"单片机原理及应用专业班级电子时钟设计报告"

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本课程设计报告旨在介绍电子时钟设计项目,项目涵盖了硬件设计、软件设计、模块代码和运行展示等内容。本报告共分为以下几个部分:项目概述、功能需求分析、硬件设计、软件设计、模块代码和运行展示。 在项目概述部分,介绍了电子时钟设计项目的背景和意义,指出了电子时钟作为一种常见的电子产品在日常生活中的重要性。同时,通过本项目的设计与制作,能够帮助学生更好地理解单片机原理及应用课程的内容,并提高学生的实践能力和创新能力。 在功能需求分析部分,明确了电子时钟设计项目的功能需求,包括基本的显示时间功能、时间设定功能、报警功能等。通过分析功能需求,为后续的硬件设计和软件设计提供了具体的指导和要求。 在硬件设计部分,详细介绍了电子时钟设计项目的硬件架构和设计方案,包括所使用的元器件、连线方式、电路图等。通过对硬件设计的详细讲解,读者可以了解到整个项目的物理结构和基本原理,为后续的软件设计和模块代码提供了可靠的硬件支持。 在软件设计部分,给出了电子时钟设计项目的软件设计方案,包括采用的编程语言、算法设计、整体框架等。通过对软件设计的详细介绍,读者可以了解到整个项目的逻辑结构和程序设计思路,为后续的模块代码编写提供了清晰的方向。 在模块代码部分,展示了电子时钟设计项目的具体模块代码,包括时钟显示模块、时间设定模块、报警模块等。通过对各个模块代码的展示和说明,读者可以了解到整个项目的具体实现细节和编程技巧,为后续的运行展示提供了实际的代码支持。 最后,在运行展示部分,展示了电子时钟设计项目的最终运行效果,包括时钟显示、时间设定、报警等功能的演示。通过实际的运行展示,读者可以了解到整个项目的实际效果和性能表现,进一步加深对项目的理解和认识。 通过本课程设计报告,不仅可以全面了解电子时钟设计项目的各个方面,还可以从中获取到丰富的硬件设计和软件设计经验,对单片机原理及应用课程的学习和实践具有重要的指导意义。同时,本报告还可以为相关领域的同学和从业人员提供一定的参考价值,促进相关领域的学术交流和技术创新。
2023-02-27 上传
Dianzishizhongsheji 目 录 一、设计要求 1 二、设计目的 1 三、设计的具体实现 1 1、系统概述 1 2、单元电路设计 2 2.1、8255初始化: 3 2.2、8253初始化: 3 2.3、8259初始化: 4 3、软件程序设计和调试 5 3.1、主程序流程图: 5 3.2、电子时钟中断处理程序流程图: 6 3.3、显示模块流程图: 7 3.4、程序代码: 7 四、结论与展望 14 五、心得体会及建议 14 六、附录 15 七、参考文献 15 电子时钟的设计报告 一、设计要求 利用8259A中断控制器、8253定时/计数器、8255A接口芯片以及键盘和数码显示电路 ,设计一个电子时钟,由8253中断定时,小键盘控制电子时钟的启停及初始值的预置。 电子时钟的显示格式HH:MM:SS由左到右分别为时、分、秒,最大记时59:59:59超过 这个时间时分秒位都清零从00:00:00重新开始。 1. 电子时钟具有二十四小时循环记时功能,走时要准。 2. 显示格式,时:分:秒。 3. 利用8253作为定时器。 二、设计目的 通过本次课程设计学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术,充分认识理 论知识对应用技术的指导性作用,进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通 过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解,使设计者的 设计水平和对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 1. 熟练掌握8086/88教学系统的基本操作和调试程序的各种指令。 2. 掌握8259中断控制器的工作原理和应用编程方法,练习编写中断程序的方法。 3. 掌握8255的各种工作方式及其应用编程。 4. 掌握8253定时/计数器的工作原理、工作方式及其应用编程。 5. 熟悉编程及调试程序的方法。 6. 练习LED-KEYBOARD UNIT的使用方法和数码管的显示编程方法。 三、设计的具体实现 1、系统概述 基本工作原理:系统设计的电子时钟主要由显示模块、时钟控制模块和时钟运算模块 三大部分组成。以8086微处理器作CPU,用8253做定时器产生时钟频率提供一个频率为1 0kHz的时钟信号,要求每隔10ms完成一次扫描键盘的工作。在写入控制字与计数初值后, 每到10ms定时器就启动工作,即当计数器减到1时,输出端OUT0输出一个CLK周期的低电 平,向CPU申请中断,当达到100次时,则输出端OUT1输出1s,向CPU申请中断,由8255控制 一个数码管显示,当计数到60s时,则输出端OUT2向CPU申请中断,由另一数码管显示1min, 同理由数码管显示1h.CPU处理,使数码管的显示发生变化。 本设计由8259A中断控制器、8253定时/计数器、8255A接口芯片、LED数码显示管和两 个按键组成。主要用8259A的IRQ7的中断服务程序完成秒、分、时的运算即计时功能,I RQ6的中断服务程序完成调时、调分功能。8253用来产生50ms的脉冲信号作为IRQ7的中断 请求信号。按键KK1+和KK2+分别作为IRQ2和IRQ6的中断请求信号。按键KK1+启动/关闭对 时功能。它决定是否屏蔽IRQ7和IRQ6中断源。8255A负责将内存里的时位和分位值输出到 数码管。 电子时钟的显示格式HH:MM:SS由左到右分别为时、分、秒,每百分之一秒对百分之 一秒寄存器的内容加一,并依次对秒、分、小时寄存器的内容加一,六个数码管动态显 示时、分、秒的当前值。最大记时59:59:59超过这个时间时分秒位都清零从00:00: 00重新开始。 2、单元电路设计 8259A的主要功能: (1)每片8259A可管理8级优先级中断源,通过开关,最多可管理64级优先权的中断 源。 (2)对任何一个级别的中断源都可单独进行屏蔽,使该级中断请求暂时被挂起,直 到取消屏蔽时为止。 (3)能向CPU提供可编程的标识码。 (4)具有多种中断优先权管理方式。有完全嵌套方式、自动循环方式、特殊循环方 式、特殊屏蔽方式和查询方式五种。这些管理方式均可通过程序动态地进行变化。在本 设计中用到了这四种功能,电子时钟的灵活调时功能就是通过对级别的屏蔽或开启来实 现的。 8255A的主要功能: 可编程外设接口芯片可由程序改变其功能,通用性强、使用灵活。通过8255A,CPU可 直接同外设相连接,其负责CPU和外设之间的数据传送。 8253的主要功能: 可编程定时器/计数器,其定时与计数功能可由程序灵活地设定,设定后与CPU并行工 作,不占用CPU的时间。通道2工作在3方式下,提供计算一秒的中断请求信号。 该系统是一个简单的利用8253定时器、8255可并行通信接口和中断控制器8259设计的 电子时钟系统,在该系统中设有一个启动键,启动键未按下时,
2023-02-27 上传
电子时钟设计报告全文共9页,当前为第1页。电子时钟设计报告全文共9页,当前为第1页。电子时钟设计报告 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第1页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第1页。 1 设计任务与要求 1.1 设计任务 用STM32设计一个数字电子钟,采用LCD12864来显示并修改,时间或闹铃。 1.2 设计要求 1)显示功能:可显示时间等基本功能。 2)具有闹铃功能。 3)按键改变时间。 4)按键改变闹铃。 5)温度的显示。 2 方案设计与论证 整个系统用stm32单片机作为中央控制器,由单片机执行采集内部RTC值,时钟信号通过单片机I/O口传给TFT彩屏,单片机模块控制驱动模块驱动显示模块,通过显示模块来实现信号的输出。系统设有按键模块用于对时间进行调整及扩展多个小键盘。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第2页。电子时钟设计报告全文共9页,当前为第2页。2.1 显示电路 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第2页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第2页。 方案一 :TFT彩屏。显示质量高,没有电磁辐射,可视面积大,应用范围广,画面效果好,数字式接口,"身材"匀称小巧,功耗小。 方案二:数码管动态显示。动态显示,即各位数码管轮流点亮,对于显示器各位数码管,每隔一段延时时间循环点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但须保证扫描速度足够快,人的视觉暂留功能才可察觉不到字符闪烁。显示器的亮度与导通电流、点亮时间及间隔时间的比例有关。调整参数可以实现较高稳定度的显示。动态显示节省了I/O口,降低了能耗。 从节省单片机芯片I/O口和降低能耗角度出发,本数字电子钟数码管显示选择设计采用方案一,既TFT彩屏显示。 2.2 电源电路 本数字电子钟设计所需电源电压为直流、电压值大小5V的电压源直接用mini USB通过电脑USB接口供电。 2.3 按键电路 本数字电子钟设计所需按键用于进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘。 单片机芯片4个I/O口可与按键直接相连,通过编程,单片机芯片即可控制按键接口电平的高低,即按键的开与关,以达到用按键进行显示时间的调整与设置扩展的小键盘的设计要求。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第3页。电子时钟设计报告全文共9页,当前为第3页。2.4 RTC时钟 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第3页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第3页。 Stm32自带RTC模块,实时时钟是一个独立的定时器。RTC模块拥有一组连续计数的计数器,在相应软件配置下,可提供时钟日历的功能。修改计数器的值可以重新设置系统当前的时间和日期RTC模块和时钟配置系统(RCC_BDCR寄存器)处于后备区域,即在系统复位或从待机模式唤醒后,RTC的设置和时间维持不变。系统复位后,对后备寄存器和RTC的访问被禁止,这是为了防止对后备区域(BKP)的意外写操作。在RTC预分频器余数寄存器(RTC_DIVH / RTC_DIVL)赋值可改变时间,在RTC闹钟寄存器(RTC_ALRH/RTC_ALRL)中改变闹铃时间。 2.5 TFT 彩屏显示电路 数字电子钟设计的显示模块用一个TFT彩屏来实现。 2.6 温度传感器模块 DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温,高炉水循环测温,锅炉测温,机房测温,农业大棚测温,洁净室测温,弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 技术性能描述: 独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第4页。电子时钟设计报告全文共9页,当前为第4页。 测温范围 -55 ~+125 ,固有测温误差(注意,不是分辨率,这里之前是错误的)0.5 。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第4页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第4页。 支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温,如果数量过多,会使供电电源电压过低,从而造成信号传输的不稳定。 工作电源: 3~5V/DC (可以数据线寄生电源) 在使用中不需要任何外围元件。 3 硬件电路设计 图1 stm32f103引脚图 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第5页。电子时钟设计报告全文共9页,当前为第5页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第5页。 电子时钟设计报告全文共9页,当前为第5页。 图2 指示灯与复位电路 图3 稳压电路,变压电路,晶