数字时钟设计开发项目报告

常州工程职业技术学院计算机技术系项目工作报告上课名字单片机和接口技术(C51 )。班级计算机1213学号姓名项目序号项目1项目名称。数码钟表设计开发培训日期和时间2014.22014.5地方指导教师同组成员仪器设备(参考资料)计算机、Keil uVision2、Proteus ISIS实训内容(任务的安排)1-1需求分析、硬件设计方案的决定1-2软件开发和实现1-3硬件和软件的组合1-4项目检查的总结1 .项目概要以单片机STC89C52RC为主芯片，利用键、数字码管显示模块，结合中断、定时器功能，构成数字钟，通过项目的实训，实现单片机的基本输入输出系统2 .项目要求每一项，教师都要指导学生掌握必要的背景知识、参考资料、师生交流平台、项目要求、相关案例、开发流程、注意事项等。 根据项目开发过程组成学生开发团队，构建合作学习环境。 各队由68人组成，各自承担着不同的角色。 这种模拟教学法的做法模拟了企业的实际开发情况，使学生在学习过程中感受到公司的工作气氛。具体要求如下：1 .可以简单分析实际项目的功能需求2 .能进行io接口电路设计和零件选定可以使用Proteus制作和模拟电路图4 .可以在C51中设计应用程序5 .可以进行系统的测试和优化6 .可以制定规范的技术文件7 .能够检测系统的硬件和软件故障并排除故障8、培养自主学习能力，收集分析，处理信息的能力，处理团队合作能力9、培养职业道德素质、心理素质、沟通、组织和完成任务的能力10、在培养报告发言时，体现了条理清晰、表达清楚、认真、全面的思考习惯。11 .培养学生的好工作设计习惯。12、实事求是，培养客观公正的评价，体现在社会交流中迎接挫折和挑战的意识。3 .系统设计1 .区块设计AT89C51水晶振动电路数字码管复位按钮时分秒按钮2 .知识点1 )单片机形式的选择89C51是理想的电子表开发芯片。 89C51是一种低电压、高性能CMOS8位微处理器，具有4K字节的闪速可编程只读存储器，设备采用ATMEL高密度非易失性存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出引脚兼容。 atmel 89c 51是一个高效的微控制器，可将多功能的8位CPU和闪存组合成一个芯片，与MCS-51兼容，具有4K字节可编程闪存和1000个写入/擦除周期，数据2 )数字码管示出了工作原理数字软线管是集成了多个LED显示段的显示装置。 有两种类型。 一种是共阳型，另一种是共阴型。 共阳型将多个LED显示段的阳极接合，也称为公共端。 共阴型接合多个LED显示段阴极。 阳极是二极管的阳极，也称为阳极，阴极是二极管的阴极，也称为阴极。 通常的数字码管还被划分成8个段，即8个LED显示段，是为工程应用而设计的，分别为a、b、c、d、e、f、g、DP，其中DP是小数点段。 并且，在多位的数码管中，除了连接有某位数的公共端子之外，还连接有不同位数的数码管的相同端子。 数码软线管的显示方法有静态显示和动态显示两种。 静态显示，数字码管的8级输入及其公共电平一直有效。 动态显示的原理为，每一数字码管的相同段连接并共同占据8位段的管线，各数字码管的阳极连接在一起以构成公共端。 使用人眼在视觉上的暂停性来向每个数字管的公共端顺序地提供有效信号，同时向该数字管提供有效的数据信号，从而当所有阶段的扫描速度比视觉上的暂停速度快时，显示更清晰3 )键盘电路设计这个设计使用了键盘，实现了功能完备，减少了硬件资源消耗，这个键光盘可以调节时间和分钟并控制复位。 直接按也不放开的话，按下键就能实现分的累积，每按一次就能加分。即使连续按两次按钮也不放松的话，就能调节时间，同样，每按一次就能增加一次。 达到调节时间的目的。4 )水晶振荡器电路单片机系统中有水晶振子，单片机系统中被称为水晶振子，与单片机系统的内部电路结合，产生单片机系统所需要的时钟频率，单片机系统的水晶振子提供的时钟频率越高， 单片机系统的运行速度很快，单片机系统连接的所有指令的执行都是单片机系统提供的时钟频率。在正常工作条件下，普通水晶振动频率的绝对精度达到百万分之五十。 高级精度更高。 一些石英振荡器还可以通过被称为压控振荡器(VCO )的施加电压在一定范围内调节频率。 水晶振动是在电能和机械能相互转换的结晶中谐振的状态下工作，提供稳定准确的单频振动。单片机的晶体振荡器的作用是为系统提供基本的时钟信号. 通常，一个系统共享晶体振荡器，便于保持各部分同步。 一些通信系统的基频和射频使用不同的水晶振动，以电子方式调整频率的方式同步。晶体振荡器通常与锁相环电路协作以提供系统所需的时钟频率。 如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，则可以使用连接到同一晶体振荡器的不同锁相环来提供。以下具体介绍水晶振子的作用和原理。 水晶振子一般采用图1a的电容器三端子式交流等效振荡电路的实际的水晶振动交流等效电路如图1b所示，Cv为了调节振荡频率，一般通过对可变电容二极管施加不同的反偏压来实现，这也是电压控制作用的机制，如果以结晶的等效电路代替结晶的话其中Co、C1、L1、RR是结晶的等效电路。分析整个振荡频道，在Cv上改变频率是有限的。 决定振荡频率的通道整体的电容器C=Cbe、Cce、Cv这3个电容器串联连接，与Co并联地与C1串联连接。 可知C1越小Co越大，Cv变化时对信道整体容量的作用越小。 可以“电压控制”的频率范围也很窄。 实际上，因为C1很小(1E-15级)，所以Co不能忽略(1E-12级，数PF )。 因此，Cv变大时，降低时隙频率的作用变小，Cv变小时，提高时隙频率的作用变大。 这方面引起电压控制特性的非线性，电压控制范围越大非线性越强，另一方面，分配给振动的反馈电压(Cbe上的电压)越小，最终振动停止。 通过水晶振动的电路图，应该很了解水晶振动的作用和工作过程。 因为采用倍音次数越高的水晶振子，等效电容C1越小，所以频率的变化范围也越小。微控制器的时钟源可被分类为基于机械谐振装置(例如水晶振动、陶瓷谐振通道)的时钟源的RC (电阻电容器)振荡器。 一种是皮尔斯振荡器的配置，适合水晶振子和陶瓷谐振通道。 另一个是简单的单独RC振荡器。测试器中晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否为芯片工作电压的一半，例如工作电压为51单片机的5V时是否为2.5V左右。 另外，用镊子接触结晶的另一只脚时，这种电压发生了显着变化，证实了其振动。水晶振动的类型是SMD和DIP型，即贴片和管脚型。5 )单片机的复位电路电源接通中或复位中控制CPU的复位状态：在此期间，CPU不在电源接通后或复位后动作，而是防止CPU发出错误的命令或执行错误的操作，可以提高电磁兼容性。无论用户使用哪种类型的单片机，都涉及到单片机复位电路的设计.的设计。 单片机的复位电路设计的好坏直接影响整个系统的动作的可靠性. 很多用户设计了单片机系统，在实验室成功调整后，现场出现了“恐慌”、“程序飞”等现象。 这主要是由于单片机系统的复位电路设计不可靠。基本的复位方式单片机在启动时需要复位，CPU和系统的各部件处于确定的初始状态，从初始状态开始动作。 89系列单片机的复位信号从RST端子输入到芯片内的施密特触发器。 如果系统正常工作，振荡器稳定时，RST引脚有高电平，如果维持在2机器周期(24振荡周期)以上，CPU就能响应复位系统。 单片机系统的复位方式是手动按钮复位和上电复位。6 )中断中断是一种资源面临多个任务的处理方式，由于资源有限，当必须面对多个任务同时处理时，就会发生资源竞争。 中断技术是解决资源竞争的可执行方法，采用中断技术可以让多个任务共享一个资源。 CPU正在运行原始程序，突然被事故中断，运行新程序。 CPU执行新程序结束后，返回原程序继续执行。 这样的过程称为中断。首先，理解程序的形式void函数名称() interrupt m using n关键字interrupt m using n表示这是中断函数m是中断源的号码，有5个中断源，取0、1、2、3、4的值时，中断号码向编译器通知中断程序的入口地址，执行该程序时，该地址被传递给程序计数器PC，所以CPUn是单片机的工作寄存器组(也称为通用寄存器组)编号，共计4组，值取0、1、2、3中断编号的中断源0外部中断01定时器02外部中断1三计时器一中断4串行端口中断这5个中断源的中断入口地址如下：(上一篇文章叙述的ROM的前43个存储单元是他们，这40个地址是用于存储中断处理程序的地址单元，各种中断存储单元只有8B，中断处理的程序INT0:0003H 0T0: 000BH 1PS1: 0013 h 2T1: 001BH 3串行： 0023H 4中断矢量(中断入口地址)=中断编号x8 3前面的m的意思很明显，但是不同的m的值指示此函数相对于不同的中断源，例如m为1是计时器0的中断函数例如void time0() interrupt 1那么，后面的using n是什么意思？在执行特定的任务时，需要CPU处理更紧急的事情，与中断优先级有关。 由于高优先级中断以低优先级处理中的程序，所以优选对每个优先级程序分配不同的寄存器组。CPU正在处理一个事件，突然需要处理另一个事件，进入中断后不想将当前正在执行的程序的各寄存器的状态放入堆栈中时，可以将该中断程序放入另一个寄存器组中，例如切换到1组，中断结束时，可以返回0组(原程序放入0组)为了更好地理解这里的意思，我们来看看工作寄存器群的作用。以下注意事项(1)中断函数不能传递参数。(2)中断函数没有返回值。(3)在任何情况下都不能直接调用中断函数。(4)中断函数使用浮点运算保存浮点寄存器的状态。(5)当用中断函数调用另一函数时，被调用函数使用的寄存器必须与中断函数相同，并且将被调用函数设置为可重新输入的是理想的。(6)C51编译器一编译中断函数就自动追加与程序的开始和结束对应的内容。 具体来说，在程序开始时将ACC、b、DPH、DPL和PSW堆叠，结束时将它们堆叠。 如果中断函数没有附加using n修饰符，则开始时将R0R1放入堆栈，结束时输出到堆栈。 如果中断函数带有using n修饰符，PSW开始进入堆栈后，PSW的工作寄存器组选择位也将更改。(7)C51编译器从绝对地址8m 3产生中断向量。 这里，m是中断号码，即中断之后的数字。 此向量包含中断函数到条目地址的绝对跳转。(8)中断函数写在文件的末尾，最好不要使用extern存储类型的说明。 防止调用其他程序。(9)设计中断时，必须注意应该把哪个功能加入中断程序，应该把哪个功能加入主程序。 一般来说，中断服务的过程必须做最小的工作，这有很多好处。 首先，系统对中断的反应面变宽，一些系统失去中断或对中断的反应慢会产生非常严重的结果。 在这种情况下，有足够的时间等待中断是很重要的。 其次，简化了中断服务的流程的结构，简化了错误。 加入中断程序的东西越多，他们之间就越容易发生冲突。 如果简化中断服务流程，软件将包含更多的代码段，但可以包含在主程序中。 中断服务程序的设计对系统的成功有着重要的作用，充分考虑各中断间的关系和各中断的执行时间，特别要注意操作相同数据的ISR。7 )定时器实质上是计数器，每次脉冲下降时，计数寄存器的值都加1。如果计数的脉冲来源于单片机内部的水晶振子，则其周期非常准确，因此此时被称为计时器。在计数到的脉冲来自单片机外部的引脚的情况下，由于其周期一般不正确，因此此时称为计数器。计时器/计数器的结构计时器/计数器的本质是加1计数器(16位)，由高位8位和低位8位两个寄存器构成。 TMOD是定时器/计数器的动作方式寄存器，决定动作方式和功能的TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止，设置溢出标志。计时器/计数器的工作原理计数器输入的计数脉冲源系统的时钟振荡器输出脉冲在12分钟后发生T0或T1端子输入的外部脉冲源。计数过程如果每次增加一个脉冲计数器且计数器被加到全部1 (即，FFFFH )，则当输入另一个脉冲时，计数器返回为零，计数器的溢出向TCON的TF0或TF1集合1输出中断请求(计时器/计数器中断允许) 如果计时器/计数器在计时器模式下运行，如果计时器在计数模式下运行，则表示计数值已满。定时适用作为计时器使用：此时设定为计时器模式，加1计数器对内部设备周期进行计数(1设备周期为12个振荡周期，即计数频率为水晶振动频率的1/12 )。 将计数值n乘以机械周期Tcy是定时t。计数运用作为计数器使用：此时，设定为计数器模式，外部事件计数脉冲从T0或T1端子输入到计数器中。 每次来外部脉冲时，给计数器加1。 但是，单片机对外部