電子信息科學與技術畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 腳控制它，可以方便地產生閃爍和熄滅效果。比通過數據端移位控制要省時省力。 時鐘電路的消除震蕩設計 在單片機應用系統中，消除抖動有硬件和軟件兩種方法。硬件去抖動方法主要有利用 RS 觸發器和濾波器電路 ,， 由于按鍵消除抖動 時， 按下與釋放 是通過機械觸點的閉合與斷開來實現的，因機械觸點的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間均有一個抖動過程，所以鍵閉合與斷開會產生如附圖所示的電壓波形，抖動時間一般在 5~10ms。這個抖動對判斷鍵是否按下或釋放有較大影響，因此必需消除鍵的抖動，只有這樣，才能可靠地判斷鍵的狀態。 軟件去抖動通常是程序檢測到鍵被按下時，延時 10ms 后再檢測鍵是否仍然閉合，若是則確認是一次真正的閉合，否則就忽略次此按鍵。 本次設計時采用的軟件消抖程序 。 10 時鐘電路的誤差分析 及功耗 【 1】 主要誤差來源及補償 ： 硬件電路在線 路手工焊接時可能存在虛焊，或者有接觸不良的情況，以及外界環境的影響，通過使用印刷電路板機器焊接，可以減少硬件誤差影響。 采用 晶振計算定時計數初值時存在小數舍入誤差 公式： ,定時器 /計數器采用工作方式 1，定時器 T0、 T1 溢出周期為 50ms,計 算得到 N=19456=4C00H,TH0=4CH,TL0= 12MHz 計算初值，則有： N1=3CB0H，那么用 ， N1 不變，益出周期約為 ，每次溢出比實際的要慢 ，那么一秒鐘要 慢 85ms，從而影響 24h 比實際的要慢122min。修正后誤差處理通過軟件實現，最終的時鐘誤差測得值 35s。 功耗問題 ： 【 2】 許多實時時鐘都采用電池供電，典型應用是利用一塊小的鋰電池在主電源掉電時直接驅動振蕩器和時鐘電路。為有效延長電池的使用壽命，振蕩器必需消耗盡可能少的能量。為了保證這一點，應謹慎考慮振蕩器的設計。典型的高頻振蕩電路 ESR 較低，但設計中一般會留出 5 倍、甚至 10 倍的 ESR 裕量，而低頻晶振則具有較高的 ESR。對于一個 RTC 振蕩器，或許留出 2 倍的負阻裕量即可，振蕩器的負阻裕量越小、耗電越低， 但是，這種電路對寄生參數、噪聲非常敏感。此外，振蕩電路的負載電容對功耗也有一定影響，雖然 12． 5pF 內部負載的 RTC 的耗電要比 6pF 負載的 RTC 大，但是，它通常具有更高的抗干擾能力。 在有些應用中（如 VCR），時鐘和日期信息在系統掉電時將會丟失，而在大多數應用中要求系統主電源斷電時仍保持時鐘和日期有效。為保持時鐘振蕩器持續運轉，可采用主／輔電池結構或大電容配合主電源為時鐘電路供電，這樣， RTC 芯片內部還必須提供兩組電源的切換電路。如果用電池（如 Li＋電池）作為備份電源， RTC 設計還應該注重低功耗指標，以使其 在電池供電時具有盡可能低的功耗。電源切換控制電路通常由主電源供電，需要時可切換到電池供電，并將 RTC 置為低功耗模式，電池供電時，可禁止微處理器與 RTC 之間的通信（通常被稱為寫保護），以使電池電流降至最小，同時避免數據 被破壞。 在采用電池為電路系統供電時，時鐘電路耗電最大的部件是振蕩器，對于 11 那些嵌入了晶振和電池的時鐘模塊（如 DS12C887），由于振蕩器在出廠時處于禁止狀態，因此電池的損耗電流主要是電池的自放電，室溫下，電池自放電每年的消耗能量大約占電池容量的 0． 5％。有些時間保持 NVRAM 模塊利用時鐘 來控制 IC 和 SRAM，出廠時，振蕩器處于禁止狀態、 SRAM 與電池斷開，只有模塊在主電源供電并第一次與時鐘電路斷開時，電池才與 SRAM 接通。這一功能常被稱作電池保鮮。 Dallas Semiconductor 的絕大多數 RTC 都提供有一個電池輸入引腳和一個內部反向充電保護電路。由于 Li＋電池的額定溫度是－ 40℃ ～＋85℃ ，因此，使用時應確保環境溫度不要超出＋ 85℃ 。 圖 9 晶振與溫度關系 12 3 以 AT89C51 單片機為核心的時鐘電路的程序設計 主程序設計及系統主流程圖 主程序 ： 設計中采用定時器 T0 中斷 完成，其余狀態循環調用顯示子程序 。系統主流程圖如圖所示： 初始化 LED 主程序 中斷初始化 時間顯示在 LED 上 打開定時器 圖 10 主程序流程圖 13 時鐘電路的 時鐘和 鬧鈴程序設計及流程圖 時鐘采用 的脈沖控制， 鬧鈴采用整點報時功能 。 開定時器 開始 初始化 時鐘顯示 1S 定時器計數 判斷是否達到整點報時 圖 11 時鐘鬧鈴程序流程圖 14 時鐘電路的顯示程序設計及流程圖 顯示子程序 ： 數碼管顯示的數據存放在內存單元 70H75H 中 ,其中 70H~71H 存放秒數據 ， 72H~73H 存放分數據 ， 74H~75H 存放時數據 ,每一地址單元內均 為十進制BCD 碼。由于采用軟件動態掃描實現數據顯示功能，顯示用十進制 BCD 碼數據的對應段碼存放在 ROM 表中。顯示時，先取出 70H~75H 某一地址中的數據，然后查的對應的顯示段碼從 P1 口輸出。 P3 口將對應的數碼管選中，就是顯示該地址單元的數據值 ， 每個 LED 數碼管亮 1MS 時間再逐位循環。 給 595 傳送位碼 進入中斷 讀取存儲區內數據 判斷 8 位數據是否傳送完畢 給 595 傳送斷碼 開顯示 返回中斷 圖 12 顯示程序流程圖 15 時鐘電路的鍵盤程序設計 及流程圖 P0 口輸出段碼數據， 口作掃描輸出， — 口接按鈕開關 S1,S2,S3,S4,S5， rest 接 S6 復位按鍵 。 控制秒的調整，每按一次加 1秒； 控制分的調整，每按一次加 1 分； 控制時的調整，每按一次加 1個小時。 判斷鍵盤序號 進入中斷 掃描鍵盤 調節分鐘 執行相關按鍵程序 調節小時 返回中斷 12/24小時切換 調節星期 輔助功能標識 圖 13 鍵盤程序流程圖 16 4 Keil 與 Proteus 軟件的聯調仿真 Keil Software 及 Proteus 簡介 在這里我們對 KEIL 和 PROTEUS 簡單介紹下： [1] Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發系統，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。用過匯編語 言后再使用 C 來開發，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。 Keil C51 單片機軟件開發系統的整體結構 ： C51 工具包的整體結構中uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發環境(IDE)，可以完成編輯、編 譯、連接、調試、仿真等整個開發流程。開發人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。目標文件可由 LIB51 創建生成庫文件，也可以與庫文件一起經 L51連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。 ABS文件由 OH51轉換成標準的 Hex 文件，以供調試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 [2] Proteus 軟件是來自英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件 。Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現軟件源碼級的實時調試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要別的， Proteus 為您建立了完備的電子設計開發環境！尤其重要的是Proteus Lite 可以完全免費，也可以花微不足道的費用注冊達到更好的效果；功能最強的 Proteus 專業版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優惠。 Proteus 組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 設計以及自動 17 布線來實現一個完整的電子設計系統。此系統受益于 15 年來的持續開發 ,被《電子世界》在其對 PCB 設計系統的比較文章中評為最好產品 —“The Route to PCB CAD”。 Proteus 產品系列也包含了我們革命性的 VSM 技術 ,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚 至可以實時采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態外設模型來對設計進行交互仿真。 其功能模塊： —個易用而又功能強大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 設計。 PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態的鍵盤，開關，按鈕， LEDs 甚至 LCD顯示 CPU 模型 。 時鐘電路的仿真 圖如下 用 proteus 仿真的電路 a b c d e f g dpa b c d e f g dp 1 2 3 4 5 6 7 81 2 5 6 83 74Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q739。9SH_CP11ST_CP12DS14MR10OE13A17 4 HC 5 9 5Q015Q11Q22Q33Q44Q55Q66Q77Q739。9SH_CP11ST_CP12DS14MR10OE13A27 4 HC 5 9 5X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 2