題目2-單片機系統(tǒng)

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1、1.電子萬年歷一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個具有報時功能、停電正常運行(來電無需校時)、帶冇年刀口、時分秒及星期顯示的電子日歷。二、任務(wù)分析電子萬年歷是H常生活中常見的小型電子產(chǎn)品，其形式多種多樣，小到帶有FI期的電子腕表，人到公共場所懸掛的人型電子日歷，此外，眼下我們還常能在賓館、飯店等場所見到—種帶有年、月、口、時、分、秒、星期甚至節(jié)氣等信息的電子日歷牌。電子H歷的主要功能是給人們提供時間和H期信息，無論其形式如何，從外部都可分為顯示和校準兩部分。為使電了II歷協(xié)調(diào)工作，整個系統(tǒng)從功能上可分為實時時鐘、顯

2、示和鍵盤三個模塊，分別完成時間和日期的計算以及人機交互的管理等。三、方案選擇1.實時時鐘部分實時時鐘(RTC：RealTimeClock)是系統(tǒng)的核心，其運行精度直接彫響產(chǎn)品質(zhì)量。實吋吋鐘的實現(xiàn)有兩種方案可選，一是利用單片機系統(tǒng)吋鐘和中斷完成吋間和FI期的計算；二是利用專用時鐘芯片。前者不用附加芯片，系統(tǒng)簡單，但是累計誤差較人，只有短時計時才可使用。長時間計時一般都采用后者。后者采用32.768KHZ品體振蕩器振作為脈沖源，內(nèi)部的15位計數(shù)器剛好產(chǎn)生標準秒脈沖。該類芯片除時鐘計時外，還冇年刀口和星期

3、的計算功能，并幾還可計算閏年。芯片初始化后可脫離CPU口動運行，有些芯片內(nèi)部帶有電池，出廠吋芯片即開始運行。專用時鐘芯片的利啖很多，與CPU的通信方式有并行，也有串行。常見的芯片冇DALLAS公司生產(chǎn)的DS1302和DS12887,前者為串行，盂要外加后備電池;后者為并行，芯片內(nèi)置鋰電池和晶體振蕩器，無外加電源的情況下可運行10年。此外，還有許多時鐘芯片，如Epson、Holtek.深圳興威帆等公司都推出自己的時鐘芯片。在此，若想占用少的系統(tǒng)資源，我們建議采用串行芯片，而DS12887內(nèi)部帶有后備電

4、池，可使系統(tǒng)設(shè)計簡化，所以，在系統(tǒng)資源夠用的情況下，DS12887也是一種不錯的選擇。2.顯示部分簡單的數(shù)據(jù)顯示常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。液晶顯示冇耗電低、外形美觀的優(yōu)點,并點陣液晶町顯示較復(fù)雜的字符或圖案。其缺點是通川液晶顯示器的顯示方案構(gòu)建不夠靈活，在較暗的壞境卜?液晶需要背光，而且，液晶顯示成本較高。相對液晶顯示器來講，rti于數(shù)碼管種類繁多，其顯示方案構(gòu)建靈活，成木較低。山于木身即是發(fā)光體，所以，數(shù)碼管顯示無盂額外光源。數(shù)碼管的缺點是功耗較大，字符較多時，必須交流供電，而數(shù)碼管不能顯示復(fù)雜

5、字型。所以，液品和數(shù)碼管兩個方案的選擇要根據(jù)顯示的具體情況而定。值得—?提的是，數(shù)碼管串行靜態(tài)顯示和并行動態(tài)顯示在位數(shù)較多時都會出現(xiàn)顯示不穩(wěn)定現(xiàn)象。3.鍵盤部分時鐘的設(shè)置雖包含數(shù)字，但是我們不建議使用數(shù)字鍵盤，應(yīng)為數(shù)字鍵盤將增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。為使系統(tǒng)盡可能簡化，鍵盤部分的設(shè)計在能夠完成系統(tǒng)要求的前提下，越簡單越好。所以，時鐘系統(tǒng)的鍵盤可以設(shè)置三個鍵：確認鍵、加1鍵、減1鍵，共至兩鍵也可滿足要求。4.RTC芯片的連接在確定了RTC芯片后，按照要求將芯片接入系統(tǒng)。對于并行通信芯片，可直接采用數(shù)據(jù)總線通

6、信方式，通過MOVX指令將數(shù)據(jù)寫入或讀出；或者，在沒有數(shù)據(jù)總線的情況下（AT8052）,可采用并口10加選通的方式訪問并行接口芯片。具體過程是，用某并口的8根線做數(shù)據(jù)線，用其它并口的一根線做選通線，在數(shù)據(jù)準備好后，發(fā)選通信號，完成數(shù)據(jù)的輸入輸出。對于串行芯片，可肓接利用CPU的現(xiàn)成資源進行通信，如串口、FC或SPI等。如果系統(tǒng)資源不足，可通過并口10線按照通信波形要求用軟件模擬串行通信過程。系統(tǒng)框圖如圖1.1所示：圖1.1電子萬年歷的系統(tǒng)框圖四、設(shè)計過程1.認真領(lǐng)會設(shè)計耍求，確定系統(tǒng)功能，包括顯示信

7、息、按鍵個數(shù)、報時功能等；2.樣品外觀設(shè)計，確定系統(tǒng)顯示信息，顯示器種類（液晶、數(shù)碼管）、顯示器尺寸等；3.碩件初步設(shè)計，選定RTC芯片、選定顯示方式（動態(tài)、靜態(tài)、串行、并行）、按鍵個數(shù);4.系統(tǒng)原理圖設(shè)計：按照前幾步規(guī)劃，設(shè)計系統(tǒng)原理圖。此吋應(yīng)認真硏究學習RTC芯片的使用方法止確連接RTC芯片。設(shè)計鍵盤及顯示電路，并注意，不同的數(shù)碼管尺寸其驅(qū)動電壓和驅(qū)動電流差別很人。五、系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件可分為鍵盤管理、顯示管理、報時管理和RTC管理三部分。軟件可由匯編語言完成，也町由C語言完成。1.合理分配內(nèi)

8、存內(nèi)存是系統(tǒng)寶貴的資源之一，為合理利用內(nèi)存，應(yīng)對內(nèi)存的使川通盤考慮，并反復(fù)修改使用方案，使之達到最合理利用。應(yīng)盡量少使用全局變量，多使用局部變量，以提髙內(nèi)存的利用率。冇效利用CPU內(nèi)存和外圍器件內(nèi)存，一般情況下不建議擴展系統(tǒng)內(nèi)存。2.鍵盤管理部分在設(shè)計鍵盤管理軟件之前，要先設(shè)計鍵盤的使用方法，之后按照鍵盤的使用方法繪制軟件流程圖，Z后設(shè)計程序。3.顯示管理部分按照模塊化設(shè)計思想，顯示管理應(yīng)以子程序的形式設(shè)計。程序設(shè)計中應(yīng)包含顯示緩沖區(qū)的設(shè)置，確定字模（字型編碼），編排