1、目錄一.課程設計目的 .1二.設計要求 .22.1總體要求. 22.2具體要求. 2三.設計內容及方法 .33.1設計準備. 33.2功能設計及系統總體設計 . 3四.硬件電路總體設計 .34.1硬件總框圖 . 34.1.1主控電路. 44.1.2按鍵控制掃描模塊 . 54.1.3DS1302實時時鐘模塊 . 64.1.4數碼管顯示模塊 . 84.1.5LED顯示模塊 . 94.1.6揚聲器模塊 . 104.2硬件原理圖. 12五.軟件流程框圖及源程序 . 125.1流程框圖. 125.1.1主程序流程圖 . 125.1.2蜂鳴器流程圖 . 145.1.3流水燈程序流程圖 . 155.1.4時

2、鐘顯示流程圖 . 165.1.5作息時間控制流程圖 . 仃5.2源程序代碼及注釋 . 18六.調試情況及小結 .33七.課程設計體會 .34八.參考文獻 .35、課程設計目的單片機原理及應用課程設計是一項重要的實踐性教育環節，是學生在 校期間必須接受的一項工程訓練。 在課程設計過程中， 在教師指導下， 運用工程 的方法，通過一個簡單課題的設計練習， 可使學生初步體驗單片機應用系統的設 計過程、設計要求、 完成工作內容和具體的設計方法， 了解必須提交的各項工程 文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。通過課程設計，應能加強學生如下能力的培訓：( 1) 獨立工作能力和創造力；(

3、 2) 查閱圖書資料，產品手冊和各種工具書的能力；( 3) 工程繪圖的能力；( 4) 編寫技術報告和編制技術資料的能力( 5) 綜合運用專業及基礎知識，解決實際工程技術問題的能力；、設計要求2.1 總體要求(1)獨立完成設計任務(2)繪制系統硬件總框圖(3)繪制系統原理電路圖(4)制定編寫設計方案， 編制軟件框圖， 完成詳細完整的程序清單和注釋；(5)制定編寫調試方案，編寫用戶操作使用說明書(6)寫出設計工作小結。對在完成以上文件過程所進行的有關步驟如設計 思想、指標論證、方案確定、參數計算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并 對所完成的設計作出評價， 對自己整個設計工作中經驗教訓， 總結收獲

4、和今后研 修方向。2.2 具體要求本次工程實踐的校內部分主要以單片機為基礎， 進行單片機軟件編程， 目的 是為了提高學生的軟件編程和系統設計能力， 整個設計系統包括兩個部分， 硬件 及軟件部分， 硬件部分已經制作成功， 學生只需要掌握其原理和焊接相應的元器 件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應用場所即可， 另外對所焊接的電路 還需要進行仔細的檢查， 判斷是否有焊接錯誤的地方或者短路的地方， 對出現的 異常情況要能夠根據現象判別原因， 并具備解決問題的能力， 從而切實提高學生 的硬件電子電路的分析、判斷能力。軟件編程是本次工程實踐的重要環節。 在為期兩周的工程實踐中， 將占據主 要時間，學生

5、要完成的軟件編程任務主要包括以下幾點：1 ）、熟悉 Keil C51 編程平臺及相關編程軟件2）、編寫、調試蜂鳴器、繼電器動作、方波程序并進行軟硬件聯調3）、編寫、調試 LED 流水燈（循環顯示）程序并進行軟硬件聯調4）、編寫、調試鍵盤掃描子程序并進行軟硬件聯調5）、編寫、調試數碼管動態掃描程序并進行軟硬件聯調6）、電子鐘設計（包括鍵盤、時鐘、顯示等）7）、溫度測量控制系統設計（包括鍵盤、顯示、時鐘、報警等）8）、作息時間控制設計9）、交通燈控制設計10）、漢字輸入設計三、設計內容及方法單片機原理及其應用課程設計通常選擇一般常見、常用的簡單應用裝置或 對象進行微機控制。 所涉及的系統可以實際制

6、作， 也可以實驗室模擬， 具體步驟 和內容如下：3.1設計準備認真研究設計任務書，明確設計要求、條件、內容、和步驟；通過閱讀有關 資料，了解設計對象；復習課程有關內容，熟悉有關單元電路的設計方法和設計 步驟；搜集、分析、消化相關資料、軟件等，掌握微型計算機應用系統軟件的設 計方法；準備好設計需要的圖書、資料和工具；擬定設計計劃等。3.2功能設計及系統總體設計要求學生有創新精神和創新意識，分析所掌握的資料，了解設計對象的功能 在充分考慮功能設計后，進行總體設計，以功能、結構為標，制定總體方案，規 劃硬、軟件功能分配等；初步確定關鍵元器件地選擇 。此次設計任務本人所作工作是協助組長和組員查閱資料文

7、獻，在代碼編寫完成后主負責調試程序，完成產品后編輯報告。（個人自己編 不要寫一樣）四、硬件電路總體設計4.1硬件總框圖原理說明:本電路以單片機 AT89C52為主控電路，分別連接按鍵控制掃描模塊、時鐘模塊、數 碼顯示模塊、LED顯示模塊、揚聲器模塊。首先，按鍵掃描模塊的四個按鍵分別用來控制 數碼顯示、LED顯示和揚聲器工作，P1 口作為輸出口，用來控制 LED的亮滅，要使 其亮只需要讓P1.0-P1.7 口保持低電平就可以使8個燈亮起來。同時通過P2.3 端控制蜂鳴器發生，當P2.3輸出低電平時候使蜂鳴器發出聲音，按下按鍵1時D D恥2 2DB33DB44DBS5DB6DB7DBSSRST9円

8、01011CSDA 12INTI 13LCDIN 14RS15WRRD17X2IEXI1920P1.CVCCPl 1PQ.OP1JP1JP01P01P1.3PC JP14POJP1.5PG.4PI 6PG. 5P1.7PG.6RESPSOfRXDEAALEP3.2.-:grf0| PSENP3.3/INTiP2.7P3 4/TOP2.6P3J/T1P2.5P3P3 6WR6WRP2 4PmiRDPmiRDP2JP2JXT AL?P2.2XTAL1P2 1GNDS9S9DODO3S3SDIDI跖D2D2D3站D4D5対D632D7外 EA SO ALE 29西常ELA Z DLLA Z6 DIO

9、 LA2525FMSCLSDA使蜂鳴器發聲。P0 口用來控制數碼管段選和位選，以顯示相應的數值。在其位 選控制部分，采用了 9012型的三極管，要求當對應端口輸出低電平時，位選成 功，使得該位選的數碼管亮，數碼管顯示時分通過按鍵3控制。最后通過按按鍵 4實現作息時間控制的功能。4.1.1主控電路本次課程設計中主要是設計一個以作息時間控制為主的多功能控制系統該設計中我們主控電路部分采用了單片機AT89C52芯片來實現這些功能,AT89C52是一個低電壓，高性能 CMOS勺8位單片機，片內含 8KB的可反復 擦寫的Flash只讀程序存儲器和 256B的隨機存取數據存儲器( RAM。其引 腳如下圖所

10、示：圖1.AT89C52引腳圖VCC供電電壓GND接地。P0 口( P0.0-P0.7 ): P0 口來輸出數碼管位選及段選數據 ，以控制相應數碼管顯示相應數值。P1 口（P1.0-P1.7）: P1 口來控制 LED的亮滅。P2 口 （P2.0-P2.7）:使能相應的模塊功能； wela （P2.7）:控制數碼管位選；DB11STC39C5240dula（ P2.6）:控制數碼管段選。P3 口 （P3.0-P3.7）: P3.0 為 RXD（串行輸入口），P3.1 為 TXD（串行輸出口），P3.2 為/INT0 （外部中斷 0）, P3.3 為/INT1 （外部中斷 1），P3.4 為 T

11、0（記時器0外部輸入），P3.5為T1 （記時器1外部輸入），P3.6為/WR （外部 數據存儲器寫選通），P3.7為/RD （外部數據存儲器讀選通）。XTAL1 （ 19腳）和XTAL2（ 18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd （9腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。VCC（40腳）和VSS（ 20腳）為供電端口，分別接 +5V電源正負端。P0P3為 可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義。4.1.2按鍵控制掃描模塊按鍵用于控制數碼顯示、LED顯示、揚聲器等模塊的工作。通過掃描按鍵是 否按下，來設定各模塊的工作情況，使各模塊可以在按鍵的控制下，有序地

12、進行 工作。設計中使用單個按鍵實現單個功能，屬于較為簡單的控制方式LCDENS2_ _竺”-竺S +” -m獨立鍵盤圖2按鍵輸入電路在多功能系統設計的實驗中中我們使用四個按鍵分別與單片機的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7相連，按鍵1控制蜂鳴器發聲、按鍵 2控制LED流水燈、按 鍵3控制數碼管顯示，按鍵4控制作息時間。通過按下相應的按鍵來處理相應的 程序。4.1.3DS1302實時時鐘模塊圖3.DS1302模塊電路圖DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。

13、采用三線接口與 CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。DS1302內部有一個31X8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級產品，與 DS1202兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時 提供了對后備電源進行涓細電流充電的能力。DS1302與 CPU的連接：實際上，在調試程序時可以不加電容器，只加一個32.768kHz的晶振即可。只是選擇晶振時，不同的晶振，誤差也較大。VcG2 C183心X1匸27 7 SCLKX2匚36GND匸45圖4. Ds1302引腳圖其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關閉的情況下

14、，也能保持時鐘的連續運行。DS1302由 Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1 + 0.2V 時，Vcc2 給 DS1302供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時，DS1302由 Vcc1 供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST俞入 驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST俞入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節或多 字節數據的傳送手段。當 RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對 DS1302進行操作。如果在傳送過程中 RST置為低電平，則會終止此次

15、數據傳送， I/O引腳變為高阻態。上電運行時，在 Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平o I/O為串行數據輸入輸出端（雙 向），SCLK始終是輸入端。了5 513132 21010RAMRAMRDCKCKMA3A2A2A1A1A0A0如圖2所示DS1302控制字節的最高有效位（位7）必須是邏輯1,如果它為0, 則不能把數據寫入DS1302中，位6如果為0,則表示存取日歷時鐘數據，為 1 表示存取RAM數據;位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表 示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節總是從最低位開始輸出。 在控 制字

16、指令輸入后的下一個SCLK寸鐘的上升沿時，數據被寫入 DS1302數據輸入 從最低位（0位）開始。同樣，在緊跟8位的控制字指令后的下一個 SCLK脈沖 的下降沿，讀出DS1302的數據，利用單片機的外部中斷來處理中斷系統通過數 碼管顯示出時間。4.1.4數碼管顯示模塊設計中采用六位共陽極數碼管，共陽極是指其公共端接正極，通過單片機AT89C52的P0 口控制其位選和段選，以達到動態顯示相應數值的效果。在其位 選控制部分，采用了一個9012型三極管，要求當P0 口輸出低電平時，位選成功數碼管顯示模塊圖5.數碼管顯示電路硬件電路中，數碼管顯示的小時、分、秒，通過鍵 1選擇，鍵2、鍵3調整。數碼管要

17、正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼， 從而顯示出 我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同， 可以分為靜態式和動態式兩 類。靜態顯示驅動：靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如 BCD碼二-十進制譯 碼器譯碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態顯示則需要5X 8= 40根I/O端口來驅動，要知 道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應用時必須增加譯碼 驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。動態顯示驅動：數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為

18、廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM曾加位選通控制電路，位選通由 各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字 形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形， 取決于單片機對位選通 COK端電路的 控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形， 沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的 COK端,就使各 個數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點 亮時間為12ms由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效

19、應，盡管實際 上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩 定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的I/O端口，而且功耗更低。4.1.5 LED顯示模塊LED ( Light Emitting Diode ),發光二極管，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被 環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間

20、就形成一個“P -N結”。當電流通過 導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。流水燈LED模塊圖6. LED顯示電路本次設計中通過按鍵2來控制其流水顯示，打開電源后按下按鍵2流水燈模 塊有效。由于電路中LED為共陽極，故控制流水燈顯示的 P1 口應為低電平時才 有效。從原理圖中可以看出，如果要讓接在 P1.0 口的LED1亮起來，那么只要把 P1.0 口的電平變為低電平就可以了；相反，如果要接在P1.0 口的LED1熄滅，就要把P1.0 口的電平變為高電平

21、；同理，接在 P1.1P1.7 口的其他7個LED 的點亮和熄滅的方法同 LED1因此，要實現流水燈功能，我們只要將發光二極 管LEDLED8依次點亮、熄滅，8只LED燈便會一亮一暗的做流水燈了。我們首先把要顯示流水花樣的數據建在一個以TAB為標號的數據表中，然后通過查表指令“ MOVC A，A+DPTRG數據取到累加器 A中，然后再送到P1 口4皿20 團1P5TI I :!4 4 4 4 - - 5 5 7 7 mmmm JJ器訟盎1 1 - - 4 4 - - e e - - - - s s G.G.D1D2D533D6D1D2D533D6丁 m mS855Q進行顯示。在此我們還應注意一

22、點，由于人眼的視覺暫留效應以及單片機執行每 條指令的時間很短，我們在控制二極管亮滅的時候應該延時一段時間， 否則我們 就看不到“流水”效果了。4.1.6揚聲器模塊揚聲器模塊通過按鍵1來實現。要求揚聲器能夠發出連續，斷續的聲音及音 樂，我們可以選擇一個蜂鳴器來實現這些功能。VCCFM蜂鳴器模塊圖7.揚聲器電路蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器， 采用直流電壓供電，廣泛應用 于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時 器等電子產品中作發聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種 類型。下面我們以電磁式蜂鳴器為例來說明它的工作原理：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈

23、、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻 信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相 互作用下，周期性地振動發聲，當輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器的兩引腳 間的直流電壓接近于0V,沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發聲；當輸出低電平時， 三極管導通，使蜂鳴器的兩個引腳間獲得將接近 +5V的直流電壓，這樣蜂鳴器的 電流形成回路，發出聲音。因此，我們可以通過程序控制10 口輸出的電平來控制蜂鳴器是否發出聲音，實現各種可能音響的產生。在這個設計中是通P2.3 口控制其發聲的。由于 P2.3與ds1302是連在一起 的，當P2.3 口輸出低電平時蜂鳴器發出聲響。

24、 故只要ds1302工作，就可以設定 使揚聲器發出聲音。4.2硬件原理圖MMMM 77RiMRiM12P12P供電機蔥話.niL3%j也西R.k噪坎=!E2PE0UL! =-ZJF*:?自外理47席鈦51/THft?tL51/THft?tL tt1 器帕V址型轉憐喘塊一；：二 *窘=一 - iih *_&! L MM- 二 Lx hKcI，:電孑五、軟件流程框圖及源程序5.1、流程框圖5.1.1主程序流程圖5.1.2蜂鳴器流程圖返回主程序5.1.3流水燈程序流程圖5.1.4 時間顯示流程圖5.1.5 作息時間控制流程圖作息時間控制的設計是比較簡單的，其基本思路是我們設置揚聲器的預響 時間，然后

25、通過DS1302實時時間的讀取與預響時間做比較，如果兩者相同那么 揚聲器發聲，如果兩者不相同那么返回DS1302實時時間繼續讀取，直到與揚聲器預響時間相同揚聲器發聲，然后通過延時關閉揚聲器。#include各寄存器等 #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit key1=P3八4;義sbit key2=P3A5;sbit key3=P3A6;sbit key4=P3A7;sbit fm=P2A3;sbit dula=P2A6;sbit wela=P2A7;sbit bear=P2A3;/52 單片機頭文件，

26、 聲明/宏定義符號，類似于替換/ 宏定義位 ,也即 IO 口定/子函數聲明5.2源程序代碼及注釋主程序清單：uint i;/定義各符號uchar aa,bb,numdu,numwe;uchar sec1,min1,hour1,year1,mon1,day1,temp1,temp2,sec2,min2,hour2; /主功能符號定義uchar code tablew=0 x71,0 x6d,0 x5b,0 x3f, 0 x6d,0 x5b,0 x06,;uchar code tablewe=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf;ucharcodetable=0

27、x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,/主功能數組定義0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71;void w1();void w2();void w3();void w4();void delayms(uint xms);/主功能子函數聲明/ 延時防抖， 松手void timer0();void delay(uint z);void init();void display(uchar hour,uchar min,uchar sec);void keyscan();void alarm(

28、);void time1();/* -主函數-*/ void main()key1=1;key2=1;key3=1;key4=1;while(1)while(!key1)w1();while(!key2)w2();while(!key3)w3();while(!key4)w4();/* -按鍵控制蜂鳴器過程-*/ void w1()if(!key1)delayms(300);檢測if(key1)fm=!fm;/賦初值 11111110/大循環aaP1=aa; delayms(100); aa=_crol_(aa,1);/相應的 cror 是循環右移一位/延時 500 毫秒將aa循環左移1位后再

29、賦給/* -按鍵控制流水燈過程-*/ void w2()loop 1:P1=0 xff; if(!key2)delayms(300);if(key2)aa=0 xfe; while(1)if(!key2)delayms(300);if(key2)goto loop1;/* -按鍵控制數碼管過程-*/ void w3()loop 2:wela=1;P0=0 xff;if(!key3) delayms(300);if(key3)numdu=0;numwe=0;while(1)fnumdu+;if(numdu=7)numdu=1;dula=1;/開段鎖存器P0=tablewnumdu;/送段碼dul

30、a=0;/鎖存段碼wela=1;/開位鎖存器P0=tablewenumwe;/送位碼wela=0;/鎖存位碼numwe+;if(numwe=6)numwe=0;delayms(5);if(!key3) delayms(300); if(key3) goto loop2;/* -按鍵控制作息時間過程-*/void w4()if(!key4) delayms(300); if(key4) init();/主功能主程序while(1) keyscan(); alarm();/* -延時函數(用于按鍵，蜂鳴器，流水燈等的延時) */ void delayms(uint xms)uint i,j;for

31、(i=xms;i0;i-)/i=xms 即延時約 xms 毫秒for(j=110;j0;j-); /* -主功能相關所有子程序-*/void delay(uint z)/ 延時程序/uint x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y=sec2&sec1sec2+30) )|(min1=0&sec120) /鬧鐘響 30 秒，正點報時 20 秒功能 for(i=0;i20;i+)bear=bear;P1=P1;switch(temp2)case 0:display(hour1,min1,sec1);break;case 1:display(year1,mon1,day1);br

32、eak;case 2:display(hour2,min2,sec2);break;delay(30);bear=1;P1=0 xff;/*void mainw() / 主 功能主程序 /init();while(1)keyscan(); alarm();*/定時void time1()interrupt 1器程序 /uint m;m+;if(m=3686)250與后面的3886相乘約為100000us=1s控制1秒程序m=0;sec1+;if(sec1=60)sec1=0;min1+;if(min1=60)min1=0;hour1+;if(hour1=24)hour1=0;day1+;if(day1=31)day1=1;mon1+;if(mon1=13)mon1=1;year1+;if(year1=100)year1=0;六、調試情況及小結6.1 硬件調試硬件調試分為靜態調試和動態調試，對于硬件調試而言，只要認真焊接，硬 件一般不會出現什么問題的。 沒有出現什么問題。 用所給的調試程序， 調試結果 很好，各模塊都能正常工作。靜態調試一般采用的工具是萬用表， 其是 在用戶系 統未 工作 時的 一 種硬 件檢測。動態調試是在用戶系統工作的情況下發現和排查錯誤的一種硬件檢測。