电子信息科学与技术毕业设计

电子信息科学与技术毕业设计内容摘要：

脚控制它，可以方便地产生闪烁和熄灭效果。 比通过数据端移位控制要省时省力。 时钟电路的消除震荡设计 在单片机应用系统中，消除抖动有硬件和软件两种方法。 硬件去抖动方法主要有利用 RS 触发器和滤波器电路 ,， 由于按键消除抖动 时， 按下与释放 是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个抖动过程，所以键闭合与断开会产生如附图所示的电压波形，抖动时间一般在 5~10ms。 这个抖动对判断键是否按下或释放有较大影响，因此必需消除键的抖动，只有这样，才能可靠地判断键的状态。 软件去抖动通常是程序检测到键被按下时，延时 10ms 后再检测键是否仍然闭合，若是则确认是一次真正的闭合，否则就忽略次此按键。 本次设计时采用的软件消抖程序。 10 时钟电路的误差分析 及功耗 【 1】 主要误差来源及补偿 ： 硬件电路在线 路手工焊接时可能存在虚焊，或者有接触不良的情况，以及外界环境的影响，通过使用印刷电路板机器焊接，可以减少硬件误差影响。 采用 晶振计算定时计数初值时存在小数舍入误差 公式： ,定时器 /计数器采用工作方式 1，定时器 T0、 T1 溢出周期为 50ms,计 算得到 N=19456=4C00H,TH0=4CH,TL0= 12MHz 计算初值，则有： N1=3CB0H，那么用 ， N1 不变，益出周期约为 ，每次溢出比实际的要慢 ，那么一秒钟要 慢 85ms，从而影响 24h 比实际的要慢122min。 修正后误差处理通过软件实现，最终的时钟误差测得值 35s。 功耗问题 ： 【 2】 许多实时时钟都采用电池供电，典型应用是利用一块小的锂电池在主电源掉电时直接驱动振荡器和时钟电路。 为有效延长电池的使用寿命，振荡器必需消耗尽可能少的能量。 为了保证这一点，应谨慎考虑振荡器的设计。 典型的高频振荡电路 ESR 较低，但设计中一般会留出 5 倍、甚至 10 倍的 ESR 裕量，而低频晶振则具有较高的 ESR。 对于一个 RTC 振荡器，或许留出 2 倍的负阻裕量即可，振荡器的负阻裕量越小、耗电越低， 但是，这种电路对寄生参数、噪声非常敏感。 此外，振荡电路的负载电容对功耗也有一定影响，虽然 12． 5pF 内部负载的 RTC 的耗电要比 6pF 负载的 RTC 大，但是，它通常具有更高的抗干扰能力。 在有些应用中（如 VCR），时钟和日期信息在系统掉电时将会丢失，而在大多数应用中要求系统主电源断电时仍保持时钟和日期有效。 为保持时钟振荡器持续运转，可采用主／辅电池结构或大电容配合主电源为时钟电路供电，这样， RTC 芯片内部还必须提供两组电源的切换电路。 如果用电池（如 Li＋电池）作为备份电源， RTC 设计还应该注重低功耗指标，以使其 在电池供电时具有尽可能低的功耗。 电源切换控制电路通常由主电源供电，需要时可切换到电池供电，并将 RTC 置为低功耗模式，电池供电时，可禁止微处理器与 RTC 之间的通信（通常被称为写保护），以使电池电流降至最小，同时避免数据 被破坏。 在采用电池为电路系统供电时，时钟电路耗电最大的部件是振荡器，对于 11 那些嵌入了晶振和电池的时钟模块（如 DS12C887），由于振荡器在出厂时处于禁止状态，因此电池的损耗电流主要是电池的自放电，室温下，电池自放电每年的消耗能量大约占电池容量的 0． 5％。 有些时间保持 NVRAM 模块利用时钟 来控制 IC 和 SRAM，出厂时，振荡器处于禁止状态、 SRAM 与电池断开，只有模块在主电源供电并第一次与时钟电路断开时，电池才与 SRAM 接通。 这一功能常被称作电池保鲜。 Dallas Semiconductor 的绝大多数 RTC 都提供有一个电池输入引脚和一个内部反向充电保护电路。 由于 Li＋电池的额定温度是－ 40℃ ～＋85℃ ，因此，使用时应确保环境温度不要超出＋ 85℃。 图 9 晶振与温度关系 12 3 以 AT89C51 单片机为核心的时钟电路的程序设计 主程序设计及系统主流程图 主程序 ： 设计中采用定时器 T0 中断 完成，其余状态循环调用显示子程序。 系统主流程图如图所示： 初始化 LED 主程序 中断初始化 时间显示在 LED 上 打开定时器 图 10 主程序流程图 13 时钟电路的 时钟和 闹铃程序设计及流程图 时钟采用 的脉冲控制， 闹铃采用整点报时功能。 开定时器 开始 初始化 时钟显示 1S 定时器计数 判断是否达到整点报时 图 11 时钟闹铃程序流程图 14 时钟电路的显示程序设计及流程图 显示子程序 ： 数码管显示的数据存放在内存单元 70H75H 中 ,其中 70H~71H 存放秒数据 ， 72H~73H 存放分数据 ， 74H~75H 存放时数据 ,每一地址单元内均 为十进制BCD 码。 由于采用软件动态扫描实现数据显示功能，显示用十进制 BCD 码数据的对应段码存放在 ROM 表中。 显示时，先取出 70H~75H 某一地址中的数据，然后查的对应的显示段码从 P1 口输出。 P3 口将对应的数码管选中，就是显示该地址单元的数据值 ， 每个 LED 数码管亮 1MS 时间再逐位循环。 给 595 传送位码 进入中断 读取存储区内数据 判断 8 位数据是否传送完毕 给 595 传送断码 开显示 返回中断 图 12 显示程序流程图 15 时钟电路的键盘程序设计 及流程图 P0 口输出段码数据， 口作扫描输出， — 口接按钮开关 S1,S2,S3,S4,S5， rest 接 S6 复位按键。 控制秒的调整，每按一次加 1秒； 控制分的调整，每按一次加 1 分； 控制时的调整，每按一次加 1个小时。 判断键盘序号 进入中断 扫描键盘 调节分钟 执行相关按键程序 调节小时 返回中断 12/24小时切换 调节星期 辅助功能标识 图 13 键盘程序流程图 16 4 Keil 与 Proteus 软件的联调仿真 Keil Software 及 Proteus 简介 在这里我们对 KEIL 和 PROTEUS 简单介绍下： [1] Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。 用过汇编语 言后再使用 C 来开发，体会更加深刻。 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。 在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 ： C51 工具包的整体结构中uVision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编 译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 开发人员可用 IDE 本身或其它编辑器编辑 C 或汇编源文件。 然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件 (.OBJ)。 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 L51连接定位生成绝对目标文件 (.ABS)。 ABS文件由 OH51转换成标准的 Hex 文件，以供调试器 dScope51 或 tScope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如 EPROM 中。 [2] Proteus 软件是来自英国 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具软件。 Proteus 软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一样的原理布图、 PCB 自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的， Proteus 为您建立了完备的电子设计开发环境。 尤其重要的是Proteus Lite 可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的 Proteus 专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。 Proteus 组合了高级原理布图、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 设计以及自动 17 布线来实现一个完整的电子设计系统。 此系统受益于 15 年来的持续开发 ,被《电子世界》在其对 PCB 设计系统的比较文章中评为最好产品 —“The Route to PCB CAD”。 Proteus 产品系列也包含了我们革命性的 VSM 技术 ,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。 用户甚 至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、 RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。 其功能模块： —个易用而又功能强大的 ISIS 原理布图工具； PROSPICE混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 设计。 PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。 此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮， LEDs 甚至 LCD显示 CPU 模型。 时钟电路的仿真 图如下 用 proteus 仿真的电路 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。