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单片机实现的多功能数字电子表设计报告.pdf
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目录
1、目的………............................................................................................2
2、课题容………………..…………………………………………….2
3、主要技术指标…………………………………………………………2
4、课题分析与硬件电路设计原理………………………………………2
5、系统框图………………………………………………………………4
6、方案选择与元器件选择………………………………………………4
7、软件设计依据与分析…………………………....................................7
8、附录…………………………………………………………………..12
9、附录一 设计总结与体会…………………………………………....12
10、附录二 元器件清单………………………………………………..13
11、附录三 系统调试记录......................................................................14
12、附录四 参考文献..............................................................................16
13、附录五 整机电路图..........................................................................17
14、附录六 源程序清单..........................................................................18
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多功能数字电子表设计报告
一、目的
1、 使学生将所学的“数字电子技术”和“单片机原理”等相关知识应用
于实践。培养学生理论联系实际的工作作风,提高学生的动手能力。
2、 学会用“计算机辅助分析设计软件”对该题目进行分析、设计与仿真,
并打印出仿真结果,提高学生对计算机的应用水平。
3、 掌握电路的焊接、安装、调试技术,培养学生的工程意识,提高学生
分析并解决实际问题的能力,激发学生对产品开发的兴趣,培养学生
的科技创新精神。
二、课题容
设计并制作符合以下要求的“多功能数字电子表”,并撰写分析设计报告。
1、基本要求:(2010-11-11)
(1)、计时功能:显示时、分、秒;
(2)、定闹功能;
(3)、秒表功能;
(4)、倒计时功能。
2、提高要求:
(1)、增加“语音报时”功能;
(2)、增加“电子日历”功能。
(3)、数字温度计,
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三、主要技术指标
1、计时精度:±2 秒/月;
2、功能设置按键不得多于 3 个。
四、课题分析与硬件电路设计原理
1、课题分析
在进行课题设计前,我们应该确定一些基本的设计原则,然后再根据这些原
则去寻找思路。在设计系统时,我们主要考虑以下一些原则:节约元器件,尽量
降低系统实现的成本;硬件电路尽量简单,使得硬件实现、问题检查、软件编程
以及系统调试的难度都降低;能在软件上实现的,不采取软件实现,使芯片利用
率尽可能高;软件设计方案要优化,使得编程尽可能简单,方便仿真与测试;设
计方案要和当前的试验平台相应;充分利用各种资料,尽量采用成熟与经典的电
路。
要实现一个系统,先要明确该系统的功能和要求。设计的系统必须要能实现
基本的功能,再考虑实现其他的功能。为了取得比较好的实践成绩,我们必须实
现课程设计的提高要求。我们可以从老师给出来的两个提高方案种选一个或两个
都选,也可以自己拟定一个方案。首先考虑“语音报时”。由于语音报时要用到
语音芯片,使用语音芯片后,系统的电路复杂性增加,不仅在电路设计和硬件电
路实现方面难度加大,而且系统调试的难度也加大。因而,经过综合考虑,我们
决定选择仅通过蜂鸣器来实现报时功能。再考虑“电子日历”。由于电子表显示
时分秒需要六位数码管,日历显示的年月日也可以采用六位显示,而且日历设计
在数学原理上和钟表设计一样。因而,可以在不增加硬件的条件下实现“电子日
历”,而系统的功能按键少,必然增加了软件实现的难度;从另外一方面看,这
相当于提高了硬件的利用率。为了锻炼自己,我们决定选择实现“电子日历”功
能。其次,从日常生活中所使用的电子表来看,我们还可以尝试实现“星期”功
能,考虑到自身知识积累与时间限制,不选择实现该功能。综上所述,我们要设
计的电子表,其所能实现的功能为:计时、闹钟、秒表、倒计时、报时与日历。
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2、硬件电路设计原理
多功能电子表的实现方式有多种,从软件和硬件的角度来看,可以分成硬件
实现方式与软硬件结合的实现方式。本次课程设计是基于单片机的设计,因而是
软硬件结合的实现方式。软硬件结合的实现方式比硬件实现方式更具有优点。
从电子表的用户角度来看,一个电子表可划分为三个部分:用户面对的显示
界面;用户切换电子表各种功能的按键;用户无需关心的电子表部控制部分。从
这三方面我们可以综合出本次实践所需要设计的系统的框图,如图 1 所示。
电子表的关键秒信号的产生与秒计数,利用单片机部的定时器和计数器,无
需外加日历芯片,即可以实现所要求的各种功能。经过综合考虑,我们选择
AT89C52 单片机来设计系统。
AT89C52 是低电压,高性能 CMOS8 位单片机片含 8kbytes 可反复擦写的只读
程序存储器(PEROM)和 256bytesd 的随机存储器(RAM),与标准MCS—51 指
令系统及 8052 产品引脚兼容,片置 8 位中央处理器(CPU)和 Flash 单元。3 个
16 位定时/计数器,8 个中断源,32 个可编程 I/O 口线。根据 AT89C52 的引脚功
能,我们选择 P0 口为功能切换输入口(P1.0,P1.1 与 P1.2)与蜂鸣器驱动信号输
出口(P1.7),P1 口为显示电路的段选输出口,P2 口为显示电路的位选输出口。
由于采用数码管显示电路,为使得显示稳定,需对段选信号进行锁存,即在
AT89C52 的 P0 口接缓冲器。为了电路连接方便,应该选择 8 输入 8 输出缓冲器。
经过对比各种缓冲器后,选择 74LS244。74LS244 是三态输出的八组缓冲器和总
线驱动器,能驱动数码管的各段稳定工作。
五、系统框图
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单
片
机
74LS244 LED
功能按键
蜂鸣器
图 1
单片机:用于控制电子表的运行; 74LS244:输出缓冲器,用以锁存单片机
的显示输出,并驱动七段数码管;LED:电子表的显示窗口;功能键:实现电子
表的功能切换;蜂鸣器:用以整点报时、闹铃发声。
六、方案选择与元器件选择
(一)、方案选择
在经过课题分析,确定了系统框图后,还需要确定具体的硬件电路,以便根
据确定的硬件电路进行软件设计。而在软件实现方面,也需要结合具体的硬件电
路,选择最优化组合,才能使得编程简单,系统调试方便,出问题也容易发现。
整个电路系统分为六个子模块:作为控制处理器的单片机(芯片一经选定,其他
子模块必须根据他来确定);显示模块; 响铃模块;时钟产生模块;复位模块;
功能按键模块。响铃模块、时钟产生模块与复位模块都已经有很多经典的例供参
考,可以很容易确定下来;方案选择的最关键是显示模块和功能按键模块,它不
仅关系着软件实现的难以与成败,还对系统调试有着重大影响。
1、显示模块
显示模块采用 6 位 8 段共阳数码管进行显示,单片机的 P0 口位显示输出端
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