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.中国矿业大学徐海学院单片机课程设计姓 名: 黄程龙 学 号: 22110852 专 业: 信息工程 题 目: 数字钟 专 题: 单片机系统设计 指导教师: 有老师,翟老师 设计地点: 嘉园309 时 间: 2014/4/2 2014 年 4月单片机课程设计任务书专业年级 信息11-3班 学号 22110852学生姓名 黄程龙 任务下达日期:2014 年 3 月17 日 设计日期: 2014年3月17日 至 2014 年4 月3日设计题目: 数字钟校时电路设计专题题目:单片机系统设计设计主要内容: 制作数字钟校时电路设计要求:1、 基本要求制作单片机数字钟,利用红外控制,可根据自己的需要任意定时。先按定时按键把当前时间锁存起来,该时刻即为定时时间,定时到会自动播放音乐。把当前时间锁存好之后要退出定时。2、创新部分 插入音乐,定时到了会自动播放。 指导教师签字:摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展,单片机的应用越来越普及了,并且由于它具有功能强,体积小,功耗低,价格便宜,工作可靠,使用方便等特点,使单片机在电子和一些自动化行业中应用也越来越广泛了,利用单片机实现的电子钟具有编程灵活,并便于功能的扩展,很精确。数字钟的组成模块主要由一个AT89C51单片机模块、用于显示时间的数码管显示模块等其他组成部分。红外线遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,因而,继彩电、录像机之后,在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。关 键 词:单片机 、红外控制、KEIL软件 、 C语言编程 目 录1 绪论11.1 系统概述11.1.1 设计性质、目的、任务11.2 系统设计方案11.2.1 系统设计原理框图12程序设计12.1定时程序设计12.2实时时钟实现的基本方法22.3实时时钟程序设计步骤23红外遥控2 3.1红外接收与发射23.2红外解码34程序执行方案44.1子函数顺序结构方案44.2中断加顺序方案45设计工作及设计报告评分表 46系统调试 56.1 硬件部分56.2 软件部分57自我总结 58结论与展望58.1结论5 8.2单片机的发展趋势58.2.1.采用先进结构以实现高性能58.2.2.进一步降低功耗、58.2.3.采用Flash Memory68.2.4.集成更多功能及兼容性68.2.5.强抗干扰能力68.2.6.朝系列化、全面化方向发展69参考文献6附录一单片机板电路原理图8附录二单片机数字钟9附录三程序101 绪论1.1系统概述1.1.1设计性质、目的、任务单片机系统设计是在学习模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及应用等相关理论课程之后,所设置的重要的综合性实践教学环节,课程的任务是通过选题的设计、安装和调试,巩固已学的理论知识,综合应用所学知识,进行电子系统的设计,从而培养工程实践能力、创新能力,培养严肃认真的工作作风和科学态度。通过查阅资料、选定方案、设计电路、安装调试、写报告等过程,得到一次科学研究工作的启蒙训练,也为以后利用单片机开发电子产品奠定坚实的基础。1.2 系统设计方案1.2.1 系统设计原理框图开始初始化: 定时器0 定时器1 中断0走时模块按键扫描模块按键中断显示模块计数模块报时模块2程序设计2.1定时程序设计单片机的定时功能也是通过计数器的计数来实现的,此时的计数脉冲来自单片机的内部,即每个机器周期产生一个计数脉冲,也就是每经过1个机器周期的时间,计数器加1。如果MCS-51采用的12MHz晶体,则计数频率为1MHz,即每过1us的时间计数器加1。这样可以根据计数值计算出定时时间,也可以根据定时时间的要求计算出计数器的初值。MCS-51单片机的定时器/计数器具有4种工作方式,其控制字均在相应的特殊功能寄存器中,通过对特殊功能寄存器的编程,可以方便的选择定时器/计数器两种工作模式和4种工作方式。定时器/计数器工作在方式0时,为13位的计数器,由TLX(X=0、1)的低5位和THX的高8位所构成。TLX低5位溢出则向THX进位,THX计数溢出则置位TCON中的溢出标志位TFX.当定时器/计数器工作于方式1,为16位的计数器。本设计师单片机多功能定时器,所以MCS-51内部的定时器/计数器被选定为定时器工作模式,计数输入信号是内部时钟脉冲,每个机器周期产生一个脉冲使计数器增1。2.2实时时钟实现的基本方法时钟的最小计时单位是秒,但使用定时器的方式1,最大的定时时间也只能达到131ms。我们可把定时器的定时时间定为50ms。这样,计数溢出20次即可得到时钟的最小计时单位:秒。而计数20次可以用软件实现。秒计时是采用中断方式进行溢出次数的累积,计满20次,即得到秒计时。从秒到分,从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。要求每满1秒,则“秒”单元中的内容加1;“秒”单元满60,则“分”单元中的内容加1;“分”单元满60,则“时”单元中的内容加1;“时”单元满24,则将时、分、秒的内容全部清零。2.3实时时钟程序设计步骤(1)选择工作方式,计算初值;(2)采用中断方式进行溢出次数累计;(3)从秒分时的计时是通过累加和数值比较实现的;(4)时钟显示缓冲区:时钟时间在方位数码管上进行显示,为此在内部RAM中要设置显示缓冲区,共6个地址单元。显示缓冲区从左到右依次存放时、分、秒数值;(5)主程序:主要进行定时器/计数器的初始化编程,然后反复调用显示子程序的方法等待中断的到来。(6)中断服务程序:进行计时操作(7)加1子程序:用于完成对时、分、秒的加操作,中断服务程序在秒、分、时加1时共有三种条调用加1子程序,包括三项内容:合字、加1并进行十进制调整、分字。3红外遥控3.1红外接收与发射通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作,如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。图1a红外发射原理图图1b 红外接受原理图3.2红外解码红外遥控发射器专用芯片很多,根据编码格式可以分成两大类,这里我们以运用比较广泛,解码比较容易的一类来加以说明,现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后,即有遥控码发出,所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征:采用脉宽调制的串行码,以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”,其波形如图2所示。4程序执行方案4.1子函数顺序结构方案将各个模块放入main()函数顺序执行优点:结构简单,代码量少,层次清晰。缺点:实时性差,用户体验较差,4.2中断加顺序方案关键模块采用中断结构,如显示模块,以保证其实时性,对于实时性要求不高的模块采用循环结构嵌套顺序结构。优点:实时性好,运行稳定,抗干扰性能好缺点:结构复杂5设计工作及设计报告评分表项 目内 容测试结果走时准 确 性程序走时准确,误差小于1s/分钟正 确 性秒、分、时进位正确。优良程度走时完全符合设计要求。闹铃完成程度能够闹铃,能够设置闹铃时间和整点报时。正 确 性能够准时闹铃和整点报时电路图及设计文件完 整 性所要求功能完全实现。规范程度电路符合设计规范,软件符合软件设计要求。抗干扰设计显示抗干扰显示正常,未发现受按键干扰和其他干扰。按键抗干扰按键及时、有效、正确响应。系统抗干扰系统稳定运行4小时未见异常。6系统调试系统调试包括硬件调试和软件调试两部分,介绍一下我在这两方面遇到一些问题,以及如何解决的。6.1 硬件部分硬件焊接为单片机板,因为是以前焊好的,所以不存在问题。6.2 软件
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