实时日历时钟显示系统1

1、武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书课 程 名 称 智能仪器设计基础 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 学 生 专 业 班级 指 导 教 师 姓名 课程设计起止日期 2012.6.112012.6.22 课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。1. 课

2、程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证

3、主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提出23个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际

4、技能掌握的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考核成绩占25%左右。7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程，认真评阅学生的每一份课程设计报告，给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩（百分制），最后将百分制评分成绩转换为五级分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）总评成绩。8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集成存档交实验室统一管理。课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题目： 实时日历时钟显示系统 初始条件：利用实验室可以提

5、供的设备平台、仪器仪表、常见芯片，设计实时日历时钟显示系统。要求完成的主要任务：1在 51 单片机系统中设置、获取、记录实时的日历时钟信息并通过 LED 显示或 LCD 显示。 2. 能够进行长时间的记录，并且存储的时间信息在掉电情况下能长期保存。3. 初始的时间信息要求用户用键盘输入或通过 PC 机和单片机的串口通信来设置。4. 利用已有设备进行安装调试 。以上内容为基本要求，可按照自己的理解增加功能使之更完善。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。时间安排：整个课

6、程设计时间为2周。具体进度安排如下：学时分配进度安排2天总体方案设计与论证2天系统硬件电路设计与仿真2天系统软件设计与仿真3天安装调试1天完成课程设计报告书、答辩指导老师签字： 年 月 日一、课程设计项目名称实时日历时钟显示系统二、项目设计目的及技术要求1在 51 单片机系统中设置、获取、记录实时的日历时钟信息并通过 LED 显示或 LCD 显示。 2. 能够进行长时间的记录，并且存储的时间信息在掉电情况下能长期保存。3. 初始的时间信息要求用户用键盘输入或通过 PC 机和单片机的串口通信来设置。4. 利用已有设备进行安装调试 。三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原

7、理图和PCB图)1.可行性方案1.1单片机芯片的选择方案和论证方案一：采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM,内部具有4KB ROM存储空间，能于3V的超低压工作，而且与MCS-51系列单片机完全兼容，但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二：采用AT89S52，片内ROM全都采用Flash ROM：能以3V超低压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全兼容，该芯片内部存储器为8KB ROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技

8、术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片的多次拔插，所以不会对芯片造成一定的损坏。1.2显示模块选择方案和论证方案一：采用LED液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，但是价格昂贵，需要的接口线多，所以在此设计中不采用LED 液晶显示屏。方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以也不用此种作为显示。方案三：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，对于显示数字最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时

9、，占用的单片机口线少。所以采用了LED数码管作为显示。1.3时钟芯片的选择方案和论证方案一：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现时，分，秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。方案二：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒，分，时，日，周，月，年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高，工作电压2.5V5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.1.4电路设计最佳方案确定综上各方案所述，对此次课程设计的方案选定：以单片机AT89S52为主控制器，时间数据是通过时钟芯片DS1302来读取

10、，并通过LED 数码管显示出来，并用键盘来完成对当前时间的调整。2.硬件设计2.1电路设计框图图1电路设计2.2系统概述本电路是有AT89S52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，他是一种高性能，低功耗，带RAM的实时时钟电路，它可以对年，月，日，周日，时，分，秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年，月，日，周日，时，分，秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等

11、特点。具有掉电自动保存功能；显示部分由15个数码管，74HS138,74LS244构成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。2.3电源设计在这里因设计分工和侧重点不同，电源模块用通用的5V变压器。2.4单片机的复位电路图2 手动复位电路在系统运行的过程中，有时可能对系统需要进行复位，为了避免对硬件系统经常加电和断电造成的损害，设计了手动的复位电路。如图2所示。这种电路的设计，在系统的运行过程中需要复位时，只需使开关闭合，在RST端就会出现一定时间的高电平信号，从而使单片机实现复位。2.5 时钟芯片DS1302电路图图3 DS1302时钟电路3.软件设计部分软件的设计是设计控制系统的应用程序。其任

12、务是在整体设计和硬件设计的基础上，确定程序结构，分配内RAM资源，划分功能模块，然后进行主程序和各模块程序的设计，最后连接起来成为一个完整应用程序，与硬件相结合完成相应功能。3.1日历时钟子程序设计DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK（7），I/O（6），RST（5）。日历时钟DS1302的读写需要初始化时序，读时序，写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机启动写时序开始，如果要求但总线器件回送是低位在先。读写都是16位数据高8位是地址低8位是数据，在读写时要严格遵从起读写时序，否则读写将会失效。图4 日历时钟的写和读3.2 课

13、程设计程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table=0xC0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0x0c,0xbf; /*0-F、灭（16）、P.-*/uchar t0,t1,sec,min,hour,function,a0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7;bit shan;void delay(uint count)

14、 ;uchar keychuli();uchar key();void display(uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar,uchar);void send();void ini();void chuli();/*主函数*void main() ini();while(1)display(16, 16, 16, 16, 16, 16, 16, 17); /没有键按下是侠士P.if(key()=1) /当k1按下后则定时器驱动时钟开始走TR0=1;function=1;shan=0;while(1)send(); / 送数display(a0, a

15、1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); / 显示chuli(); /处理/*初始化程序*voidini()TMOD=0x01,TH0=0x3c,TL0=0xb0;TH1=0x3c,TL1=0xb0; / 定时50ms中断一次EA=1,ET0=1,TR0=0;ET1=1;TR1=0;/*键值处理程序*void chuli()switch(key()case 0:break;case 1:/ 当按键k1按下后function+;/ 判断按下的次数switch(function)case 1:TR0=1;TR1=0;shan=0;break;/一次条秒同时闪烁case 2:/两次调分

16、同时闪烁case 3:/三次调分同时闪烁case 4:TR0=0;TR1=1;shan=1;break;/四次跳出调整状态时钟继续走时case 5:function=1;TR0=1;TR1=0;shan=0;break;/轮流循环break;case 2: /k2键上调switch(function) case 1:break;case 2:sec+;if(sec=60)sec=0;break;case 3:min+;if(min=60)min=0;break;case 4:hour+;if(hour=24) hour=0;break;break; case 4: /k3键下调switch(f

17、unction)case 1:break;case 2:sec-;if(sec=255) sec=59;break;case 3:min-;if(min=255) min=59;break;case 4:hour-;if(hour=255) hour=23;break;break;/*定时器0的中断服务程序*void timer0() interrupt 1 using 3TH0=0x3c,TL0=0xb0;t0+;if(t0=20)t0=0;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hour+;if(hour=24)hour=0;/*定时器1的中数服

18、务程序，对shan取反，以使灯闪烁*void timer1() interrupt 3 using 2TH0=0x3c,TL0=0xb0;t1+;if(t1=40)t1=0;shan=shan;/*uchar keychuli() uchar k; k=P1; /P1口内容送K k=k; /取反 k=(k&0xff); /屏蔽高4位,如果扫描8键，屏蔽该句。 return(k); /返回键值 /* 函数原型：key();* 功 能:键盘扫描函数，函数返回值即键值。*/uchar key() uchar keyzhi,keyzhii; /电子钟键盘按键键值临时存放 keyzhi=keyc

19、huli(); /调P1口处理函数 if(keyzhi!=0) /有键动作延时去抖动，否则函数返回 send(); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); keyzhi=keychuli(); /再次调P1口处理函数 if(keyzhi!=0) /真正有键按下，取键值并暂存 keyzhii=keyzhi; while(keyzhi!=0) /判按键是否释放，没有释放延时去抖动等待释放 send(); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6,

20、a7); display(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7); keyzhi=keychuli(); keyzhi=keyzhii; /按键释放后恢复按键键值 return(keyzhi); /返回按键键值/*显示子程序void display(uchar a7,uchar a6,uchar a5,uchar a4,uchar a3,uchar a2,uchar a1,uchar a0)P0=tablea7;P2=0xfe;delay(1);P0=tablea6;P2=0xfd;delay(1); P0=tablea5;P2=0xfb;delay(1); P0=ta

21、blea4;P2=0xf7;delay(1);P0=tablea3;P2=0xef;delay(1);P0=tablea2;P2=0xdf;delay(1);P0=tablea1;P2=0xbf;delay(1);P0=tablea0;P2=0x7f;delay(1);/*将数送至缓冲单元，当shan的标志位为1时，再根据此时的此时的功能标示，对该位熄灭*void send() a0=sec%10;a1=sec/10;a2=18;a3=min%10;a4=min/10;a5=18;a6=hour%10;a7=hour/10;if(shan=1)switch(function)case 2:a0

22、=16,a1=16;break;case 3:a3=16,a4=16;break;case 4:a6=16,a7=16;break;/*延时子程序基数为1毫秒*void delay(uint count) uint j; while(count-!=0) for(j=0;j<80;j+); 四、项目设计结果分析（分析试验过程中获得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性，分析产生不正确结果的原因和处理方法）实验结果：当上电后，系统显示提示符P。按下k1后，系统开始正常运行， 此时按其它键均无效当再按下k1后，进入调秒状态，按k2加1,按k3减1,再按一下k1进入调分状态，再按一下，进入调

23、时，再按一下，进入正常的运行状态在调整状态下，当调整该位时，该位会闪烁，掉电后DS1302会转用后备电池供电，在次上电后，时钟显示为当前时间。实验结论：硬件系统关系到所要设计的电子产品好坏，如系统抗干扰等，所以要合理的安排尽量减少干扰提高性能。单片机是很容易受干扰的控制器，当采用外部晶振时，应尽量让其靠近单片机减少对其干扰，防止程序乱飞现象。同时还可以采用隔离等方式减少干扰，硬件系统设计的好坏很大部分来源于经验，所以我们要有动手的好习惯。软件设计是核心部分，具有多样化，灵活性高，易移植等优点，要深深理会各指令的含义才能更加熟练应用，中断的合理利用可以减少CPU利用资源，具有执行效率高等优点，本

24、设计用到定时器中断以减少对CPU的占用，更好的处理其他功能。软件的设计大部分采用模块化设计的方法以方便调试，并使其可读性大大增强，方便更改和移植。在这次课程设计中，我明白了动手能力的重要性，软件和硬件的设计与平时的经验息息相关，我们必须培养动手能力，发现自己不足之处，加以改正。五、参考文摘（相关文摘不少于5篇，记录每篇文献的作者姓名.文献名称.文献发行城市：文献出版社，出版年；文献内容摘要, 每篇不少于100字）【1】史建芳.智能仪器设计基础.北京：电子工业出版社，2007.摘要：静态显示方式是指显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定导通或截止使显示字符的字段连续发光。在静态显示方式中每

25、位数码管都应有各自的驱动器件；为了便于程序控制在选择LED驱动器件时。往往选择带锁存功能器件，用于锁存各自待显示数码。因此，静态显示系统在每一次显示输出后能够保持显示不变。仅在待显示数码需要改变时，才更新其数字显示器中锁存的内容。这种显示方式的优点是亮度高，控制程序简单，显示稳定可靠。【2】李群芳，张士军，黄建.单片微型计算机与接口技术（第三版）.北京：电子工业出版社.2008.摘要：从硬件连接方式看，键盘通常可分为独立式键盘和矩阵式键盘两类。所谓独立式键盘是指各按键相互独立，每个按键分别于单片机的I/O口或外扩I/O芯片的一根输入线项链，通常每根输入线上按键的工作状态不会影响其他输入线的工作状态。通过检测输入线的电平就可很容易判断哪个按键被按下。独立式键盘电路配置灵