基于AVR单片机的电子计时器软硬件设计

三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于AVR单片机的电子计时器软硬件设计电子信息学院院（系）电子通信工程专业学生姓名学号指导教师职称指导教师工作单位三江学院起讫日期3月1日—6月3日 摘要在电子计时器的系统中，AVR单片机最小系统以及少量的外围电路是最基本的电路系统，外围电路有比如显示模块。此次的任务设计所用到的芯片主要是mega16芯片，是以其为核心而设计出来的。通过AVR单片机的I/O口控制外围电路。整个系统由复位模块、按键模块、数码管模块，蜂鸣器模块4个模块组成。本设计从avr单片机IO口的使用方法为切入点，使用ATmega16的内部时钟分频电路，从而确定出内部的机器周期。再通过对内部中断程序的设置来设计出定时程序，即设计出了电子计时器的核心。然后在核心电路的基础上设计出了相应的外围电路，使本设计能更好的完成任务要求。关键词：AVR单片机；数码管；蜂鸣器 ABSTRACTElectronictimerwithAVRminimumsystemmicrocontrollerasthecoretoperipheralcircuitsdesignedinourdaylonglifeinawiderangeofuses,suchasourarea,largeconstructioninstallationinthealarmsystemandsoonarewidelyusedelectronictimerexample.Inthesystemoftheelectronictimer,AVRminimumsystemoftheMCUandperipheralcircuitacircuitsystemisthemostbasic,peripheralcircuitssuchasthedisplaymodule.Theuseoftaskdesignthemainchipismega16chip,itscoreisdesigned.ThroughtheAVRmicrocontrollerI/Oportcontrolcircuit.Thewholesystemconsistsofaresetmodule,akeymodule,digitalcontrolmodule,abuzzermodule4modules.FromthedesignmethodofusingAVRmicrocontrollerIOportasthebreakthroughpoint,theinternalclockfrequencydividingcircuitusingATmega16,soastodeterminetheinternalmachinecycle.Thentheinternalinterruptprogramtodesigntimingprogram,whichdesignedthecoreoftheelectronictimer.Thenbasedonthecorecircuitisdesignedcorrespondingperipheralcircuit,thedesigncanbettertocompletethetaskrequirements.Keywords:AVRmicrocontroller;digitaltube;thebuzzer 目录TOC\o"1-4"\h\u 三江学院2014届本科生毕业设计（论文）③核对元件：检查元件有没有按照原理图安装正确，有没有缺原件或者元件多余，以及有没有破坏等。6.3.2软件调试本实验采用c语言编写，调试时可以采用分块调试方法，先调试蜂鸣器模块，当烧录蜂鸣器程序时蜂鸣器能否发声。接着调试按键模块，先测试按键一按下能否实现++功能，再测试按键2能否有——功能。然后测试能否实现定时功能以及定时过后蜂鸣器是否报警，最后将整个程序烧录进芯片是否能实现预计功能。6.3.3联机调试在电路板没有发现功能不全和软件部分都调试好的情况下，还要对板子进行必要的联机测试。在正确连接全部外围电路以后，同时将整个编译的程序就行编译如果没有问题，就可以进行软件硬件的系统测试了。系统联机调试的目的就是排查软硬件中的有可能会存在的错误。使最小系统能够比较顺利的完成预定的功能，达到我们所要求的技术指标。系统联机调试到能正确做到一个按键加一另一个按键减一、第三个按键可以正常启动计时功能，蜂鸣器能够做到定时时间到开始鸣叫，定时时间是可以随意改动的。6.3.4调试中遇到的问题及解决方法⑴在调试过程中反复检查，还是没有找到问题，这时候就要注意观察是否要排除元器件损坏了。如果是这种情况会发生那么导致这类问题的因素可能有两个：一个是在购买元器件发货过程中时就已坏了；另一个是由于在焊接板子过程中由于焊接失误导致的错误，可能由于元器件的正负极没注意造成器件烧坏。元器件的型号规格和安装焊接的要求都是跟这些错误紧密相关，可以先检查这些方面，如果在检测之后没有发现问题我们可以使用替换的方法筛选可能会发生的错误。⑵还有一个可能就是电源故障，在设计最小系统原理图的过程中就发生了电源设计不合适的现象，设计时没有考虑到电源功率的问题，就采用了两个串联的3v纽扣电池给mcu供电，后来经老师的指导采用了简便的usb供电，所以排除电源故障这项必不可少。在通电前，电源电压的正负极性的位置关系到系统的安全，一旦正负极性弄反掉就有可能损坏电路板，所以一定要检查电源电压的正负极性，检测电源经过ams1117输出的功率是不是可以满足mcu及和外围电路的功率条件。加电后首先检查的就是各个器件的引脚上的电位，先检查电源地之间的电压，单片机的输入电平要求在5v到3v之间看看是否满足。若果调试过程中出现比较高的地平，在调试时，就有可能会损坏仿真器等，如果高压调试发现应用系统中的集成块就会因发热而损坏，所以电源故障的排查至关重要。⑶仿真调试用在单片机不远行的情况下。示波器、万用表等工具是联机仿真必须借助的开发设备，这些工具可在学校实验室获得。总而言之，把程序编程死循环是检测脉冲信号的有效方式之一。并用软件来配合实现，再利用示波器观察。但是可以直接用示波器来观察电平类的触发信号。基于avrmega16最小系统的电子计时器最终经过调试，和多次改进完善，使得本设计基本达到了设计要求。电子计时器可以正常实现我们预期的功能，按键1加一，按键2减一，按键3启动计时功能，显示模块可以正常显示计时时间，蜂鸣器模块可以正常响应当定时时间到开始鸣叫的功能。当然，还可以根据需要，增加闪烁灯的功能，以使本设计更加美观，完善。总之，本设计提供了一套行之有效的基于AVR单片机的电子计时器的设计方案，并且成本较低，在日常生活中具有较高的实用性。毕业设计是我们的大学学习生活的最后一项学习任务，也是我们能够增加知识的最后一次在校学习的机会，毕业设计不仅仅是对我们大学四年学习的综合考核，而且是对检测我们对待学习态度的一种方式。我把他当做是一次学习的机会而不是为了完成任务而去做任务。不得不说两个多月的课题设计过程中，我遇到了很多的困难，但是更重要的是我不仅全面的温习了以前学过的知识点以及完善了自己的知识体系，而且又重新学习了一款新的单片机，这使我的知识面更加的广泛。与此同时，我的动手解决问题的能力，独立分析查找问题的能力也有了很大的提升也提高了。这次的任务设计对我今后的学习工作过程中积累了些许经验，相信在以后的路上我会前进的更扎实。这次毕业设计之所以能够顺利地按时完成，是因为我的指导老师花怀海教授悉心指导。花怀海教授有着严谨的教学态度，有着深厚的学术造诣以及忘我的工作精神给我留下了深刻的印象，不愧是avr大师，实在令人敬佩。花怀海教授的教学风格是站在学生角度去思考问题，严格要求自己的学生，对待学生的问题进行孜孜不倦的教导，正因为老师的无私教诲才是我完成这次设计任务的强大根基，花怀海老师在原理图设计方面给予了我很大的帮助和思路上的开导，在原理图设计期间，花怀海教授提供了很多关于原理图的针对性的意见，在我原理图设计上遇到的困难很耐心的进行分析讲解并提出许多改进的更合理的方案，使我受醍醐灌顶认识到知识积累的重要性。同时老师也为我们的设计能够顺利的进行提供了良好的设计条件和一些必要的实验设备，在此向老师表示由衷的感谢！当然，在我设计的过程中很多的朋友也给与了很多有创意的建议，感谢曾经给我帮助的同学，感谢电子系的老师们为我们做毕业设计提供的方方面面的的耐心帮助！同时，我也要感谢我的母校——三江学院。大学四年，我们许多美好的回忆已经封存在这里这。在我即将踏入工作岗位的时候，给了我这样一个锻炼、学习的机会，不仅让我加深了对以前知识的理解，拓宽了知识面以及完善了许多以往知识体系，而且也提高了我对所学知识的综合的应用能力以及动手能力。我忠心地祝愿母校的未来更美好!参考文献[1]卢坤.奚大顺主编电子设计技术[M].成都电子科技大学出版社，1997.P103-210[2]唐竞新.数字电子电路[M].第1版.北京：清华大学出版社，2003.P99-120[3]康华光.电子技术基础[M].数字部分.第4版.北京：高等教育出版社，1998.P47-79[4]电子工程手册编委会等中外集成电路简明速查手册[M]TTL,CMOS.北京：电子工业出版社,1991.P245-340[5]杨长春.论数字技术[J].《电子报》合订本.第0113期.成都：四川科学技术出版社，2002.12.P13-30[6]彭国贤.数码显示[M].北京:电子工业出版社,1993.P21-50[7]康华光，邹寿彬主编.《电子技术基础(数字技术)》高等教育出版，2004.P129-180[8]康华光,陈大钦主编.《电子技术基础(模拟技术)》高等教育出版社，2003.P269-307[9]袁俊泉，孙敏琪，曹瑞主编.《数字系统设计及其应用》[J].《数字电子》第9908期.西安电子科技大学出版社，2002.P13-26[10]李光飞，楼然苗主编.《单片机课程设计实例指导》北京航空航天大学出版社，2004.P5-37[11]余永权.《ATMEL系列Flash单片机原理及应用》北京：电子工业出版社，1997年第一版，P88～121[12]李广弟，朱月秀，王秀山．《单片机基础修订版》北京：北京航空航天大学出版社，2001年第二版，P11～77[13]蔡明生．《电子设计》北京：高等教育出版社，2004年第一版，P48～101[14]刘云，成后发，尹波．《温度无线传输技术的研究》电脑与信息技术，2004年第4期，P47～50[15]WorldHealthOrganization.Factorsregulatingtheimmuneresponse:reportofWHOScientificGroup[R].Geneva:WHO,1970.[16]L.

E.

Sarbaugh.

Intercultural

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Brunsw-ick,

N.J.U.S.A:

Transaction

Books,

1988.

;**********************************************************************;AVR汇编程序实例:Demo.asm;**********************************************************************.include"m16def.inc";引用器件I/O配置文件;定义程序中使用的变量名.defcount=r18;循环计数单元.defposition=r19;.defp_temp=r20;LED显示位指针，取值为0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80.defcount_10ms=r21;10ms计数单位.defflag_2ms=r22;2ms计数单位.deftemp=r23;临时变量.deftemp1=r24;临时变量.deftemp_int=r25;临时变量（在中断中使用）.defsecond =r0.defminute =r1.defhour =r2.defsecond1 =r3.defminute1 =r4.defhour1 =r5;中断向量区定义，Flash程序空间$000~$029.org $000 rjmp reset;复位处理 nop reti;IRQ0Handler nop reti;IRQ1Handler nop reti;Timer2CompareHandler nop reti;Timer2OverflowHandler nop reti;Timer1CaptureHandler nop reti;timer1Compare-AHandler nop reti;Timer1Compare-BHandler nop rjmp time1_ovf;Timer1OverflowHandler nop reti;Timer0OverflowHandler nop reti;SPITransferCompleteHandler nop reti;USARTRXCompleteHandler nop reti;USARTUDREmptyHandler nop reti;USARTTXCompleteHandler nop reti;ADCConvwesionCompleteHandler nop reti;E2PROMReadyHandler nop reti;Two-wireSerialInterfaceHandler nop reti;IRQ2Handler nop reti;Timer0CompareHandler nop reti;SPMReadyHandler nop;程序开始.org $02Areset: Ldi r16,high(RAMEND);设置堆栈指针高位 out sph,r16 Ldi r16,low(RAMEND);设置堆栈指针低位 out spl,r16;i/o初始化 LDI temp,0XFF ; OUT ddra,temp out ddrc,temp ;a,c口输出 clr temp out porta,temp out portc,temp sbi portc,0;中断源初始化;T1初始化中断周期2ms ldi temp,0xff out tcnt1h,temp ldi temp,0x83 out tcnt1l,temp clr temp out tccr1a,temp ldi temp,0x03 ;4MHz,64分频,2ms out tccr1b,temp ldi temp,0x04 out timsk,temp ldi p_temp,0x01;初始化显示缓冲区;初始化时钟 clr hour clr hour1 clr minute clr minute1 clr second clr second1 seiwait: rjmp waitcb:;查表子程序，根据temp1中数字查表后在temp1中得到显示码。 push temp ldi zh,high(table*2) ldi zl,low(table*2) clr temp add zl,temp1 adc zh,temp lpm temp1,z pop temp Ret sertemp outddrb,temp outportb,temp lditemp,0x02 outmcucr,temp lditemp,0x40 outgicr,temp outgifr,temp clrcount seiMAIN:;中断服务程序，中断周期为2mstime1_ovf: in temp_int,sreg cli push temp_int;保存状态寄存器;写入T/C1初值 ldi temp_int,0xff out tcnt1h,temp_int ldi temp_int,0x83 out tcnt1l,temp_int inc flag_2ms cpi flag_2ms,5 brlo t1ovf2 ;<10ms跳出 clr flag_2ms inc count_10ms cpi count_10ms,100 brlo t1ovf2 ;<1s跳出 clr count_10ms inc second ;修改秒值 mov temp,second cpi temp,10 br