航空电子设备维修.doc
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1、陕西航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 日 历 时 钟 显 示 系 统 所属系部: 电 子 工 程 系指导老师: 职 称: 教 授学生姓名: 班 级、学号: 专 业: 航 空 电 子 设 备 维 修 2010 年 06 月20 日陕西航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书题目: 日 历 时 钟 显 示 系 统任务与要求: 该设计具有现实意义,时间是纪录一切事物的根据,对于任何人任 何事,时间都具有非常重要的意义,该设计基于单片机使用日历芯片, 单片机与程序相结合,并且可以修改,具有显示时间和调整时间的功能。时间: 2009 年 12 月 01 日 至2010 年 06 月 20
2、 日 所属系部: 电子工程系学生姓名: 雷栋 学 号: 0735118专业: 航空电子设备维修指导单位或教研室: 指导教师:柳铭 职 称: 教 师2010年 06 月 20 日摘 要随着微电子技术的高速发展,单片机在国民经济的个人领域得到了广泛的运用。单片机以体积小、功能全、性价比高等诸多优点,在工业控制、家用电器、通信设备、信息处理、尖端武器等各种测控领域的应用中独占鳌头,单片机开发技术已成为电子信息、电气、通信、自动化、机电一体化等专业技术人员必须掌握的技术。单片机应用技术飞速发展,纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自
3、动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。单片机是集CPU ,RAM ,ROM ,定时,计数和多种接口于一体的微控制器。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习,应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。本文通过对一个基于单片机的能实现万年历功能电子时钟的设计,从而达到学习、了解单片机相关指令在各方面的应用。系统由主控制器AT89C51、时钟电路DS1302、显示电路、按键电路、和复位电路等部分构成,能实现时钟日历显示的功能,能进行时、分、秒的显示。 目 录一、介绍4二、设计部分8一:方案的
4、论证和比较:8单片机型系统的选择与论证8显示模块的选择与论证8时钟实现9二:系统框图及工作原理9三、软件编程143.1 主程序流程图143.2 键盘程序153.2.1 按键使用流程图18LCD液晶显示流程图19DS1302时间部分22附录B24四、测试部分32硬件测试32软件测试32测试结果和结论33结 论34结束语35谢 辞36参考文献37一、介绍l 电子时钟简介1957年,Venture发明了世界上电子表,从而奠定了电子时钟的基础,电子时钟开始迅速发展起来。现代电子时钟时基于单片机的一种计时工具,采用延时程序产生一定的时间中断、用于一秒的定义、通过计数方式进行满六十秒分钟进一,满六十小时进
5、一,满二十四小时清零。从而达到计时的功能,是人民日常生活钟不可缺少的工具。l 电子时钟的基本特点 现在高精度的计时工具大多数都使用了石英警惕振荡器,由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术、因此走时精确高、稳定性好、使用方便、不需要经常调试,数字电子钟用集成电路计时时、译码器代替 机械式传动,用LED显示器代替 指针显示进而显示时间、减少了计时误差,这种表具有时、分、秒显示时间的功能,还可以进行时和分的校对,片选的灵活性好。l 电子时钟的原理该电子时钟由89C51,BUTTON,六段数码管等构成,采用晶振电路作为驱动电路,由延时程序和循环程序产生的一秒定时,达到时分秒的计时,六十秒位一分钟,
6、六十分钟为一小时,满二十四小时为一天。而电路钟唯一的一个控制键却拥有多种不同的功能,按下又松开,可以实现屏蔽数码管显示的功能,达到省电的目睹目的;直接按下不松开,则可以通过按键实现分钟的累加,每按一次分钟加一;而连续两次按下按键不放松,则可实现小时的调节,同样按一次小时加一。l 单片机的相关知识单片机简介 单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microsoftcomputer).从应用领域来看,单片机主要用来控制,所以又称为微控制器(Microcontroller Unit)或嵌入式控制器。单片机的基本部件微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。单片机的发展史1.4位单片机 19
7、75年,美国德克萨斯仪器公司首次推出4位单片机TMS-1000;此后,各个计算机公司竟相推出四位单片机。日本松下公司的MN1400系列,美国德克萨斯仪器公司的PPS/I系列等。四位单片机的主要应用领域有:PC机的输入装置,电池充电器,运动器材,带液晶显示的音/视频产品控制器,一般家用电器的控制及遥控器,电子玩具,钟表,计算器,多功能电话等。2.8位单片机 1972年,美国Intel公司首先推出8位微处理器8088,并与1976年9月率先推出MCS-48系列单片机。在这以后,8位单片机纷纷面市。例如,莫斯特克和仙童公司合作生产的3870系列,摩托罗拉公司生产的6801系列等。随着集成电路工艺水平
8、的提高,一些高性能的8位单片机相继问世,例如1978年摩托罗拉公司的MC6801系列及及洛格公司的Z8系列,1979年NEC公司的UPD78XX系列,这类单片机的寻址能力达64KB,片内ROM容量达4-8KB,片内除带有并列I/O口外,还有串行I/O口,甚至还有A/D转换器功能。8位单片机由于功能强,被广泛应用与自动化装置,智能仪器仪表、智能接口、过程控制、通信、家用电器等各个领域。3.16位单片机 1983年以后,集成电路的集成度可达几十万只管/片,各系列16位单片机纷纷面市。这一阶段的代表产品有1983年Intel公司推出的MCS-96系列。1987年Intel公司推出了80C96.美国国
9、家半导体公司推出的HPC16040.NEC公司推出的783XX系列等。16位单片机主要用于工业控制,智能仪器仪表,便携式设备等场合。4.32位单片机 随着高新技术只智能机器人,光盘驱动器、激光打印机,图像与数据实时处理,复杂实时控制、网络服务器等领域的应用和发展,20实际80年代末推出了32位单片机,入Motorlora公司的MC683XX系列,Intel的80960系列,以及近年来流行的ARM系列单片机。32位单片机是单片机的发展趋势。随着技术的发展及开发成本和产品价格的下降,将会与8位单片机并驾齐驱。5.64位单片机 近年来,64位单片机引擎控制、智能机器人、磁盘控制、语音图像通信,算法密
10、集的实时控制场合已有应用,如英国Intel公司的Transputer T800是高性能的64位单片机。l 单片机的特点1. 单片机的存储器ROM和RAM时严格区分的。ROM称为程序存储器。只存放程序,固定常数,及数据表格。RAM则为数据存储器,用于工作区及存放用户数据。2. 采用面向控制的指令系统,为满足控制需要,单片计算机有更强的逻辑控制能力,特别是单片具有很强的位处理能力。3. 单片机的I/O口通常是多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限,为了解决实际引脚数和需要的信号线的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于何种功能,可由指令来设置由机器状态来区分。4. 单片机的外部扩展能力很强。在内
11、部的各种功能部件不能满足应用的需求时,均可在外部进行扩展,与许多通用的微机接口芯片兼容,给应用系统设计带来了很大的方便。l AT89S52芯片介绍 AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3),每一条I/O线都能独立地作输出或输入。如图所示。1内部结构按功能分为8部分:CUP,程序存储器,数据存储器,时钟电路,串行口,并行I/O口,中断系统,定时/计数器。2.引脚定义及功能1).电源及时钟引脚Vcc:接+5V 电源Vss:接地XTAL1和XTAL2:时钟引脚,外接晶体引线端。当使用芯片内部
12、时钟时,此两引脚端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。2).控制引脚RST/Vpq:RST是复位信号输入端,Vpd是备用电源输入端。当RST输入端保持2个机器周期以上高电平时,单片机完成复位初始化操作。当主电源Vcc发生故障而突然下降到一定低电压或断电时,第2功能Vpd将为片内RAM提供电源以保护片内RAM中的信息不丢失。ALE/PROG:地址锁存允许信号输入端。在存取外存储器时,用于锁存低8位地址信号。当单片机正常工作后,ALE端就周期性地以时钟振荡频率的1/6固定频率向外输出正脉冲信号。此引脚的第2功能PROG是对片内带有4K字节EPROM的8751固外程
13、序时,作为编程脉冲输入端。PSEN:程序存储器允许输出端。当片外程序存储器的读选通信号,低电平有效。CPU从外部程序存储器取指令时,PSEN信号会自动产生负脉冲,作为外部程序存储器的选通信号。EA/Vpp:程序存储器地址允许输入端。当EA为高电平时,CPU执行片内程序存储器指令,但当PC中的值超过0FFFH时,将自动转向执行片外程序存储器指令;当EA为低电平时,CPU只执行片外程序存储器指令。3).I/O口引脚P0.0P0.7:P0口8位双向I/O口;P1.0P1.7:P1口8位准双向I/O口;P2.0P2.7:P2口8位准双向I/O口;P3.0P3.7:P3口8位准双向I/O口。3片外总线结
14、构分为三部分:数据总线 Data Bus(DB),地址总线 Address Bus (AB),控制总线 Control Bus(CB).AT89S51二、设计部分在设计中我们主要用到AT89S52芯片为系统的控制核心,通过LCD来显示该设计的重要功能,用6个按键来操作所有设计的控制,以及通过对单片机进行编程来实现对时间的设置,按键控制及该时钟所拥有的功能进行控制。一:方案的论证和比较:单片机型系统的选择与论证方案一:此方案采用AT89C51八位单片机实现。它内存较小,只有4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器。一个5向量两极中断结构,一个全
15、双工串行通信口,无在线下载编程功能,也无在线仿真功能。只能通过编程器转换成以.hex为后缀名的文件。方案二:此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大,有8K字节Flash闪速存储器,比AT89C51要多出4K。它有可在线编程,可在线仿真的功能,这让 调试变的更方便。单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小,硬件实现简单,安装方便。另外AT89S52在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。综合上述,我们 采用了第二个方案,即AT89S52。显示模块的选择与论证方案一: 采用LCD点阵列显示,用来显示文字、图形、图像
16、等各种信息的显示屏幕。它均由LCD矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形,该方案简单易行。但所需的元件较多,且不容易进行操作,可读性差,一旦设定后,很难再加入其他的功能,当加上日期、时间时增加了编程的难度。方案二: 采用液晶(JHD529M1)显示器件,该液晶显示器件与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或显示程序都要简洁的多,且此液晶显示平稳、省电、美观,更容易实现题目要求,对后续的功能兼容性高,同时由中文字库,也可以实现图像显示。只需将软件作修改即可,可操作性强,也易于读数,能同时显示日期、时间、星期且易于实现。综合分析,我们采用了第二个方案。时钟实现方
17、案一:采用软件实现,直接用单片机的定时器编程以实现时钟,优点节省硬件,缺点是编程复杂程序运行的每一步都需要时间,多一步或者少一步都会影响计时的准确度,做出来的时钟也就是不准。方案二: 采用专用的时钟芯片实现时钟的计时,专用时钟芯片计时准确,容易控制,能够 从芯片直接读 出日期、时间、星期,更符合题目要求。综合分析,我们采用了第二个方案,时钟芯片选择常用的DS1302.二:系统框图及工作原理2.1 系统总体设计结构框图以AT89S52芯片为核心,当它接到来自按键的信号后,再数码管上显示相应的信息,同时在LCD上也显示出来,当接到来自时钟芯片的信号时,其内部程序将根据信号的类型进行处理,并且将处理
18、的结果从其他的I/O口送到显示模块,处理过程所需的时间极短,并且液晶显示的显示时间稳定。系统设计框图如图1所示2.2 系统的硬件电路设计2.2.1 单片机控制部分1) 单片机的内部结构MCS-51单片机片内主要由振荡电路、中央处理器(CPU)、内部总线、程序存储器、定时器/记数器、中断系统和I/O口等模块组成,各部分通过内部总线紧密的联系在一起。2) 单片机的振荡与时钟单片机必须在时钟的驱动下才能进行工作,MCS-51系列单片机内部有一个时钟振荡电路,只需外接振荡源,就能产生一定频率的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。 图2就是内部时钟工作方式的电路图 ,这是一种常用的方
19、式。这种方式是外接振荡源,一般选石英振荡器。此电路在加电后延迟大约10ms振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率决定。电路中两个电容C1、C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振,二是对振荡器的频率起微调作用。C1、C2的典型值为30pF。晶振为12MHz.3) 单片机的复位及复位电路 复位状态计算机在启动运行时都需要复位,复位使中央处理器CPU和系统中的其他器件都处于一种初始状态,并从这个初始状态开始工作。MCS-51系列单片机有一个复位引脚RST。在MCS-51系列单片机的RST引脚上输入一个高电平信号,该高电平信号至少要维持两个机器周期
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