单片机毕业设计完整版

安徽工业大学继续教育学院单片机原理期末课程设计单片机定时器时钟的设计与制作安徽工业大学继续学院单片机原理最终课程设计题目：单片机时钟的设计与制造专业：电气工程和自动化等级：14升姓氏：夏云飞学校编号：141010203035教员：何荣波成就：(2015.12)内容导言11.1单片机简介二。硬件系统设计方案32.1时钟电路3的设计2.2复位电路4的设计2.3数字显示电路的设计52.4按键电路7的设计2.5蜂鸣器电路8的设计2.6接线图9三、软件系统设计方案3.1模块化设计方案103.2主要程序11的设计3.3发光二极管动态显示程序设计143.4计时程序模块17的设计3.5键盘程序设计193.6蜂鸣器程序设计223.7整个程序23四.摘要总结和感谢28参考文献29使用说明29第30页安徽工业大学继续教育学院单片机原理期末课程设计单片机定时器时钟的设计与制作介绍1.1单片机简介1.1.1单片机的产生计算机的发展经历了几个阶段，从电子管到大规模集成电路。随着大规模集成电路技术的发展，计算机向着性能稳定可靠、小型化和低成本的方向发展，单片微型计算机应运而生。所谓单片微型计算机是指集成微型计算机的基本功能部件的微型计算机，例如中央处理器、存储器、只读存储器和随机存取存储器，以及输入/输出(I/O)接口电路等。集成电路芯片上，称为单片微型计算机。一般来说，微控制器可以用以下“表达式”来表示：单片机=中央处理器只读存储器输入输出功能单元1.1.2单片机的特性随着现代科学技术的发展，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高。所有主要元件都可以集成在一个芯片上，这使其具有多种应用模式和广泛的应用范围，并具有以下特点：(1)体积小、功耗低、价格低、重量轻、易于生产。(2)控制功能强，运行速度快。它能解决从简单到复杂的各种控制问题，满足工业控制的要求，并具有强大的位处理和接口逻辑运算等功能。抗干扰能力强，适用温度范围广。由于许多功能元件集成在芯片中，受外界影响小，可靠性高。(4)虽然单片机的内存容量不能很大，但内存和输入输出接口很容易扩展。可以方便地实现多机分布式控制。1.1.3单片机的应用单片机的应用具有范围广、数量大的特点。目前，它广泛应用于国民经济的各个领域，在技术改造和产品更新中发挥着重要作用。这主要表现在以下几个方面：(1)单片机在智能仪器仪表中的应用：由于单片机具有计算机的功能，不仅可以完成测量，还具有数据处理、温度控制等功能。仪器仪表易于实现数字化和智能化。(2)单片机在实时控制中的应用：单片机可用于各种不太复杂的实时控制系统，如一般温度控制、液位控制、电镀顺序控制等。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥单片机的数据处理和实时控制功能，使系统工作在最佳状态。(3)单片机在机电一体化中的应用：单片机有利于机电一体化技术的发展，已广泛应用于数控机床、医疗设备、汽车设备等。(4)单片机在多机系统中的应用：单片机在多机系统中的应用是单片机未来发展的主要模式。它可以提高单片机的可靠性，使系统运行更快。(5)单片机在计算机外围设备中的应用：单片机广泛应用于打印机、绘图仪等各种计算机的外围设备，特别是智能终端，可以大大减轻主机的负担，提高系统的运行速度。单片机在家用电器中的应用：单片机具有体积小、重量轻、价格低等特点。因此，在家用电器中配备微型计算机后，价值百倍，功能更强，使用方便灵活，深受用户欢迎。单片机在通信中的应用：单片机广泛应用于移动通信领域，使手机功能更加强大，操作更加方便。2.硬件系统设计方案2.1时钟电路的设计如图2-1所示。时钟电路为单片机的运行提供时间参考。一个晶体振荡器和两个电容连接在单片机的XTAL1和XTAL2引脚之间，构成单片机的时钟电路，如图1所示。电路中器件的选择可以通过计算和实验来确定，一些典型电路的参数也可以参考。在电路中，电容C1和C2对振荡器频率有微调作用，正常值范围为3010pF；应时晶体的选择是6兆赫或12兆赫。结果只是不同的机器周期时间影响计数器的初始计数值。图2-1时钟电路设计2.2复位电路的设计如图2-2所示。单片机的RET引脚为主机提供外部复位信号输入端口。复位信号在高电平有效，高电平有效的持续时间应超过2个机器周期。复位后，微控制器中的元件返回初始状态，微控制器从0000H的只读存储器开始执行程序。单片机有两种复位模式：自动上电复位和手动复位。图2是51系列单片机常用的上电复位和手动复位的组合电路。只要VCC上升时间不超过1毫秒，它们就能很好地工作。电阻容器的参考值为R1=200，R2=1，C3=22uF。图2-2复位电路的设计2.3数字显示电路的设计如图2-3所示。在单片机应用系统中，通常需要人机对话。这包括应用系统的状态干预和数据输入，以及向人们显示运行结果的应用系统。显示器和键盘电路是用来完成人机对话活动的人机通道。LED显示器的驱动是一个非常重要的问题。根据系统硬件设计框图，显示电路由发光二极管显示器、分段驱动电路和位驱动电路组成。如果驱动电路h静态显示是指在任何时候，所有的显示器根据接收到的字体代码同时显示相应的字符。静态显示模式要求每个发光二极管显示器的公共端必须接地(对于公共阴极发光二极管)或连接到高电平(对于公共阳极发光二极管)，并且每个发光二极管显示器由具有锁存功能的8位端口控制。这里所指的8位端口可以直接采用并行输入/输出接口，也可以采用扩展串行输入/并行输出移位寄存器。动态显示是单片机应用系统中最常用的显示方式之一。它将所有显示器的同名端相互并联，并将它们连接到字体开口。为了防止每个显示器同时显示相同的字符，每个显示器的公共端也由另一组信号控制，即它们连接到字位端口。这样，对于一组发光二极管数字显示器，需要两组信号来控制：一组是字形端口输出的字形代码，用于控制显示哪些字符；另一组是由字位端口输出的字位代码，用于控制在哪个显示器上显示字符。在这两组信号的控制下，每个显示器将从左到右依次打开，并在一段时间后再次打开，从而不断重复。尽管任何时候只有一个显示器点亮，但由于显示器的余辉效应和人眼的视觉惯性，它看起来与所有显示器的连续照明效果完全相同。如果选择静态显示，只要驱动器的驱动能力与显示电流匹配，发光二极管驱动器的选择就相对简单。此外，只需要考虑段驱动，因为公共阳极连接到5V，公共阴极连接到地，所以不需要考虑位驱动。动态显示是不同的。由于一位数据的显示是通过段选择和位选择信号的组合来完成的，所以段和位的驱动能力应该同时考虑，段的驱动能力决定了位的驱动能力。在应用系统中，设计要求不同，使用的发光二极管显示器数量也不同。因此，制造商生产了不同数量、尺寸和型号的发光二极管显示器供选择。在该设计中，选择了4位时钟发光二极管显示器，简称为“4发光二极管”。前两位表示“天”的10位和10位，中间两位表示“小时”的10位和10位，最后两位表示“分钟”的10位和10位。如图3所示，4-LED显示器的引脚是由公共阴极连接的6位时钟LED显示器。其中，a、b、c、d、e、f和g是6位发光二极管段的公共端子。D1、D2、D3、D4、D5、D6分别为各位的公共阴极输出端，dp为小数点输出端。4LED图2-3数字显示电路的设计2.4关键电路的设计如图2-4所示，当倒计时钟应用系统工作时，该按钮应具有随时调整当前时间的功能。要实现此功能，您可以访问键盘输入电路。键盘结构的选择：在由单片机组成的测控系统和智能仪器中，最常用的是无编码键盘。键盘结构可分为独立键盘和矩阵式。在本例中，只需要3个键，因此选择了独立键盘。如图4所示，电路由按键和三个电阻组成。这些键分别命名为第一天、第一小时和第一分钟键。按键可以是触摸开关，电阻为1K。键盘与单片机的接口电路设计；如图2-4所示，将键盘直接连接到单片机的P2端口。将引脚P2.2、P2.1、P2.0分别连接到第1天、第1小时、第1分钟。三个关键功能的设计思路如下：第一天关键功能：设置当前时间与奥运会之间的间隔，即天数。小时1键功能：设置当前时间，即当电子钟的时间有误差时，需要随时调整。分钟1键功能：与小时1键功能一致，时间会更精确到每秒一分钟。图2-4关键电路设计2.5蜂鸣器电路设计如图2-5所示。该设计要求在计时时间到来时产生声音提醒信号，并且可以选择蜂鸣器来实现该功能。压电蜂鸣器工作时需要约10mA的驱动电流，并设计了相应的驱动和控制电路。电路设计如图5所示。蜂鸣器充当晶体管VT1的集电极负载。当VT1打开时，蜂鸣器会响起。当VT1关闭时，蜂鸣器不会响。蜂鸣器电路与单片机的接口：VT1的基极连接到单片机的P2引脚，P2引脚作为输出端口。当P2.3=0且VT1接通时，在蜂鸣器的两个引脚之间获得接近5V的DC电压，并且电流通过蜂鸣器以产生蜂鸣声。当P2.3=1时，VT1关闭，蜂鸣器两个引脚之间的DC电压接近0V，蜂鸣器不鸣响。图2-5蜂鸣器电路的设计2.6接线图三软件系统设计方案3.1模块化方案在设计应用软件时，可以采用模块化编程方法。其优点是：每个模块的程序结构简单，任务明确，易于编写、调试和修改。程序可读性好，程序的修改可以在本地进行，其他部分保持不变，便于功能扩展。可以为常用的子程序建立一个子程序库，以便于多个模块调用。分工合作方便，许多人可以同时编写和调试程序，加快软件开发进度。设计方案和框图：如图2-6所示。根据设计要求，第一步是确定软件设计方案，即软件应该完成哪些功能；第二是计划完成这些功能需要多少功能模块，每个程序模块的具体任务是什么。划分模块时应遵循以下原则：每个模块应该有独立的功能，并能产生明确的结果。模块之间的控制参数应尽可能简单，数据参数应尽可能少。模块长度适中。根据模块划分原则，程序分为6个模块。主程序数码管动态扫描模块当前时间倒计时模块当前时间调整模块蜂鸣器自动报警模块数字转换模块图2-6总体设计框图3.2主程序设计主程序的内容一般包括：主程序的起始地址、中断服务程序的起始地址、存储单元和相关组件的初始化以及一些子程序调用等。程序的起始地址在MCS-51系列单片机复位后，(PC)=0000H，0003H002BH分别是每个中断源的入口地