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51单片机电子钟电路图和程序

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总工程师

发表于 2009-5-26 21:34:32   14204 查看 46 回复 显示全部楼层 倒序浏览
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51单片机电子钟电路图和程序

波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计使用的AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形,波形的周期可以用程序改变,并可根据需要选择单极性输出或双极性输出,具有线路简单、结构紧凑等优点。在本设计的基础上,加上按钮控制和LED显示器,则可通过按钮设定所需要的波形频率,并在LED上显示频率、幅值电压,波形可用示波器显示。

二、系统设计

波形发生器原理方框图如下所示。波形的产生是通过AT89S51 执行某一波形发生程序,向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据,从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在AT89S51的P2口接5个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率,另有3个P2口管脚接TEC6122芯片,以驱动数码管显示电压幅值和频率,每种波形对应一个按钮。此方案的有点是电路原理比较简单,实现起来比较容易。缺点是,采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。

1、波形发生器技术指标

1)波形:方波、正弦波、锯齿波;

2)幅值电压:1V、2V、3V、4V、5V;

3)频率:10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ;

2、操作设计

1)上电后,系统初始化,数码显示6个‘-’,等待输入设置命令。

2)按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。

3)“幅值“键初始值是1V,随后再次按下依次增长1V,到达5V后在按就回到1V。

4)“频率“键初始值是10HZ,随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。

三、硬件设计

本系统由单片机、显示接口电路,波形转换(D/A)电路和电源等四部分构成。电路图2附在后

1、单片机电路

功能:形成扫描码,键值识别、键处理、参数设置;形成显示段码;产生定时中断;形成波形的数字编码,并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。

AT89S51外接12M晶振作为时钟频率。并采用电源复位设计。复位电路采用上电复位,它的工作原理是,通电时,电容两端相当于短路,于是RST引脚上为高电平,然后电源通过对电容充电。RST端电压慢慢下降,降到一定程序,即为低电平,单片机开始工作。

AT89S51的P2口作为功能按钮和TEC6122的接口。P1口做为D/A转换芯片0832的接口。用定时/计数器作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值,允许定时器溢出中断。定时器中断的特殊功能寄存器设置如下:

定时控制寄存器TCON=20H;

工作方式选择寄存器TMOD=01H;

中断允许控制寄存器IE=82H。

2、显示电路

功能:驱动6位数码管显示,扫描按钮。

由集成驱动芯片TEC6122、6位共阴极数码管和5个按钮组成。当某一按钮按下时,扫描程序扫描到之后,通过P2口将数字信号发送到     TEC6122芯片。TEC6122是一款数字集成芯片。它的外接电压也是+5V,并且由于数码管的载压较小,为了保护数码管,必须在两者间接电阻,大约是560欧。

扫描利用软件程序实现,当某一按键按下时,扫描程序立即检测到,随后调用子程序,执行相应的功能。

3、D/A电路

功能:将波形样值的编码转换成模拟值,完成双极性的波形输出。

由一片0832和两块LM358运放组成。DAC0832是一个具有两个输入数据寄存器的8位DAC。目前生产的DAC芯片分为两类,一类芯片内部设置有数据寄存器,不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片内部没有数据寄存器,输出信号随数据输入线的状态变化而变化,因此不能直接与微型计算机接口,必须通过并行接口与微型计算机接口。DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件,它内部具有两级数据寄存器,完成8位电流D/A转换,故不需要外加电路。0832是电流输出型,示波器上显示波形,通常需要电压信号,电流信号到电压信号的转换可以由运算放大器LM358实现,用两片LM358可以实现双极性输出。

单片机向0832发送数字编码,产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样,然后把各采样值进行编码,的到的数字量存入各个波形表,执行程序时通过查表方法依次取出,经过D/A转换后输出就可以得到波形。假如N个点构成波形的一个周期,则0832输出N个样值点后,样值点形成运动轨迹,即一个周期。重复输出N个点,成为第二个周期。利用单片机的晶振控制输出周期的速度,也就是控制了输出的波形的频率。这样就控制了输出的波形及其幅值和频率。

四、 软件设计                

主程序和子程序都存放在AT89S51单片机中。

主程序的功能是:开机以后负责查键,即做键盘扫描及显示工作,然后根据用户所按的键转到相应的子程序进行处理,主程序框图如图1所示。

子程序的功能有:幅值输入处理、频率输入处理、正弦波输出、锯齿波输出、方波输出、显示等。

下面是程序

include <reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint  unsigned int

sbit   LCP=P2^2;

sbit   SCP=P2^1;

sbit   SI=P2^0;

sbit   S1=P2^3;

sbit   S2=P2^4;

sbit   S3=P2^5;

sbit   S4=P2^6;

sbit   S5=P2^7;

sbit   DA0832=P3^3;

sbit   DA0832_ON=P3^2;

uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;

uchar code tab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uchar code tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5

,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5

,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd

,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda

,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99

,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51

,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16

,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15

,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e

,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 };

void display(unsigned char command)

{

   unsigned char i;

   LCP=0;

   for(i=8;i>0;i--)

   {

      SCP=0;

      if((command & 0x80)==0)

      {

          SI=0;

      }

      else

      {  

          SI=1;

      }

      command<<=1;

      SCP=1;

   }

   LCP=1;

}

void key1(void)                  

{

   fun++;

   if(fun==4)

       fun=0x00;

}

void key2(void)                

{

   tl++;

   if(tl==0x1f)

      th++;

}

void key3(void)                

{

   tl--;

   if(tl==0x00)

      th--;

}

void key4(void)                  

{

   double t;

   int f;

   TR0=0;                    

   t=(65535-th*256-tl)*0.4;

   f=(int)(1000/t);

   S3=tab[f%10];

   f=f/10;

   S2=tab[f%10];

   f=f/10;

   if(f==0)

      S1=0;

   else

      S1=tab[f];

   TR0=1;

}

void key5(void)                

{

   tl--;

   if(tl==0x00)

      th++;

}

void judge(void)

{

   uchar line,row,de1,de2,keym;

   P1=0x0f;

   keym=P1;

   if(keym==0x0f)return;

   for(de1=0;de1<200;de1++)

      for(de2=0;de2<125;de2++){;}

   P1=0x0f;

   keym=P1;

   if(keym==0x0f)return;

   P1=0x0f;

   line=P1;

   P1=0xf0;

   row=P1;

   line=line+row;                      /*存放特征键值*/

  if(line==0xde)key1();

   if(line==0x7e)key2();

   if(line==0xbd)key3();

   if(line==0x7d)key4();

}

void time0_int(void) interrupt 1       //中断服务程序

{

   TR0=0;

   if(fun==1)

   {

      DA0832=tosin;                //正弦波

      b++;

   }

   else if(fun==2)                    //锯齿波

   {

          if(c<128)

          DA0832=c;

     else

          DA0832=255-c;

       c++;

   }

   else if(fun==3)                    // 方波

   {

          d++;

          if(d<=128)

          DA0832=0x00;

          else

          DA0832=0xff;

   }

   TH0=th;

   TL0=tl;

   TR0=1;

}

void main(void)

{

   TMOD=0X01;

   TR0=1;

   th=0xff;

   tl=0xd0;

   TH0=th;

   TL0=tl;

   ET0=1;

   EA=1;

   while(1)

   {

      display();

      judge();

   }

}


五、心得体会

开始的时候由于没有经验,不知如何下手,所以就去图书管找了一些书看,尽管有许多的设计方案,可是总感觉自己还是有许多的东西弄不太清楚,于是就请教同学。他常做一些设计,有一些经验。经过他的解释分析各方案之后,决定用查表的方法来做。这样可以降低一些硬件设计的难度,初次设计应切合自己的水平。用8031需要扩展ROM,这样还要进行存储器扩展。而且现在8031实际中已经基本上不再使用,实际用的AT89S51芯片有ROM,这样把经过采样得到的数值制成表,利用查表来做就简单了。我认为程序应该不大,片内ROM应该够用的。用LED显示频率和幅值,现有集成的接口驱动芯片,波形可通过示波器进行显示,单片机接上D/A转换芯片即可,这样硬件很快就搭好了。

我以为这些做好了,构思也有了,写程序应该是相对容易的。谁知道,写起程序来,才想到功能键要有扫描程序才行呀,我真的感到很难。那时真的有点想放弃?于是就去请教了老师,老师帮忙分析了一下,自己又查阅了一些资料,终于明白了扫描程序怎么写。

于是在自己的努力下,程序很快就写好了。这次是我的第一个设计器件,尽管经历了不少的艰辛,但给我积累了一点设计的经验,最后也有点小小的成就感。后面的路还很长,我还的努力!

参考文献

[1] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础〔M〕.北京:高等教育出版社,2003.345-362

[2] 潘永雄,沙河,刘向阳.电子线路CAD实用教程〔M〕.西安:西安电子科技大学出版社,2001.13-118.

[3] 张毅刚,彭喜源,谭晓昀,曲春波.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈

尔滨工业大学出版社,1997.53-61.

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技术员

发表于 2009-6-14 15:16:44  
本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 09:49 编辑

有没有汇编的呀!





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实习生

发表于 2009-6-14 23:14:37  
程序不太懂
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技术员

发表于 2010-3-12 16:10:51  
程序 太长了吧
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实习生

发表于 2010-3-13 19:35:42  

看来我要想学好还学要学很多东西啊

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实习生

发表于 2010-3-27 15:33:05  
看看
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zgx

技术员

发表于 2010-4-2 08:09:34  
   这个就是新手与高手的差距,我们还要好就才可以赶上这个水准啊
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实习生

发表于 2010-9-7 15:35:43  
看看
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发表于 2011-4-2 12:54:15  
不得了啊 ,太强了,佩服
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实习生

发表于 2011-4-12 12:28:41  
好看看
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技术员

发表于 2011-10-21 18:19:55  
看看,,,,,,,,,,,,,学习学习。
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技术员

发表于 2011-10-23 08:33:46  
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发表于 2012-3-15 16:04:14  
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技术员

发表于 2012-5-8 08:19:59  
学习一下
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版主

发表于 2012-5-8 09:16:13  
我也要
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技术员

发表于 2012-8-16 10:56:24  
嗯嗯
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技术员

发表于 2012-10-17 11:03:13  
kankan
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发表于 2012-10-28 13:17:39  
完美
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技术员

发表于 2012-10-31 00:32:14  
好长,看到都晕了
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发表于 2012-11-1 21:24:10  
程序这样的
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