）系统功能制作一个由七段显示数码管显示的电子时钟系统，要求该系统：1、能够正常显示时间（Hour：Min：Sec）、日期（Month：Day: Week）（模式切换）；2、有专门的MODE按键设置数码管显示模式和设置模式，以及专门的UP键、DOWN键来设置；（二）方案制定根据系统功能制定设计方案，如下：1、现在流行的串行时钟电路很多，采用时钟芯片（如DS1302、 DS1307、PCF8485等）来实现实时时钟 2、利用MCS-51单片机作为主芯片，8位边沿触发式移位寄存器74HC164作辅助芯片，配以合适的外围电路，完成对七段显示数码管的显示控制（三）方案选择以上两种方案均能实现系统要求，方案一采用时钟芯片，通过单片机控制，来实现数码管的显示；方案二直接用单片机做主芯片，配以74HC164芯片串入并出，来控制数码管显示；两种方案相比较，成本相近，方案一电路较为简单，实现较为方便，方案二更能体现对单片机主芯片的应用，作为应用和学习并重的课程设计，选用方案二进行设计（四）设计材料1、AT89S51单片机12、74HC16463、七段显示数码管5106BS（共阳）64、1K、1/4W五色环电阻455、电解电容：25V/100uF1,25V/10uF26、独石电容：104P（0.1uF）77、6MHz晶振18、按键：12*12*6按键39、电源接插件HT5.08110、1N4148开关二极管111、3mm红发红（高亮）发光二极管412、导线（接电源，两根，红黑）13、电烙铁、焊锡，焊接用14、+5V直流电压源（五）具体设计1、系统框图及原理图设计2、系统电路的PCB印制板设计3、系统电路板焊接，硬件环境仿真（六）设计环境1、Win-XP下Protel99SE2、Keil uVision2+DVCC-51B仿真环境二、实际设计并行信号七段显示数码管（显示模块）串行信号74HC164（8位边沿触发式移位寄存器）（一）系统框图设计MCS-51单片机（主控芯片）图1 七段数码管显示时钟系统框图框图分析：1、MCS-51单片机外围合适的电路作为主控芯片，在系统时钟的作用下向74HC164发送串行信号2、8位边沿触发式移位寄存器74HC164接收到单片机发送的串行信号，给数码管送出并行信号，控制数码管的显示3、七段数码管作为显示模块，接收到并行控制信号完成显示功能（二）系统原理图设计在Protel99SE环境中制作需要的元器件原理图符号，绘制系统原理图图2 七段数码管显示时钟系统电路原理图（三）系统PCB版图设计图3 系统原理图生成的网标文件（部分截屏）图4 在PCB版图编辑器成功导入网表文件图5 七段数码管显示时钟系统PCB版图（隐藏Polygon Plane）图6 PCB版图DRC检查结果图7 PCB版图Toplayer层图8 PCB版图Bottomlayer层图9 PCB版图Topoverlay层（四）控制程序：工程文件夹clock_keil/clock.c文件，再次只列主函数模块、终端函数模块、延时函数及其实现的功能，被调用的函数在程序文件中均有定义/*延时函数*/void delay(uint cnt) while(-cnt);/*主函数*/void main() init() Light_off(); delay(30000); Hello(); Feifei(); Water_clock(); displayonhms(); TR0=1; ET0=1; EA=1; while(1) if(flag_mdw=0) scanmdw(); mdwback(); errNum=setjmp(jmpbuffer); if(flag_td=1) mdwadj(); if(flag_td=0) hmsadj(); /*中断处理函数*/void int_T0() interrupt 1 using 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; count=count+1; if(count=5) if(flag_td=0&down_chongtu=0) displayoffhms(); if(count=10) count=0; sec=sec+1; if(sec=60) sec=0; min=min+1; if(min=60) min=0; hor=hor+1; if(hor=24) hor=0; wee=wee+1; day=day+1; if(wee=8) wee=1; if(mon=2&day=29) mon=mon+1; day=0; if(mon=4|mon=6|mon=9|mon=10|mon=11)&day=30) mon=mon+1; day=0; if(mon=1|mon=3|mon=7|mon=8|mon=10|mon=12)&day=31) mon=mon+1; day=0; if(mon=13) mon=1; if(flag_td=0&down_chongtu=0) displayonhms(); （五）仿真验证在Proteus下仿真验证程序功能,工程目录为clock_proteus，见下图：图10 时钟显示图11 日期显示（月：日：星期）三、芯片资料（一）MCS-51单片机 ATS89C51 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。ATS89C51引脚图AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。 （二）8位边沿触发式移位寄存器74HC16474HC164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTL(LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。 时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0，Q0 是两个数据输入端（DSA 和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。 主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。 门控串行数据输入异步中央复位符合JEDEC 标准no.7A静电放电(ESD) 保护： HBM EIA/JESD22-A114-B 超过 2000 V MM EIA/JESD22-A115-A 超过 200 V 。 多种封装形式 额定从 -40 C 至 +85C 和-40C至+125C。（三）七段数码管数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示，因此设计涉及中的七段数码管其实是八段数码管）数码管显示及引脚位置图共阳数码管引脚结构图四、总结在数码管显示时钟的设计过程中，从设计框图到原理图，到最后设计PCB版图，整个过程下来，用到很多知识，也学习了很多东西，更重要的是发现很多东西都是相关的，能够联系在一起。在我的