三位数字显示计时定时器设计.docx
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三位数字显示计时定时器设计
上海工程技术大学
课程设计报告
课程设计名称：
三位数字显示计时定时器设计
专业班级：
0212112
**********************************************
学号：
*********
同组人员：
***************************************
课程设计时间：
2周
三位数字显示计时定时器设计
1设计任务、要求以及文献综述
3位数字显示计时定时器是一个典型的利用数字系统的例子。
所谓数字系统，是指由若干数字电路及逻辑部件组成并且能够进行采集、加工、处理及传送数字信号的设备。
一个完整的数字系统通常由输入电路、输出电路、控制电路、若干个子系统和时基电路等部分组成。
设计要求如下：
1、计时功能。
能任意启停，保持计时结果；
2、开机自动复位；
3、最大计时显示为9分59秒；
4、定时报警。
2原理叙述和设计方案
2.1设计方案选择和论证
方案一：
设计的3位数字显示计时定时器则分别有4个子系统组成：
秒脉冲时间标准产生电路、计数器、译码器和显示器、开机自动清零电路、计时启停控制电路
方案二：
实现一个三位数字显示的秒表系统，单片机，lcd1602显示屏，矩阵键盘等组成部分。
秒计数电路满60向分计数电路进位（显示00~59s），分计数电路满足10（显示0~9）后停止并且灯亮，等待重新复位计时。
论证：
方案二比方案一好。
理由一：
方案二显示的最终结果比较直观。
理由二：
方案二可更改性好，方便日后的改进。
2.2电路的功能框图及其说明
根据原理正确、易于实现、且实验室有条件实现的原则确定设计方案，画出总体设计功能框图，如图2.1所示。
图2.1三位数字显示计时定时器功能框图
单片机：
对LCD1602的显示控制，还能实现计时启停的控制。
LCD1602：
将结果以直观的形式表现出来。
2.3功能块及单元电路的设计、计算与说明
4×4矩阵键盘
当键盘中按键数量较多时，为了减少对I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，也称为行列键盘，这是一种常见的连接方式。
矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU通过检测行或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。
如图2.2所示。
图2.24×4矩阵键盘
显示程序
本系统使用LCD1602实现显示，只要参照LCD1602的使用手册进行初始化和程序编写就可以显示，即在程序编写中添加LCD1602的驱动程序。
这里的驱动程序主要包括：
初始化函数、设置显示坐标、写字符函数及写字符串函数。
用LCD1602实现对时间的显示。
LCD1602的部分读写控制时序程序如图2.3所示：
图2.3LCD1602显示屏
2.4总体电路原理图
图2.4三位数字显示计时定时器电路原理图
如图2.4所示，通过对单片机编程，对LCD1602显示屏先初始化，然后开始进行走数。
矩阵键盘就用右边的三个按键，分别实现启停，对数字加，对数字减的功能。
当时间到达9分59时，灯亮并且计时停止。
3电路的仿真与调试
3.1电路仿真
利用电子线路仿真软件Protues，将所设计的电路原理图在Protues界面下创建并用其仪器库中的模拟仪表进行仿真测试。
若发现问题，立即修改参数，重新调试直至得到满意的设计。
如图3.1
图3.1三位数字显示计时定时器仿真结果
3.2调试中出现的问题及解决方法
将编好的程序导入到单片机，调试时有时候发现，显示的时间走的太快，这个时候对程序进行修改便可。
有时候会发现找不到我需要的元器件，这个时候就要上网查找相似的元器件进行代替。
4制作与调试
4.1元件清单、实物照片
元件清单：
图4.1三位数字显示计时定时器元件清单
实物：
图4.2三位数字显示计时定时器实物
4.2制作与调试过程中遇到的问题及解决办法
焊接元件时期：
一：
焊接是没有严格按照仿真图焊接，导致运行结果出不来，后来去实验室把实物板的焊接改回来。
二：
焊接单片机时候，因为管脚难插进板子，用力太猛，导致某些管脚不能用。
解决方法是换其他好的管脚继续焊接。
三：
焊接震荡电路时候，忘记接地了，后来修改回来了。
编程时期：
一：
思路卡住时候，多想想，慢慢就有思路了。
二：
编程时候要注意逻辑思路和代码安放位置，我之前思路搞错了，导致遇到瓶颈，画了很多时间和请教别人，最终在仿真的时候才得到要的结果。
5心得体会
经过一段时间的努力，该项设计也快接近尾声了，但遗憾的是我的实物虽然做出来了，但是经过多次调试还是没有出现预期的结果。
在设计实物时，不但要你有紧密的逻辑思维能力，还要细心、有耐心。
元件多，布线多，钻的孔自然也多。
一不留神把焊盘打没了，就会给焊接带来很大的难度。
而且孔很多，一定要慢慢焊接，工程量确实很大。
在调试过程中，一定要细心、耐心，一点小小的断线都会导致整个电路无法工作。
可以说，调试时本次设计的难点。
但是遗憾的是，经过多次的调试，我的设计却不能出现预期的结果，让我有点头痛。
于是，我开始从硬件焊接上找找自己的原因，向老师询问后，从输出到输入一级一级开始找自己的焊接错误，在比对仿真图的时候从中也发现了一些错误，但在焊接正确后还是不能出现结果。
然后，我就开始在我的程序里面找一下可能的错误，最后由于能力有限和时间问题，还是没能找到错误，有点失败。
在次课程设计中，不仅培养了我们综合应用所学知识解决实际问题的能力，也提高了我的动手能力，让我学会了独立思考问题，并通过各种途径来解决问题。
此次课程设计不单是一个实验设计，也是善于思考的最佳机会。
在这个过程中，我懂得了很多专业知识，也学到了很多运用技巧。
更大的一点是：
激起了我对实验设计这方面的兴趣。
虽然在此过程中遇到很多挫折及困难，也很有多情绪问题。
比如说，气馁，灰心等情绪。
但是由于水平有限，我的课程设计还没有完善，存在一些错误，我还想在后期改进该设计功能，让其实现原有功能基础之上，还要实现动态显示数码管。
但我却连基本的计时功能还没实现，有点遗憾。
6参考文献
[1]陈晰.数字电路试验技术基础.北京：
电子工业出版社，1999
[2]李元.数字电路与逻辑设计.南京：
南京大学出版社，1997
[3]郝波.数字电子技术，西安：
西安电子科技大学出版社，2004
[4]郭斌.数字逻辑电路.北京：
电子科技大学出版社，1995
[5]程震先.数字电路实验与应用.北京：
北京理工大学出版社,1999
[6]曹琳琳.[C]单片机原理及接口技术.国防科技大学出版社,200
附录
三位数字显示计时定时器设计源程序：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitrs=P0^5;
sbitrw=P0^6;
sbite=P0^7;
sbitled=P0^1;
sbitkeyg=P2^0;
sbitkey1=P2^7;
sbitkey2=P2^6;
sbitkey3=P2^5;
uintnum,count,ge,shi,a,flag,flag1;
intfen,miao;
ucharcodetable[]="dingshiqi";
ucharcodetable1[]="00:
00";
/***延时函数***/
voiddelay（ucharz）
{
ucharx,y;
for（x=110;x>0;x--）
for（y=z;y>0;y--）;
}
/***写指令***/
voidwrite_zl（ucharzl）
{
rw=0;
rs=0;
e=0;
P1=zl;
delay（5）;
e=1;
delay（5）;
e=0;
}
/***写数据***/
voidwrite_sj（ucharsj）
{
rw=0;
rs=1;
e=0;
P1=sj;
delay（5）;
e=1;
delay（5）;
e=0;
}
/***分秒动态显示***/
voidwrite_sm（ucharadd,uchardate）
{
shi=date/10;
ge=date%10;
write_zl（0x80+0x40+add）;
write_sj（0x30+shi）;
write_sj（0x30+ge）;
}
/***初始化***/
voidinit（）
{
led=0;
write_zl（0x38）;
write_zl（0x0c）;
write_zl（0x06）;
write_zl（0x01）;
write_zl（0x80）;
for（num=0;num<11;num++）
{
write_sj（table[num]）;
delay
（2）;
}
write_zl（0x80+0x40）;
for（num=0;num<9;num++）
{
write_sj（table1[num]）;
delay
（2）;
}
TMOD=0x01;
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
/***键盘扫描***/
voidkeyscan（）
{
keyg=0;
/****************第一按键**************************/
if（key1==0）
{
delay（5）;
if（key1==0）/**消抖**/
{
a++;/**a表示按第一个键盘的次数**/
while（!
key1）;
delay
（2）;
while（!
key1）;/**判断是否松手**/
if（a==1）/**秒处暂停，光标在秒处闪烁**/
{
TR0=0;/**定时器关**/
write_zl（0x0f）;
write_zl（0x80+0x40+8）;
}
if（a==2）/**秒处暂停，光标在分处闪烁**/
{
write_zl（0x80+0x40+5）;
}
if（a==3）/**秒处走动，光标隐藏**/
{
a=0;
TR0=1;
write_zl（0x0c）;
}
}
}
/****************第二按键**************************/
if（a!
=0）
{
if（key2==0）
{
delay（5）;
if（key2==0）
{
while（!
key2）;
delay
（2）;
while（!
key2）;
if（a==1）/***按一下，秒处数字加1***/
{
miao++;
if（miao==60）
{
miao=0;
}
write_sm（7,miao）;
write_zl（0x80+0x40+8）;
}
if（a==2）/***按一下，分处数字加1***/
{
fen++;
if（fen==10）
{
fen=0;
}
write_sm（4,fen）;
write_zl（0x80+0x40+5）;
}
}
}
}
/****************第三按键**************************/
if（a!
=0）
{
if（key3==0）
{
delay（5）;
if（key3==0）
{
while（!
key3）;
delay
（2）;
while（!
key3）;
if（a==1）/***按一下，秒处数字减1***/
{
miao--;
if（miao==-1）
{
miao=59;
}
write_sm（7,miao）;
write_zl（0x80+0x40+8）;
}
if（a==2）/***按一下，分处数字减1***/
{
fen--;
if（fen==-1）
{
fen=9;
}
write_sm（4,fen）;
write_zl（0x80+0x40+5）;
}
}
}
}
}
/***主函数***/
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
if（count==20）
{
count=0;
miao++;
if（miao==60）
{
miao=0;
fen++;
if（fen==10）
{
fen=0;
}
write_sm（4,fen）;
}
write_sm（7,miao）;
}
if（fen==9&&miao==59）
{
TR0=0;
led=1;
}
keyscan（）;
}
}
/***定时器***/
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
count++;
}
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