大工15春《单片机原理及应用》大作业题目及答案

-1-网络教育学院《单片机原理及应用》大作业题目：基于51单片机的电子时钟设计学习中心：江苏南通海门层次：高起专专业：机械制造与自动化年级：14年春季学号：学生姓名：-2-2015年9月份《单片机原理及应用》大作业具体要求：1作业内容从以下五个题目中任选其一作答。2正文格式作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。3.作业提交学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。4.截止时间2015年9月1日。在此之前，学生可随时提交离线作业，如需修改，可直接上传新文件，平台会自动覆盖原有文件。5.注意事项请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！-3-题目一：单片机电子时钟设计准则：设计一个基于51单片机或STM单片机的电子时钟，并且能够实现时分秒的显示和调节撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。-4-目录第一章基于51系列单片机的电子时钟设计与制作的概述..............51．设计任务与要求.................................................................................................................52．方案设计选择.....................................................................................................................53．系统主要方框图.................................................................................................................7第二章硬件单元电路设计与参数计算.................................................71．电源电路.............................................................................................................................72．单片机最小系统电路.........................................................................................................73．按键电路.............................................................................................................................84．时钟电路.............................................................................................................................95．LCD1602显示电路..........................................................................................................106．软件设计流程图...............................................................................................................117．总原理图...........................................................................................................................11第三章仿真测试...................................................................................12第四章程序.............................................................................................19第五章心得体会.....................................................................................195第一章基于51系列单片机的电子时钟设计与制作的概述前言目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。经多方查阅资料、反复论证设计出了这款简单实用的单片机电子时钟。1．设计任务与要求（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功能分配、核心器件的选型等；（2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等；（3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件开发流程；（4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。62．方案设计选择根据上述设计要求，结合现有元件，利用集成芯片完成具有以上功能的电路。1）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对于显示的选择比较：（1）数码管显示，优点价格便宜，但是不能显示复杂的英文，显示出来很大，布线不易，不美观。（2）LCD1602,价格适中，可以显示复杂的英文，功耗不大，外观较小，计较符合（3）LCD12864,彩屏，如果用这些，可以显示中文，还用一些图片，但是价格较高，秉着合理利用的原则，不大材小用，决定放弃。2）由于需要准确显示时钟日历（年月日时分秒），这里对应时钟的选择作出比较：（1）可以利用单片机自己自带的定时器精确定时,在通过软件控制,这样就减少了硬件的成本,但是这样需要晶振绝对的稳定,而且掉电数据不保存,还没有年月星期的自动调整功能,对程序的要求很高,不易控制.(2)DS1302它可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。不必在程序上做太多的处理,与单片机的接口简单,掉电有备用电池用来供电保存数据。所以非常适合要求3）单片机的选型（1）DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。但是对于我们来说，一个是它需要你熟悉它，会运用，这个我们还没有达到。就算我们会用，在一个问题是价格贵，买不起，封装不是DIP的，不易实验，所以又是大材小用，很没有必要选择这么高级的。（2）AT89S82是一款非常流行的单片机了，很适合我们的任务所需，但是他的下载电路并不是那么的简单，再说这个是国外生产的，何必用呢？（3）STC89C52RC是非常值得推荐的，STC是在深圳的一家8051单片机设计生产公司。STC系列的单片机现在在中国的51单片机市场上占有较大比例。宏晶科技现已成长为全球最大的8051单片机设计公司，完完全全的中7国制造，它是AT89S52的增强版本，技术成熟，运用稳定，下载电路非常方便，很适合我们选择用3．系统主要方框图第二章硬件单元电路设计与参数计算1.电源电路图中J1为电源插座，S5为带锁开关，要特别主意这来个的封装，很容易错。利用外部电源直接提供5V直流电源接入电源接口，再通过带锁开关控制导通情况。图中LED起到指示作用，当通电时亮，电阻为限流作用一般接220~1K，不接后果很严重，LED只亮一下。2．单片机最小系统电路关于最小系统和STC89C52RC单片机的介绍网上有很多,非常容易搜到,这里就不累赘!这里讨论几个问题:1）要使STC89C52RC复位需要两个机器周期的高电平,我们用的是12M晶振，那么一个机器周期为1/12M=1uS，当S4按下时，C3迅速导通通电，此时9脚为高时钟芯片STC89C52RC按键5V电源液晶显示8电平，松开后电容要电，起到延时的作用，t=C3*(R8+R2)=0.11S2uS,足够为复位提供搞电平2）三点式电容震荡是单片机所用到的，这里只是外面接两个电容而已，电容要求小于47P,,一般晶振不大于48M3）相对余AT的单片机STC下载简单多了，这里只是引出了四条线，分别为VCC,GND,TXD,RXD,只需四根线就可以完成下载，而却可以通过引出的端口对板上供电。3．按键电路9按键电路主要是别忘了加上拉电阻，要不就不稳定了，这里用了四个按键作为功能键，一个按键作为复位键对应分别为：S0功能选择，S1减，S2加，S3确认，S4复位。4．时钟电路DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302的外部引脚分配如图1所示及内部结构如图2所示。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。1.各引脚的功能为：Vcc1：主电源；Vcc2：备份电源。当Vcc2Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电。SCLK：串行时钟，输入，控制数据10的输入与输出；I/O：三线接口时的双向数据线；CE：输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，CE开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输的方法。5．LCD1602显示电路LCD1602可以显示16*2=32个字符，也可以用来显示一些汉字图片（利用取模软件提取），原理图中的可调电阻是用来调节字符显示的亮度的，调节是要有耐心，应为用到的是精密可调电阻，这个需要转很多圈，不容易显示出来，注意不能跳到太亮，要不很容易烧掉液晶，下面为接口说明，一般不显示很可能是程序的问题和可调电阻没有调节好，至于介绍网上很容易找到。116．软件设计流程图7．总原理图是否有按键按下YN检测那个按键按下复位键确认键加减减键功能选择键开机开机画面显示12第三章仿真测试（1）首先在protues中仿真调好，在程序中要特别注