1、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)）實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告題 目： 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 組 號(hào)： 任課教師： 組 長(zhǎng)： 成 員： 聯(lián)系方式： 年 月 日 目 錄一、實(shí)施方案 11.1設(shè)計(jì)要求 11.2實(shí)現(xiàn)功能 11.3設(shè)計(jì)方案 1二、 原理簡(jiǎn)述 22.1主控模塊 2 2.2時(shí)鐘電路 3 2.3顯示電路 5 2.4鍵盤輸入電路 7 2.5蜂鳴器電路 8三、 調(diào)試過程 93.1硬件調(diào)試 93.2軟件調(diào)試 9四、 主要程序 10五、 心得體會(huì) 12 一、 實(shí)施方案1.設(shè)計(jì)要求通過對(duì)DS1302編程，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，用數(shù)碼管顯示時(shí)、分，用小數(shù)點(diǎn)作秒閃。可用鍵盤設(shè)置時(shí)間。2.實(shí)現(xiàn)功能本組的課程設(shè)計(jì)成果最終將實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）實(shí)

2、現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能，四位數(shù)碼管前兩位顯示時(shí)、后兩位顯示分，小數(shù)點(diǎn)作秒閃；（2）按下S8鍵，可實(shí)現(xiàn)對(duì)小時(shí)的加1設(shè)置；（3）按下S7鍵，可實(shí)現(xiàn)對(duì)分鐘的加1設(shè)置；（4）按下S1鍵，可實(shí)現(xiàn)小時(shí)的單獨(dú)顯示；（5）實(shí)現(xiàn)整點(diǎn)蜂鳴器報(bào)時(shí)功能。3.設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由主控模塊、時(shí)鐘電路、顯示電路、鍵盤輸入電路及蜂鳴器電路組成。電路系統(tǒng)框圖如圖1所示。時(shí) 鐘 電 路主 控 模 塊鍵盤輸入電路顯 示 電 路蜂 鳴 器 電 路圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖其中，主控芯片使用51系列AT89C52單片機(jī)，時(shí)鐘芯片使用DS1302，晶振為11.0592MHz，顯示電路由四位共陽LED數(shù)碼管完成，鍵盤采用線

3、性連接，使用查詢法實(shí)現(xiàn)調(diào)整功能，蜂鳴器電路由有源蜂鳴器完成。二、 原理簡(jiǎn)述1. 主控模塊 圖2 AT89C52 管腳圖AT89C52是低功耗、高性能的CMOS8位單片機(jī)。片內(nèi)帶有8KB的Flash存儲(chǔ)器，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改寫或用編程器編程。另外，AT89C52的指令系統(tǒng)和引腳與80C52完全兼容。管腳功能如下：VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。；P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流；P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電

4、流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流；P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能： P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（串行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）；P3.3是/INT1（外部中斷1）；P3.4是T0（記時(shí)器0外部輸入）；P3.5是T1（記時(shí)器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）；P3.7是/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）；P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接

5、收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2. 時(shí)鐘電路圖3 硬件時(shí)鐘DS1302電路DS1302

6、 時(shí)鐘芯片包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM。它經(jīng)過一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微處理器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。對(duì)于小于 31 天的月和月末的日期自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還包括閏年校正的功能。時(shí)鐘的運(yùn)行可以采用 24h 或帶 AM（上午）/PM（下午）的 12h 格式。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。無論是讀周期還是寫周期，開始 8 位指定 40 個(gè)寄存器中哪個(gè)

7、被訪問到。在開始 8 個(gè)時(shí)鐘周期，把命令裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)寫入數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖在單字節(jié)方式下為 8 加 8，在多字節(jié)方式下為 8加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá) 248 個(gè)字節(jié)數(shù)。如果在傳送過程中置 RST 腳為低電平，則會(huì)中止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。相關(guān)代碼如下：/*ds1302與at89s52引腳連接*/sbit T_RST=P36; /RST腳接P36sbit T_CLK=P34; /CLK腳接P34sbit T_IO=P35; /IO腳接P35sbit ACC0=ACC0;/定義標(biāo)志位sbit ACC7=ACC7;/*DS1302：寫入操

8、作(上升沿)* / void write_byte(unsigned char da) unsigned char i; ACC=da; for(i=8;i>0;i-) T_IO=ACC0;T_CLK=0;T_CLK=1;ACC=ACC>>1; /*DS1302：讀取操作（下降沿）*/unsigned char read_byte(void) unsigned char i; for(i=0;i<8;i+) ACC=ACC>>1; T_CLK = 1; T_CLK = 0; ACC7 = T_IO; return(ACC);/*DS1302:寫入數(shù)據(jù)（先送地

9、址，再寫數(shù)據(jù)）*/ void write_1302(unsigned char addr，unsigned char da) T_RST=0; /停止工作 T_CLK=0; T_RST=1; /重新工作 write_byte(addr); /寫入地址 write_byte(da); T_RST=0; T_CLK=1;/*DS1302:讀取數(shù)據(jù)（先送地址，再讀數(shù)據(jù)）*/unsigned char read_1302(unsigned char addr) unsigned char temp; T_RST=0; /停止工作 T_CLK=0; T_RST=1; /重新工作 write_byte(a

10、ddr); /寫入地址 temp=read_byte(); T_RST=0; T_CLK=1; /停止工作 return(temp);3. 顯示電路圖4 四位共陽數(shù)碼管電路顯示部分采用普通的共陽數(shù)碼管顯示，使用動(dòng)態(tài)掃描，以便減少硬件電路。LED數(shù)碼管里面有8只發(fā)光二極管，與實(shí)驗(yàn)板P0端口所接的二極管是相同的。分別記作abcdefgdp，其中dp為小數(shù)點(diǎn)，每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上。該數(shù)碼管為共陽極，且通過P0=P2直接把按鍵狀態(tài)給到LED上，并沒有中間變量，通過按鍵控制數(shù)碼管的各管腳的高低電平接入情況。當(dāng)數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陽

11、極接在一起作為公共引腳，在正常使用時(shí)此引腳接電源正極。發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示數(shù)字。LED接到單片機(jī)的P0口，若為低電平，可使LED亮起。發(fā)光二極管的亮、滅由內(nèi)部程序控制，因?yàn)榱魉疅襞c數(shù)碼管同時(shí)接在P0端口，所以流水燈的8個(gè)LED發(fā)光二極管與LED數(shù)碼管亮暗相同。相關(guān)程序如下：/*定義數(shù)碼管顯示引腳*/ sbit LED_0=P14;/數(shù)碼管8個(gè)控制引腳定義sbit LED_1=P15;sbit LED_2=P10;sbit LED_3=P11;sbit LED_4=P12;sbit LED_5=P13;sbit LED_6=P16;sbit LED_

12、7=P17;unsigned char seg=0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90; /09段碼/*顯示程序*/* 動(dòng)態(tài)掃描條件（單個(gè)LED在1秒內(nèi)）： count >=50次 /點(diǎn)亮次數(shù) */* time >=2ms /持續(xù)時(shí)間 */* DS1302秒，分，時(shí)寄存器是BCD碼形式：用16求商和余進(jìn)行"高4位"和"低4位"分離 */*/ void led_disp(unsigned char *poi) P0=seg*(poi+1) % 16; /第1個(gè)數(shù)碼管：顯示分(個(gè)位);

13、LED_5=0; delay(3); LED_5=1; P0=seg*(poi+1) / 16; /第2個(gè)數(shù)碼管：顯示分(十位)； LED_4=0; delay(3); LED_4=1; P0=seg*(poi+2) % 16-(*poi%16)%2)<<7); /第3個(gè)數(shù)碼管：顯示時(shí)(個(gè)位)； LED_3=0; delay(3); LED_3=1; P0=seg*(poi+2) /16; /第4個(gè)數(shù)碼管：顯示時(shí)(十位)； LED_2=0; delay(3); LED_2=1; void led_disp1(unsigned char *poi) P0=seg*(poi+2) %

14、16-(*poi%16)%2)<<7); /第1個(gè)數(shù)碼管：顯示時(shí)（個(gè)位）; LED_5=0; delay(3); LED_5=1; P0=seg*(poi+2) /16; /第2個(gè)數(shù)碼管：顯示時(shí)（十位）； LED_4=0; delay(3); LED_4=1;4. 鍵盤輸入電路圖5 8路獨(dú)立按鍵電路單片機(jī)的按鍵各自獨(dú)立，按下歸零，抬起置一。相關(guān)程序如下：sbit sw0=P27; /按鍵8sbit sw1=P26; /按鍵7sbit sw2=P20; /按鍵1 5. 蜂鳴器電路圖6 有源蜂鳴器電路蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的。因此需要一定的

15、電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)I/O口輸出的電流較小，其TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。程序中通過改變單片機(jī)對(duì)應(yīng)I/O口輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小。可以有兩種驅(qū)動(dòng)方式，即用PNP或NPN三極管電流放大電路驅(qū)動(dòng)。本電路通過一個(gè)PNP三極管9012來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，當(dāng)輸出高電平時(shí)，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制I/O口輸出的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)各種可能音響的產(chǎn)

16、生。相關(guān)程序如下：#include <AT89X52.H> /包含頭文件sbit buz=P37;/定義蜂鳴器引腳是P33 void Delay(unsigned int i) /最常用的延時(shí)函數(shù)，已經(jīng)反復(fù)使用過 while(i-);void main(void)/主函數(shù)開始for(;) /以下實(shí)現(xiàn)buzzer和relay以一定頻率改變狀態(tài)buz=0; /蜂鳴器響 繼電器開Delay(60000); /延時(shí)buz=1; /蜂鳴器不響 繼電器關(guān)Delay(60000); /延時(shí) 三、 調(diào)試過程1. 硬件調(diào)試使用烙鐵、焊錫、鑷子等工具，根據(jù)原理圖，將各種電子元件正確裝配到電阻板上。焊接

17、過程中注意電路板與原理圖連接一致，分清電解電容、二極管、芯片、排阻、蜂鳴器、單片機(jī)I/O接口等元件的引腳正反，避免虛焊、引腳短路現(xiàn)象。為了避免較低的元件焊接不便，焊接時(shí)元件需要從低往高焊，較低的元件如電阻、單排圓孔、排阻、晶振等，普通高度元件有瓷片電容、按鍵、LED、芯片座、USB頭、數(shù)碼管、柱狀晶振等，較高的元件有串口頭、排針排孔、電源頭等。完成電路板的焊接工作并檢查無誤后，借助測(cè)試程序測(cè)試電路板的好壞。在板子上正確下載DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘測(cè)試程序后，經(jīng)測(cè)試電路板能夠正確完成程序的功能，說明電路板焊接正確無誤，可放心地進(jìn)行下一步軟件調(diào)試。2. 軟件調(diào)試DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘測(cè)試程序可以完成從1

18、2：00開始計(jì)時(shí)，并在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)時(shí)間，在此程序基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，即可完成本項(xiàng)目的預(yù)期功能。在完成按鍵設(shè)置時(shí)間功能時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)而正常，時(shí)而亂碼該情況。研究程序代碼后發(fā)現(xiàn)，由于DS1302中秒、分、時(shí)寄存器是BCD碼形式的，所以在進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)需要對(duì)BCD碼進(jìn)行修正，當(dāng)結(jié)果大于9時(shí)，要進(jìn)行加6操作，另外時(shí)和分的個(gè)位滿10進(jìn)一，分滿60進(jìn)一歸零，時(shí)滿24歸零的判斷分支語句順序不是任意的，必須遵守一定的順序。在修改了上述錯(cuò)誤后，發(fā)現(xiàn)由于按鍵消抖動(dòng)不徹底，也導(dǎo)致了顯示時(shí)間存在一定問題。通過修改延遲時(shí)間，發(fā)現(xiàn)設(shè)置為20000時(shí)按鍵不靈活，設(shè)置為15000時(shí)按鍵存在抖動(dòng)。再通過一定調(diào)試后

19、，最終將數(shù)值設(shè)置為18000。在完成整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能時(shí)，會(huì)出現(xiàn)蜂鳴器鳴叫持續(xù)一分鐘的情況，這與鳴叫次數(shù)與小時(shí)相同的設(shè)計(jì)初衷違背。研究發(fā)現(xiàn)是由于蜂鳴器相關(guān)語句位置太后，其中參數(shù)的值已經(jīng)改變?cè)械闹档脑颍ㄟ^反復(fù)測(cè)試及分析，最終將蜂鳴器代碼位置放在修改進(jìn)位語句后面，從而完成了蜂鳴器整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能。四、 主要程序#include <AT89X52.H>/包含頭文件*主程序*/void delaysw(unsigned int i)while(i-);void main(void)unsigned char clk_time3=0x00，0x00，0x12; /秒，分，時(shí)寄存器初始值unsi

20、gned char temp=0x80; /數(shù)組序號(hào)unsigned char i; delay(300);write_1302(0x8e，0x00); /WP=0 寫操作for(i=0;i<3;i+) write_1302(temp，clk_timei); temp+=2;/delay(300);write_1302(0x8e，0x80); /WP=1 寫保護(hù)/delay(300); while(1) if(sw0=0) /按鍵8按下，時(shí)加1delaysw(18000);if(sw0=0)clk_time2=read_1302(0x85); clk_time2=clk_time2+1;

21、 dflag=1; /標(biāo)志位置1 if(sw1=0) /按鍵7按下，分加1delaysw(18000);if(sw1=0)clk_time1=read_1302(0x83); clk_time1=clk_time1+1; dflag=1; /標(biāo)志位置1 if(dflag=1) /標(biāo)志位為1 if(clk_time1%16=10) clk_time1=clk_time1+6; /分的個(gè)位滿10，分的十位加1 if(clk_time1%96=0) clk_time1=0 ; clk_time2+=1; /分滿60歸零，時(shí)加1 if(clk_time2%16=10) clk_time2=clk_ti

22、me2+6; /時(shí)的個(gè)位滿10，時(shí)的十位加1 if(clk_time2%36=0) clk_time2=0 ; / 時(shí)滿24歸零 if(clk_time1=0) /整點(diǎn)報(bào)時(shí) for(i=0;i<clk_time2;i+) led_disp(clk_time); buz=0; delay(60000); buz=1; delay(60000); temp=0x80; write_1302(0x8e,0x00); /WP=0 寫操作 for(i=0;i<3;i+) write_1302(temp，clk_timei); temp+=2; /delay(300); write_1302(

23、0x8e，0x80); /WP=1 寫保護(hù) /delay(300); dflag=0; /標(biāo)志位置0 if(sw2=0) /按鍵1按下 delaysw(18000); if(sw2=0) dflag=dflag; if(dflag=0) /發(fā)送時(shí)間到數(shù)碼管顯示 led_disp(clk_time);else led_disp1(clk_time); temp=0x81; for(i=0;i<3;i+)clk_timei=read_1302(temp); /實(shí)現(xiàn)每秒讀時(shí)間temp+=2;五、 心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們單片機(jī)學(xué)習(xí)的檢驗(yàn)及對(duì)實(shí)際動(dòng)手能力的又一次提高。回顧此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，真是感慨頗多。期間不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴地解決，而在解決的過程當(dāng)中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速地提升。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，只要實(shí)驗(yàn)板焊接正確就問題不大了，主要的還是解決程序設(shè)計(jì)中的問題。而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此可以說單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。 通過這次課程設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)單