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1、<p> 基于單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)</p><p> The design of digital clock based on signal-chip computer</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 基于單片機(jī)的定時(shí)和控制裝置在許多行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,而數(shù)字鐘是其中最基本的,也是最具有代表性的
2、一個(gè)例子。</p><p> 在基于單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字鐘電路中,除了基本的單片機(jī)系統(tǒng)和外圍電路外,還需要外部的控制和顯示裝置。本電路主要以單片機(jī)AT89S52為核心而設(shè)計(jì)的,通過單片機(jī)對(duì)信息的分析與處理,控制外圍設(shè)備。系統(tǒng)由復(fù)位模塊、時(shí)鐘模塊、溫度模塊、音樂模塊、光識(shí)模塊及顯示模塊共六個(gè)模塊組成,后來在時(shí)鐘模塊的基礎(chǔ)上又加載了日歷、星期的模塊。</p><p> 本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89S
3、52為切入點(diǎn),通過使用AT89S52的內(nèi)部的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,結(jié)合對(duì)外接晶振的調(diào)節(jié)來確定一個(gè)合適的振蕩周期,從而確定出內(nèi)部的機(jī)器周期。再通過對(duì)內(nèi)部中斷程序的設(shè)置來設(shè)計(jì)出時(shí)鐘程序,即設(shè)計(jì)出了電子時(shí)鐘的核心。然后在核心電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的擴(kuò)展電路,使本設(shè)計(jì)更加實(shí)用。</p><p> 關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);數(shù)碼顯示;溫度傳感器</p><p><b> 目 錄</
4、b></p><p><b> 1. 引言1</b></p><p> 2. 關(guān)于單片機(jī)2</p><p> 2.1單片機(jī)的發(fā)展2</p><p> 2.2 單片機(jī)的開發(fā)背景4</p><p> 2.2 單片機(jī)的開發(fā)背景5</p><p> 2.
5、3 AT89S52單片機(jī)6</p><p> 2.3.1 AT89S52單片機(jī)引腳功能7</p><p> 2.3.2 AT89S52單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)8</p><p> 2.3.3 AT89S52單片機(jī)的硬件原理10</p><p> 3. 方案設(shè)計(jì)與論證12</p><p> 4. 系統(tǒng)總體
6、結(jié)構(gòu)框圖13</p><p> 5. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)14</p><p> 5.1 顯示部分電路的設(shè)計(jì)14</p><p> 5.1.1 LED數(shù)碼顯示管的基本原理14</p><p> 5.1.2 數(shù)碼管顯示模塊分析14</p><p> 5.1.3 LED顯示電路15</p>&
7、lt;p> 5.2 控制部分電路的設(shè)計(jì)15</p><p> 5.2.1 時(shí)鐘模塊15</p><p> 5.2.2 溫度模塊16</p><p> 5.2.3 音樂模塊16</p><p> 5.2.4 復(fù)位模塊16</p><p> 5.2.5 光識(shí)模塊17</p>&l
8、t;p> 6. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)18</p><p> 6.1 各模塊的程序設(shè)計(jì)18</p><p> 6.1.1 計(jì)時(shí)程序18</p><p> 6.1.2 定時(shí)鬧鐘程序18</p><p> 6.1.3 溫度程序18</p><p> 6.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的總體框圖19</p>
9、;<p> 7. 系統(tǒng)電路的制作與調(diào)試20</p><p> 7.1 電路硬件焊接制作20</p><p> 7.2 調(diào)試的主要方法20</p><p> 7.3 系統(tǒng)調(diào)試20</p><p> 7.3.1 硬件調(diào)試20</p><p> 7.3.2 軟件調(diào)試20</p>
10、;<p> 7.3.3 聯(lián)機(jī)調(diào)試21</p><p> 7.3.4調(diào)試中遇到的問題及解決方法21</p><p><b> 結(jié)論23</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)24</b></p><p> 附錄1 數(shù)字鐘電路圖26</p><
11、p> 附錄2 程序清單27</p><p> 附錄3 英文資料59</p><p> 附錄4 英文資料翻譯69</p><p><b> 致謝77</b></p><p><b> 1. 引言</b></p><p> 20世紀(jì)末,電子技術(shù)獲得
12、了飛速的發(fā)展,在其推動(dòng)下,現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高,同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便,而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、定時(shí)啟閉電路、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備,甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等,所有這些,都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的
13、。因此,研究數(shù)字鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用,有著非?,F(xiàn)實(shí)的意義。</p><p> 基于單片機(jī)的定時(shí)和控制裝置在許多行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用,數(shù)字鐘作為其中最基本的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。數(shù)字鐘中使用了單片機(jī)中最為常用的輸入輸出設(shè)備按鍵開關(guān)和數(shù)碼管;數(shù)字鐘程序主要應(yīng)用單片機(jī)的定時(shí)器和中斷實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和顯示功能。當(dāng)今數(shù)字種作為一個(gè)單元電路被廣泛應(yīng)用于電子表、電子萬年歷等產(chǎn)品中,帶來廣泛的經(jīng)濟(jì)效益。</p>
14、<p> 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高,單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步。在不久的將來,最終單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來越小,甚至難以辨認(rèn)。</p><p> 2. 方案設(shè)計(jì)與論證</p><p> 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求,初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由復(fù)位模塊、時(shí)鐘模塊、音樂模塊、光識(shí)模塊及顯示模塊共五個(gè)模塊組成,后來在時(shí)鐘模塊的基礎(chǔ)上又加載了日歷、星期的模塊,
15、為了使本設(shè)計(jì)中的數(shù)字鐘的功能更加完善和強(qiáng)大,最后又將溫度顯示加入了設(shè)計(jì)方案中。</p><p> 首先以單片機(jī)AT89S52為入手點(diǎn),通過使用AT89S52的內(nèi)部的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,結(jié)合對(duì)外接晶振的調(diào)節(jié)來確定一個(gè)合適的振蕩周期,從而確定出內(nèi)部的機(jī)器周期。再通過對(duì)內(nèi)部中斷程序的設(shè)置來設(shè)計(jì)出時(shí)鐘程序,即設(shè)計(jì)出了電子時(shí)鐘的核心。</p><p> 根據(jù)題目的要求,我設(shè)計(jì)了以下方案:<
16、;/p><p> 設(shè)計(jì)中加載了年、月、日的設(shè)計(jì),剛開始時(shí)打算用18個(gè)共陽數(shù)碼管,考慮到數(shù)碼管太多是畢會(huì)給硬件電路帶來麻煩,經(jīng)過考慮后,決定把年、月、日與時(shí)間設(shè)置到一組數(shù)碼管上來,即六個(gè)數(shù)碼管即能顯示時(shí)間又能顯示年、月、日,這樣一來就方便了硬件電路。</p><p> 主控芯片使用51系列AT89S52單片機(jī),溫度模塊設(shè)計(jì)中,溫度元件采用AD590,利用AD590以及接口電路把溫度轉(zhuǎn)換成模擬
17、電壓,經(jīng)由ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),然后經(jīng)AT89S52處理顯示溫度。但由于AD590價(jià)錢比較貴,且只能轉(zhuǎn)換成模擬電壓,這樣一來硬件就要增加更多的器件且又不經(jīng)濟(jì),經(jīng)查找發(fā)現(xiàn)18B20溫度傳感器價(jià)錢便宜且可以直接把溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量測(cè)溫范圍為-55—125度,最大分辨率可達(dá)0.0625度,采用3線制與單片機(jī)相連,減少了外部的硬件電路,具有低成本和易使用的特點(diǎn),所以我選擇了18B20溫度傳感器。</p><p>
18、 在音樂模塊的設(shè)計(jì)中,我決定采用音樂芯片,這樣可以避免對(duì)鈴聲音樂的編程,即節(jié)省了時(shí)間,又減少了在程序中發(fā)生錯(cuò)誤的可能性。</p><p> 3. 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b> 圖4-1</b></p><p> 在本設(shè)計(jì)中,以按鍵開關(guān)作為輸入裝置,LED七段數(shù)碼顯示管作為顯示裝置,因此,各按鍵開關(guān)的功能為:</p>
19、;<p> S1鍵:P1.0口 時(shí)間調(diào)整 </p><p> S2鍵:P1.1口 日期調(diào)整 </p><p> S3健; p1.2口 鬧鈴設(shè)置</p><p> S4健: p1.3口 鬧鈴開關(guān)</p><p> 4. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p> 電路是由控制部分和顯示部分兩大部分
20、組成。利用單片機(jī)程序進(jìn)行控制,并通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示。</p><p> 4.1 顯示部分電路的設(shè)計(jì)</p><p> 4.1.1 LED數(shù)碼顯示管的基本原理</p><p> 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法,按顯示方式分,有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示,按譯碼方式可分為硬件譯碼和軟件譯碼。</p><p> 靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖
21、存功能,單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制LED,直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定,占用CPU時(shí)間少。</p><p> 動(dòng)態(tài)顯示要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行刷新,顯示數(shù)據(jù)有閃爍感,占用CPU時(shí)間多。</p><p> 這兩種顯示方式各有利弊:靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定,占用很少的CPU時(shí)間,但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路,使用的電路硬件較多;動(dòng)態(tài)顯示雖然有
22、閃爍感,占用的CPU時(shí)間多,但使用的硬件少,能節(jié)省線路板空間。</p><p> 動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式。其接口電路是把所有LED顯示器的8個(gè)筆劃段A~D、DP的同名端連在一起,而每一個(gè)數(shù)碼管的公共端COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí),所有顯示器接受到相同的字形碼,但究竟是哪個(gè)顯示器亮,則取決于COM端,而這一端是由I/O控制的,可以自行決定何時(shí)顯示哪一
23、位了。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法,輪流控制各個(gè)顯示器的COM端,是各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。</p><p> 在輪流點(diǎn)亮掃描過程中,每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的,約1ms左右,但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng),盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù),不會(huì)有閃爍感。</p><p> 從上述的論述中,可以看出動(dòng)態(tài)
24、顯示方案具備一定的實(shí)用性,也是目前單片機(jī)數(shù)碼管顯示中較為常用的一種顯示方法。所以,本設(shè)計(jì)也采用動(dòng)態(tài)顯示方案。</p><p> 4.1.2 數(shù)碼管顯示模塊分析</p><p> 電路先通過電源電路送出+5V電壓,單片機(jī)AT89S52通過74LS47和CD4515(4—16譯碼器)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示數(shù)值, 顯示部分采用普通共陽極數(shù)碼管顯示,采用動(dòng)態(tài)掃描,以減少硬件電路??紤]到一次掃描12位數(shù)
25、碼管顯示時(shí)會(huì)出現(xiàn)閃爍情況,設(shè)計(jì)時(shí)分兩排顯示,一排顯示時(shí)間和年月日,一排顯示星期和溫度, 共陽極數(shù)碼管中8個(gè)發(fā)光</p><p> 二極管的陽極(二極管正端)連在一起。通常,公共陽極接高電平(一般接電源),其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸入端為低電平時(shí),該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí),要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流,還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通
26、電流來確定相應(yīng)的限流電阻。采用動(dòng)態(tài)顯示方式,比較節(jié)省I/O口,硬件電路也較靜態(tài)顯示簡(jiǎn)單,但其亮度不如靜態(tài)顯示方式,而且在顯示位數(shù)較多時(shí),CPU要依次掃描,占用CPU較多時(shí)間。 為了提供共陽LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電壓,用三極管9012作電源驅(qū)動(dòng)輸出。采用12MHz晶振,有利于提高秒計(jì)時(shí)的精確性。;</p><p> 4.1.3 LED顯示電路</p><p><b>
27、 圖4-1</b></p><p> 5.2 控制部分電路的設(shè)計(jì)</p><p> 5.2.1 時(shí)鐘模塊</p><p> 利用芯片內(nèi)部的振蕩器,然后在引腳XTAL1和引腳 XTAL2兩端接晶體諧振器,就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器,其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時(shí)鐘電路,如圖外接晶振時(shí),C1和C2的值通常選擇30pF; C1、C2對(duì)頻率有微調(diào)作用
28、,晶體諧振器的頻率12MHz。為了減少寄生電容,更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作,振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。設(shè)置了12—24兩種顯示狀態(tài),調(diào)整計(jì)時(shí)的按鍵、設(shè)置定時(shí)的按鍵且定時(shí)設(shè)置了3次定時(shí)、還另加載了星期、年、月、日的調(diào)整及閏年的自動(dòng)調(diào)整。</p><p> 5.2.2 溫度模塊</p><p> 主要由18B20通過單片機(jī)AT89S52中的溫度程序不斷的檢測(cè)溫度來顯
29、示溫度。</p><p> 18B20溫度傳感器工作原理:DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器,與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比,它能直接讀出被測(cè)溫度,并可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9—12位的數(shù)字值讀數(shù)方式,DS18B20的性能特點(diǎn)如下:</p><p> 1、獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)引腳進(jìn)行通信;</p><p
30、> 2、多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能;</p><p><b> 3、無須外部器件;</b></p><p> 4、可通過數(shù)據(jù)線供電,電壓范圍為3.0---5.5V;</p><p><b> 5、零待機(jī)功耗;</b></p><p> 6、溫度以9或1
31、2位數(shù)字量讀出;</p><p> 7、用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置;</p><p> 8、報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報(bào)警條件)的器件;</p><p> 9、負(fù)電壓特性,電源極性接反是,溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作。</p><p> 5.2.3 音樂模塊</p><p>
32、 通過LM386N-1給揚(yáng)聲器信號(hào)來發(fā)出音樂,這個(gè)模塊主要是為時(shí)鐘定時(shí)到時(shí)發(fā)出音樂鬧鈴,而在軟件部分設(shè)置了可以一次設(shè)置3次定時(shí),每次定時(shí)到時(shí),音樂程序中編了6種音樂,它可以自動(dòng)選擇6種音樂中的任一音樂響1分鐘,如果中間不想讓鬧鈴響可以按一按鍵,鬧鈴就立刻停止。</p><p> 5.2.4 復(fù)位模塊</p><p> 單片機(jī)復(fù)位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀
33、態(tài),并從該狀態(tài)開始工作,例如復(fù)位后PC=0000H,使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí),還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。</p><p><b> 電路圖為:</b></p><p><b> 圖5-2</b></p><p> 5.2.5 光識(shí)模塊</p><p>
34、同樣也是為定時(shí)服務(wù)的,只要定時(shí)到,組成心字的18只發(fā)光二極管就會(huì)按程序全亮全滅20次,如此循環(huán)。</p><p><b> 電路圖為:</b></p><p><b> 圖5-3</b></p><p> 6. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p> 6.1 各模塊的程序設(shè)計(jì)</p>
35、<p> 6.1.1 計(jì)時(shí)程序</p><p> 計(jì)時(shí)程序是實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的核心內(nèi)容,本程序用中斷time0來控制,計(jì)時(shí)顯示的單元從50h開始,50h=秒的個(gè)位,51h=秒的十位,52h=分的個(gè)位,53h=分的十位,54h=時(shí)的個(gè)位,55h=時(shí)的十位</p><p> org 000bh </p><p> jmp
36、time0</p><p> mov tmod,#00010001b </p><p> mov ie,#10001010b </p><p> mov ip,#00000010b</p><p> mov th0,#(65536-2000)/256&l
37、t;/p><p> mov tl0,#low(65536-2000)</p><p> mov 4fh,#02;兩個(gè)中斷250次為1秒</p><p> 6.1.2 定時(shí)鬧鐘程序</p><p> 作用是判斷時(shí)間是否與設(shè)置的鬧鐘時(shí)間相等,如相等則開啟鬧鐘。</p><p> 片機(jī)內(nèi)定時(shí)振鈴開關(guān)使用軟件
38、開關(guān),即用標(biāo)志寄存器,且程序設(shè)置了3次定時(shí),可見要使電子時(shí)鐘定時(shí)打鈴,必須同時(shí)具備兩個(gè)條件,第一:定時(shí)振鈴開;第二:當(dāng)前定時(shí)項(xiàng)數(shù)不為0項(xiàng)。 因?yàn)橐闺娮訒r(shí)鐘定時(shí)打鈴,必須同時(shí)具備上述的兩個(gè)條件,所以在單片機(jī)執(zhí)行查詢定時(shí)各項(xiàng)的程序之前,主程序會(huì)首先查詢這兩個(gè)條件是否同時(shí)滿足,如果滿足的話,則進(jìn)行一輪查詢,所謂一輪查詢定時(shí),即將當(dāng)前時(shí)間與定時(shí)各項(xiàng)一一比較,看是否相符,如果查到某項(xiàng)相符,則調(diào)用音樂程序。每查完一項(xiàng),寄存器中的值會(huì)自動(dòng)減1(即為
39、定時(shí)時(shí)間的項(xiàng)數(shù))。當(dāng)定時(shí)時(shí)間的項(xiàng)數(shù)值自動(dòng)減為0時(shí),則表示這一輪查詢定時(shí)時(shí)間完畢,只要條件允許(定時(shí)音樂開且定時(shí)項(xiàng)數(shù)不為0),有可以進(jìn)行一輪新的查詢定時(shí)時(shí)間。</p><p> 定時(shí)1:33h=分,34h=時(shí),定時(shí)2:35h=分,36h=時(shí),定時(shí)3:37h=分,38h=時(shí),定時(shí)狀態(tài)=39h;定時(shí)顯示的單元從60h開始,60h=定時(shí)狀態(tài),61h=此時(shí);定時(shí)狀態(tài)的音樂種類,62h=分的個(gè)位,63h=分的十位;64h=
40、時(shí)的個(gè)位,65h=時(shí)的十位</p><p> 6.1.3 溫度程序</p><p> 57h=溫度的十位,58h=溫度的個(gè)位,</p><p> 6.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的總體框圖</p><p><b> 圖6-1</b></p><p> 7. 系統(tǒng)電路的制作與調(diào)試</p>
41、<p> 7.1 電路硬件焊接制作</p><p> 電路硬件焊接是畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一,其焊接工藝的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能。本設(shè)計(jì)的樣品制作采用手工焊接,在焊接制作中應(yīng)遵守手工焊接的工藝流程和技術(shù)要求。</p><p> 7.2 調(diào)試的主要方法</p><p> ⑴ 測(cè)試單片機(jī)軟件功能的完善性。這是針對(duì)整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)功能的測(cè)試,測(cè)試軟件
42、是否寫的正確完整。單片機(jī)是否能正常工作。</p><p> ⑵ 上電、掉電測(cè)試。在使用中用戶必然會(huì)遇到上電和掉電的情況,可以進(jìn)行多次開關(guān)電源,測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。</p><p> ⑶ 老化測(cè)試。測(cè)試長(zhǎng)時(shí)間工作情況下,單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。必要的話可以放置在高溫,高壓以及強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境下測(cè)試。</p><p> ?、?D和EFT等測(cè)試??梢允褂酶鞣N干擾模擬器
43、來測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。例如使用靜電模擬器測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的抗靜電ESD能力;使用突波雜訊模擬器進(jìn)行快速脈沖抗干擾EFT測(cè)試等等。</p><p> ⑸ 整個(gè)顯示系統(tǒng)的測(cè)試。這是針對(duì)整個(gè)單片機(jī)顯示系統(tǒng)功能的測(cè)試,單片機(jī)正常工作后,加上負(fù)載液晶整個(gè)系統(tǒng)共同測(cè)試。</p><p> ?、?整個(gè)顯示系統(tǒng)的調(diào)試。編寫不同的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī),用單片機(jī)控制液晶顯示不同的畫面,如字符、圖形。 </
44、p><p><b> 7.3 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p> 7.3.1 硬件調(diào)試</p><p> 靜態(tài)測(cè)試。在電路板制作好以后,先不要急著加電,首先進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試。</p><p> 檢查線路:通過目測(cè)和使用萬用表,檢查線路連接的正確性,有無斷路和短路,無虛焊的存在等。</p><p>
45、 核對(duì)元件:檢查元件是否安裝正確,有無損壞等。</p><p> 7.3.2 軟件調(diào)試</p><p> 本程序采用單片機(jī)匯編語言編寫,用wave 6000編譯器編程模擬調(diào)試。</p><p> 7.3.3 聯(lián)機(jī)調(diào)試</p><p> 在硬件無故障和軟件模塊調(diào)試完成的情況下,還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí),應(yīng)將全部硬件電路都接
46、上,應(yīng)用程序模塊也都組合好,進(jìn)行全系統(tǒng)軟硬件調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的任務(wù)是排除軟硬件中的殘留錯(cuò)誤。使整個(gè)系統(tǒng)能夠完成預(yù)定的工作任務(wù),達(dá)到要求的技術(shù)性能指標(biāo)。</p><p> 系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試到能正確顯示時(shí)間、日期、12小時(shí)和24小時(shí)的轉(zhuǎn)換,并且鬧鈴功能正常,即鈴聲響起的同時(shí),擺成心型的18個(gè)二極管閃爍。</p><p> 7.3.4調(diào)試中遇到的問題及解決方法 </p><p&
47、gt; ?、?調(diào)試中反復(fù)檢查,仍沒有錯(cuò)誤,這時(shí)候看是否要排除元器件失效了。造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè):一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了;另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤,造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后,用替換方法排除錯(cuò)誤。</p><p> ⑵ 還有可能是電源故障,所以排除電源故障這項(xiàng)必不可少。在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插
48、件上引腳的電位,一般先檢查VCC與GND之間電位,若在5V~4.8V之間屬正常。若有高壓,聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí),將會(huì)損壞仿真器等,有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。</p><p> ?、?當(dāng)判斷單片機(jī)不工作時(shí)候,需要進(jìn)行聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試。聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機(jī)開發(fā)的最基本工具。</p><p> 信號(hào)線是聯(lián)絡(luò)單片機(jī)和外部器件的紐帶,信號(hào)線連結(jié)錯(cuò)誤
49、或時(shí)序不對(duì),都會(huì)造成對(duì)外圍電路讀寫錯(cuò)誤。單片機(jī)的信號(hào)線大體分為讀、寫信號(hào)線、片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、外部程序存貯器讀選通信號(hào)(PSEN)、地址鎖存信號(hào)(ALE)、復(fù)位信號(hào)等幾類。這些信號(hào)大多屬于脈沖信號(hào),對(duì)于脈沖信號(hào)借助示波器(這里指通用示波器)用常規(guī)方法很難觀測(cè)到,必須采取一定措施才能觀測(cè)到。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實(shí)現(xiàn)。例如對(duì)片選信號(hào),運(yùn)行下面的小程序就可以檢測(cè)出譯碼片選信號(hào)是否正常。</p><p> M
50、AIN:MOVDPTR,#DPTR ;將地址送入DPTR </p><p> MOVXA,@DPTR ;將譯碼地址外RAM中的內(nèi)容送入</p><p> ACC NOP ;適當(dāng)延時(shí)</p><p> SJMP MAIN ;循環(huán)</p><
51、p> 執(zhí)行程序后,就可以利用示波器觀察芯片的片選信號(hào)引出腳(用示波器掃描時(shí)間為1μs/每格檔),這時(shí)應(yīng)看到周期為數(shù)微秒的負(fù)脈沖波形,若看不到則說明譯碼信號(hào)有錯(cuò)誤。對(duì)于電平類信號(hào),觀測(cè)起來就比較容易。例如對(duì)復(fù)位信號(hào)觀測(cè)就可以直接利用示波器,當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí),可以看到單片機(jī)的復(fù)位引腳將變?yōu)楦唠娖?;一旦松開,電平將變低。</p><p> 總而言之,對(duì)于脈沖觸發(fā)類的信號(hào)我們要用軟件來配合,并要把程序編為死循環(huán),
52、再利用示波器觀察;對(duì)于電平類觸發(fā)信號(hào),可以直接用示波器觀察。</p><p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 經(jīng)過調(diào)試,和多次改進(jìn),本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果。數(shù)字鐘可以正常顯示時(shí)間和日期,并且對(duì)每個(gè)月份的天數(shù)進(jìn)行了處理,特別是2月這個(gè)特殊月份,本設(shè)計(jì)可以自動(dòng)從2月28日直接過度到3月1日。而且,在本設(shè)計(jì)中,閏年和平年的2月,其天數(shù)可以被正常區(qū)分,
53、從而達(dá)到了實(shí)用和人性化的效果。對(duì)溫度的顯示也比較正常,能夠正常反映出室溫情況。當(dāng)然,還可以根據(jù)需要,增加整點(diǎn)報(bào)時(shí)的功能,以使本設(shè)計(jì)更加完善。</p><p> 總之,本設(shè)計(jì)提供了一套行之有效的數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方案,并且成本較低,具有較高的實(shí)用性。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 盧坤,奚大順電子設(shè)計(jì)技術(shù)[
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62、.2001.Data Book 2001.Xilinx.P31-54</p><p> 附錄1 數(shù)字鐘電路圖</p><p><b> 附錄2 程序清單</b></p><p><b> org 0000h</b></p><p><b> jmp start</b>
63、;</p><p><b> org 000bh</b></p><p><b> jmp time</b></p><p><b> org 30h</b></p><p> start:mov sp,#5fh ;//小時(shí)分鐘秒</p>&l
64、t;p> mov r1,#0 ;//r2 r1 r5 r0 r3 r4</p><p><b> mov r2,#0</b></p><p><b> mov r7,#0</b></p><p><b> mov r0,#0</b></p><p>
65、<b> mov r6,#0</b></p><p><b> mov r5,#0</b></p><p> mov 20h,#31;//20h 日地址日 月 年個(gè)位年十位 年百位 年千位</p><p> mov 21h,#10;//21h月地址20h21h
66、22h 23h 24h 25h</p><p> mov 22h,#6;//年個(gè)位</p><p> mov 23h,#0;//年十位</p><p> mov 24h,#0;//年百位</p><p> mov 25h,#2;/年千位</p><p> mov 34h,#0;
67、//鬧鈴1 秒個(gè)位 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p> mov 35h,#0;//鬧鈴1 秒十位</p><p> mov 36h,#1;//鬧鈴1 分個(gè)位39h38h 37h36h35h34h</p><p> mov 37h,#0;//鬧鈴1 分十位</p>
68、<p> mov 38h,#0;//鬧鈴1 時(shí)個(gè)位</p><p> mov 39h,#0;//鬧鈴1 時(shí)十位 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p> mov 49h,#1;//鬧鈴2 分個(gè)位 4ch 4bh 4ah 49h 48h 47h</p><p> mov 4ah,
69、#0;//鬧鈴2 分十位</p><p> mov 4bh,#0;//鬧鈴2 時(shí)個(gè)位</p><p> mov 4ch,#0;//鬧鈴2 時(shí)十位</p><p><b> setb p1.5</b></p><p> mov TMOD,#00000001b</p><p>
70、mov TH0,#3ch ;//定時(shí)器初值</p><p> mov TL0,#0b0h</p><p> setb EA ;//開總中斷</p><p> setb ET0 ;//開定時(shí)器一的中斷</p><p> mov p1,#0ffh</p><p> setb TR0 ;//
71、定時(shí)器開始工作</p><p> k:mov 12h,r0</p><p> mov 13h,r1</p><p> mov 14h,r2; //小時(shí) 分鐘 秒</p><p> ; //r2 r1 r5 r0 r3 r4</p><p> mov 15h,r5</
72、p><p> ; // 14h 13h 15h 12h</p><p> loop:mov r5,15h</p><p> mov r2,14h</p><p> mov r1,13h;//地址中不是BCD碼而是要顯示的數(shù)字</p><p> mov r0,12h</p><p&g
73、t; mov a,r6 ; //R6中是秒脈沖個(gè)數(shù)</p><p><b> mov b,#10</b></p><p><b> div ab</b></p><p> mov dptr,#tab1 ; //商存在a中</p><p> movc a,@a+dptr</p
74、><p><b> mov r3,a</b></p><p><b> mov a,b</b></p><p> movc a,@a+dptr ;//余數(shù)在b中</p><p><b> mov r4,a</b></p><p> mov d
75、ptr,#tab1</p><p><b> mov a,r0</b></p><p> movc a,@a+dptr;//分 個(gè)位</p><p><b> mov r0,a</b></p><p><b> mov a,r5</b></p><
76、;p> movc a,@a+dptr;//分 十位</p><p> mov r5,a; //小時(shí) 分鐘 秒</p><p> ; //r2 r1 r5 r0 r3 r4</p><p> mov a,r1 ;</p><p> movc a,@a+dpt
77、r;//時(shí) 個(gè)位 // 14h 13h 15h 12h</p><p><b> mov r1,a</b></p><p> ; // 18h 17h 19h 16h</p><p> mov a,r2;//時(shí) 十位</p><p> movc a,
78、@a+dptr; //此時(shí)地址中是要顯示數(shù)字的BCD碼</p><p><b> mov r2,a</b></p><p> mov 19h,r5</p><p> mov 18h,r2</p><p> mov 17h,r1</p><p> mov 16h,r0&l
79、t;/p><p> mov 46h,r6</p><p><b> dsp:</b></p><p><b> mov p2,r4</b></p><p> mov p0,#70h ;//p0的高位接74LS138</p><p> lcall delay<
80、;/p><p><b> mov p2,r3</b></p><p> mov p0,#60h</p><p> lcall delay</p><p> mov p2,r0;//小時(shí) 分鐘 秒</p><p> mov p0,#40h</p><p&
81、gt; lcall delay;//r2 r1 r5 r0 r3 r4</p><p><b> ;</b></p><p><b> mov p2,r5</b></p><p> mov p0,#30h</p><p> lcall delay</p>
82、<p><b> mov p2,r1</b></p><p> mov p0,#10h</p><p> lcall delay</p><p><b> mov p2,r2</b></p><p> mov p0,#00h</p><p> lcal
83、l delay</p><p> mov p0,#50h;//在分與秒之間加 "一"</p><p> mov p2,#3fh</p><p> lcall delay</p><p> mov p0,#20h;//在分與秒之間加 "一"</p><p&g
84、t; mov p2,#3fh</p><p> lcall delay</p><p> jnb p1.1,return1;//p1.1是年月日調(diào)整</p><p> jnb p1.0,jie;//p1.0是時(shí)間調(diào)整</p><p> jnb p1.2,goto5;//p1.2進(jìn)入鬧鈴</p><
85、p> mov p3,#0ffh</p><p> call cheak2</p><p> call cheak3</p><p> call zcheak;//2ah.0為0跳轉(zhuǎn),不去整點(diǎn)報(bào)時(shí)</p><p> jb p1.5,out3</p><p> call cheak</p
86、><p> out3: jb p1.6,out2</p><p> call cheak1</p><p> out2: jmp loop</p><p> goto6:mov p3,#150</p><p> ljmp notice</p><p&g
87、t; goto5:lcall delay1 ;// 跳往鬧鈴的按鍵防抖程序</p><p> jnb p1.2,goto6</p><p><b> ljmp loop</b></p><p> return5:mov P3,#190</p><p> ljmp showdate</p>
88、;<p> return1:lcall delay1 ;/;/ 跳往日期調(diào)整的按鍵防抖程序</p><p> jnb p1.1,return5</p><p><b> ljmp loop</b></p><p> return8:mov p3,#230</p><p><b>
89、; ljmp dsp1</b></p><p> jie:lcall delay1 ;// 跳往時(shí)間調(diào)整的按鍵防抖程序</p><p> jnb p1.0,return8</p><p><b> ljmp loop</b></p><p> ;//*************鬧鈴校對(duì)程序*
90、***********************************************8</p><p> cheak: mov a,46h</p><p> cjne a,#0,out</p><p> mov a,36h ;//鬧鈴1比對(duì),若成立就給P3口傳入#00h</p><p> cjne
91、a,12h,out</p><p> ; 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p> mov a,37h ;;39h38h 37h36h35h34h</p><p> cjne a,15h,out</p><p><b> mov a,38h</b></p&
92、gt;<p> cjne a,13h,out</p><p><b> mov a,39h</b></p><p> cjne a,14h,out</p><p> mov a,36h ;4dh存鬧鈴1后一分的 分個(gè)位</p><p><b> inc a&
93、lt;/b></p><p><b> mov 4dh,a</b></p><p><b> clr p1.7</b></p><p><b> clr p0.0</b></p><p><b> out:ret</b></p>
94、<p> cheak1: mov a,46h</p><p> cjne a,#0,out22</p><p> mov a,49h ;//鬧鈴1比對(duì),若成立就給P3口傳入#00h</p><p> cjne a,12h,out22</p><p> ; 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位
95、秒個(gè)位</p><p> mov a,4ah ;;39h38h 37h36h35h34h</p><p> cjne a,15h,out22 ; 4ch 4bh 4ah 49h 48h 47h</p><p><b> mov a,4bh</b>
96、</p><p> cjne a,13h,out22</p><p><b> mov a,4ch</b></p><p> cjne a,14h,out22</p><p><b> mov a,49h</b></p><p><b> inc a<
97、;/b></p><p><b> mov 4eh,a</b></p><p><b> clr p1.7</b></p><p><b> clr p0.0</b></p><p> out22: ret</p><p>
98、; ;***************關(guān)鬧鈴報(bào)警******************************************************</p><p><b> ;關(guān)鬧鈴一</b></p><p> cheak2: mov a,46h</p><p> cjne a,#0,out33</p>
99、;<p> mov a,4dh ;//鬧鈴1比對(duì),若成立就給P3口傳入#00h</p><p> cjne a,12h,out33</p><p> ; 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p> mov a,37h ;;39h38h 37h36h35h34h</p>&l
100、t;p> cjne a,15h,out33 ; 4ch 4bh 4ah 49h 48h 47h</p><p><b> mov a,38h</b></p><p> cjne a,13h,out33</p><p><b> mov a,39h&l
101、t;/b></p><p> cjne a,14h,out33</p><p><b> setb p1.7</b></p><p><b> setb p0.0</b></p><p> out33: ret</p><p><b>
102、; ;關(guān)鬧鈴二</b></p><p> cheak3: mov a,46h</p><p> cjne a,#0,out44</p><p> mov a,4eh ;//鬧鈴1比對(duì),若成立就給P3口傳入#00h</p><p> cjne a,12h,out44</p><p
103、> ; 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p> mov a,4ah ;;39h38h 37h36h35h34h</p><p> cjne a,15h,out44 ; 4ch 4bh 4ah 49h 48h 47h</p><p>
104、;<b> mov a,4bh</b></p><p> cjne a,13h,out44</p><p><b> mov a,4ch</b></p><p> cjne a,14h,out44</p><p><b> setb p1.7</b></p>
105、;<p><b> setb p1.6</b></p><p> out44: ret</p><p> ;********整點(diǎn)報(bào)時(shí)校對(duì)程序******************************************************************</p><p><b>
106、 ;小時(shí) 分鐘</b></p><p> zcheak: mov a,46h</p><p> cjne a,#0,out</p><p> mov a,12h; 14h 13h 15h 12h</p><p> cjne a,#0,out</p><p>
107、<b> mov a,15h</b></p><p> cjne a,#0,out</p><p> mov a,14h ;將原來存在13h,14h的小時(shí)轉(zhuǎn)為一個(gè)值存在a中</p><p><b> mov b,#10</b></p><p><b> mul ab
108、</b></p><p><b> add a,13h</b></p><p> cjne a,#1,play1</p><p><b> mov p3,#0</b></p><p><b> jmp out1</b></p><p>
109、; play1:cjne a,#2,play2</p><p> mov p3,#10</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play2:cjne a,#3,play3</p><p> mov p3,#20</p><p><b> j
110、mp out1</b></p><p> play3:cjne a,#4,play4</p><p> mov p3,#30</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play4:cjne a,#5,play5</p><p> mov p
111、3,#40</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play5:cjne a,#6,play6</p><p> mov p3,#50</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play6:cjne
112、a,#7,play7</p><p> mov p3,#60</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play7:cjne a,#8,play8</p><p> mov p3,#70</p><p><b> jmp out1</b&g
113、t;</p><p> play8:cjne a,#9,play9</p><p> mov p3,#80</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play9:cjne a,#10,play10</p><p> mov p3,#90</p&g
114、t;<p><b> jmp out1</b></p><p> play10:cjne a,#11,play11</p><p> mov p3,#100</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play11:cjne a,#12,pl
115、ay12</p><p> mov p3,#110</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play12:cjne a,#13,play13</p><p> mov p3,#120</p><p><b> jmp out1</b>
116、;</p><p> play13:cjne a,#14,play14</p><p> mov p3,#130</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play14:cjne a,#15,play15</p><p> mov p3,#140<
117、;/p><p><b> jmp out1</b></p><p> play15:cjne a,#16,play16</p><p> mov p3,#150</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play16:cjne a,#
118、17,play17</p><p> mov p3,#160</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play17:cjne a,#18,play18</p><p> mov p3,#170</p><p><b> jmp out1<
119、/b></p><p> play18:cjne a,#19,play19</p><p> mov p3,#180</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play19:cjne a,#20,play20</p><p> mov p3,#1
120、90</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play20:cjne a,#21,play21</p><p> mov p3,#200</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play21:cjn
121、e a,#22,play22</p><p> mov p3,#210</p><p><b> jmp out1</b></p><p> play22:cjne a,#23,play23</p><p> mov p3,#220</p><p><b> jmp out
122、1</b></p><p> play23:cjne a,#24,out1</p><p> mov p3,#230</p><p><b> out1:ret</b></p><p><b> ;鬧鈴調(diào)整</b></p><p> notice:
123、mov dptr,#tab1</p><p><b> mov a,34h</b></p><p> movc a,@a+dptr; 時(shí)十位時(shí)個(gè)位分十位分個(gè)位秒十位秒個(gè)位</p><p><b> mov 45h,a</b></p><p> ; 39h38
124、h 37h36h35h34h</p><p> ;BCD碼 40h41h 42h43h44h45h</p><p><b> mov a,35h</b></p><p> movc a,@a+dptr ; 14h 13h 15h 12h</p><
125、p><b> mov 44h,a</b></p><p><b> mov a,36h</b></p><p> movc a,@a+dptr</p><p><b> mov 43h,a</b></p><p><b> mov a,37h</
126、b></p><p> movc a,@a+dptr</p><p><b> mov 42h,a</b></p><p><b> mov a,38h</b></p><p> movc a,@a+dptr</p><p><b> mov 41h
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