專業(yè)方向課程設(shè)計報告題目：智能電子鐘智能電子鐘一、設(shè)計要求制作一個LCD顯示的智能電子鐘：(1)計時：秒、分、時、日、月、年、星期。(2)閏年自動判別。(3)時間、年、月、日、星期交替顯示。(4)自定任意時刻自動開/關(guān)屏。(5)計時精度：誤差≤1秒/月〔具有微調(diào)設(shè)置〕。二、方案論證1.時鐘方案方案一：軟件時鐘?？梢怨?jié)約硬件本錢，但是軟件編寫更為復(fù)雜，且誤差較大。方案二：硬件時鐘。使用時鐘芯片DS1302，雖然增加了硬件本錢，但可直接從芯片讀取時間及日期數(shù)據(jù)，大大簡化軟件的編寫，且計時精度高，滿足設(shè)計要求。因此，本智能電子鐘采用硬件時鐘。2.軟件編程方案方案一：所有子程序均處于主程序中。雖然最終僅一個程序文件，但由于本智能電子鐘需用液晶顯示屏顯示且需根據(jù)不同按鍵狀態(tài)轉(zhuǎn)換至不同的功能，子程序較多，相應(yīng)程序的層次結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，假設(shè)采用該方案，不僅很大程度地加大了軟件編寫的難度，而且會使程序顯得復(fù)雜冗長，易讀性很差。方案二：監(jiān)控程序。將各種功能定義為多個任務(wù)，用監(jiān)控程序進行任務(wù)調(diào)度的工作，主函數(shù)進行各種初始化、控制及調(diào)用子函數(shù)等工作，而各子函數(shù)那么完成相應(yīng)功能。該方案雖然要使用監(jiān)控程序并且最終會有多個源程序文件，但由于移植性很好，各種功能模塊定義清晰，表達了模塊化的思想，不僅降低了軟件編寫的難度，也增強了程序的易讀性。因此，本智能電子鐘采用監(jiān)控程序進行任務(wù)調(diào)度工作。3.按鍵方案方案一：一鍵一義型按鍵。每按下一個按鍵，就獲得一個鍵盤編碼信息，由鍵碼散轉(zhuǎn)到對應(yīng)功能模塊的入口，啟動對應(yīng)作業(yè)。該方案可使用以下三種方式獲取鍵值：=1\*GB3①單純查詢，主程序用掃描鍵盤等方式來獲取鍵盤信息，執(zhí)行對應(yīng)作業(yè)。=2\*GB3②鍵盤中斷，按下任何按鍵都引起一個外部中斷請求，鍵碼分析過程放在外部中斷子程序中。=3\*GB3③定時查詢，每隔一段時間查詢一次鍵盤，鍵盤查詢過程安排在定時中斷中完成。但由于一個按鍵只對應(yīng)一個功能，在實現(xiàn)功能較多的情況下，所需按鍵數(shù)較多，不僅會加大成品體積，不易操作，也會增加總的硬件本錢。方案二：一鍵多義型按鍵。不根據(jù)當前獲得的一個鍵碼來決定哪一個作業(yè)投入運行，而是根據(jù)一個按鍵操作系列來啟動一個作業(yè)，同一按鍵在不同操作系列中有不同的含義。該方案所需按鍵較少，因此占用的端口數(shù)較少，并且減少了硬件本錢，成品體積也較小，雖然在一定程度上，增加了按鍵功能分配的難度，但綜合考慮，本智能電子鐘采用一鍵多義型按鍵。三、理論設(shè)計1.硬件系統(tǒng)1.1硬件原理圖1.2硬件總體框圖1.3工作原理以單片機為核心，結(jié)合軟件及硬件完成設(shè)計要求。在硬件上，時鐘芯片DS1302提供時間及日期數(shù)據(jù)，LCD1602那么顯示時間、日期、鬧鐘等信息，鬧鐘鈴聲用蜂鳴器發(fā)出，而軟件上，主程序通過對各子程序的調(diào)用，初始化時鐘芯片、液晶顯示屏，接收時間、日期數(shù)據(jù)，按鍵信息等，并輸出顯示信息及各種控制信息。2.軟件系統(tǒng)2.1軟件流程圖2.2監(jiān)控程序2.2OSIntSendSignal中斷中給指定任務(wù)發(fā)送信號,使指定任務(wù)就緒OSSendSignal任務(wù)中給指定任務(wù)發(fā)送信號,使指定任務(wù)就緒OSClearSignal去除指定任務(wù)信號,使指定任務(wù)休眠OSIntExit中斷退出處理函數(shù),在此進行中斷后的任務(wù)切換OSSched非中斷的任務(wù)切換函數(shù)OSTimeTick系統(tǒng)時鐘處理函數(shù),處理各個任務(wù)的延時OSWait系統(tǒng)等待函數(shù),任務(wù)調(diào)用此函數(shù)可以等待一定時間或信號2.2OSQCreate初始化消息隊列OSQPend等待消息隊列中的消息OSQAccept無等待從消息隊列中取得消息OSQIntPost中斷中FIFO方式發(fā)送消息OSQIntPostFront中斷中LIFO方式發(fā)送消息OSQPostFIFO方式發(fā)送消息OSQPostFrontLIFO方式發(fā)送消息OSQNMsgs取得消息隊列中消息數(shù)OSQSize取得消息隊列總?cè)萘縊SQFlush清空隊列2.2OSSemCreate初始化消息隊列OSSemPend等待一個信號量OSSemAccept無等待請求信號量OSSemIntPost中斷中發(fā)送一個信號量OSSemPost發(fā)送一個信號量OSSemQuery查詢信號量OS_CPU_C.COSIdle優(yōu)先級最低的任務(wù)OSStartSmallRTOS51初始化函數(shù),調(diào)用此函數(shù)后多任務(wù)開始運行,首先執(zhí)ID為0的任務(wù)OSTickISR系統(tǒng)時鐘中斷效勞函數(shù)OS_CPU_A.ASMLoadCtx任務(wù)環(huán)境恢復(fù)函數(shù)OSCtxSw任務(wù)主動放棄CPU環(huán)境保存函數(shù)C_OSCtxSw堆棧處理函數(shù)OSIntCtxSw中斷使任務(wù)放棄CPU環(huán)境保存函數(shù)2.2KeyInput鍵盤輸入效勞任務(wù)2.3子程序2.3#include"config.h"uint8xdataDS1302GetData[7];//秒、分、時、日、月、星期、年uint8xdataDS1302Temp0[9]={"23-59-50"};//秒、分、時uint8xdataDS1302Temp1[11]={"2012-01-01"};//年、月、日uint8xdataDS1302Week[4]={"Mon"};//星期voidDS1302WriteByte(uint8Data);uint8DS1302ReatByte();voidDS1302Write(uint8Addr,uint8Data);uint8DS1302Read(uint8Addr);uint8GetTime();voidDS1302Time();voidWriteTime(uint8Num,uint8Tdat);voidDS1302Init();2.3#include"config.h"voidDelay1602US();/*延時*/voidLCD1602SendComm(uint8Command);/*液晶顯示屏寫命令*/voidLCD1602SendData(uint8Data);/*液晶顯示屏寫數(shù)據(jù)*/voidLCD1602DispStr(uint8x,uint8y,char*Data);/*在lcd指定位置顯示一個字符串*/voidLCD1602Disp(uint8x,uint8y,charStr);/*在lcd指定位置顯示一個字符串*/voidLCD1602Clr(uint8y);/*去除lcd的指定行*/voidLCD1602Init(void);/*lcd初始化*/voidLCD1602LoadC(uint8Addr,uint8*Data,uint8NChar);/*從lcd指定地址處寫多個字節(jié)數(shù)據(jù)*/2.4主程序main.c#include"config.h"sbitled=P2^0;sbitSwitchOn=P2^1;uint8Flag0=0;/*時間閃爍標志*/uint8Flag1=0;/*時間閃爍暫存標志*/uint8Flag2=0;/*顯示數(shù)據(jù)標志*/uint8Flag3=0;/*鬧鐘暫存標志*/uint8Flag4=0;/*鬧鐘閃爍標志*/uint8Flag6=0;/*自定義開關(guān)屏閃爍標志*/uint8Flag7=0;/*自定義開關(guān)屏閃爍標志*/bitFlag5=0;/*秒表顯示標志*/bitFlag8=0;/*日期顯示標志*/bitAlarmSwitch0;/*鬧鐘開標志*/bitAlarmSwitch1;/*鬧鐘關(guān)標志*/bitFlag9=0;/*自動校時標志*/bitFlag10=0;/*自動校時標志*/bitFlag11=0;/*自定義開關(guān)屏標志*/bitFlag12=0;/*自定義開關(guān)屏標志*/uint8Ahour,Amin;/*鬧鐘變量*/uint8Shour,Smin;/*自定義開屏變量*/uint8Ehour,Emin=1;/*自定義關(guān)屏變量*/uint8Day1;/*自定義校時變量*/uint16Sec;/*秒表變量*/uint8xdataTemp3[]={"00-00"};/*鬧鐘數(shù)據(jù)顯示變量*/uint8xdataTemp4[]={"00-00"};/*秒表數(shù)據(jù)顯示變量*/uint8xdataTemp5[]={"00-00"};/*自定義開屏數(shù)據(jù)顯示變量*/uint8xdataTemp6[]={"00-00"};/*自定義關(guān)屏數(shù)據(jù)顯示變量*/uint8codeTemp1[]={31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};/*閏年月份天數(shù)*/uint8codeTemp2[]={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};/*平年月份天數(shù)*/voidmain(){ TMOD=0x11; ET0=1; ET1=1;TR0=1; TH1=(65536-20000)/256; TL1=(65536-20000)%256; LCD1602Init(); DS1302Init(); OSStart();}voidTaskA();/*按鍵掃描并查找高優(yōu)先級任務(wù)*/voidTaskB();/*時間按鍵處理任務(wù)*/voidTaskC();/*日期按鍵處理任務(wù)*/voidTaskD();/*鬧鐘按鍵處理任務(wù)*/voidTaskE();/*秒表按鍵處理任務(wù)*/voidTaskF();/*自定義開關(guān)屏按鍵處理任務(wù)*/voidTaskG();/*液晶掃描及顯示處理任務(wù)*/voidTaskH();/*蜂鳴器處理任務(wù)*/voidTime1()interrupt3/*定時10毫秒*、{ TH1=(65536-20000)/256; TL1=(65536-20000)%256; if(++Sec>=10000) { Sec=0; } Temp4[4]=Sec%10+0x30; Temp4[3]=Sec/10%10+0x30; Temp4[1]=Sec/100%10+0x30; Temp4[0]=Sec/1000%10+0x30; //OSLCD1602DispStr(6,2,Temp4);}voidAlarm();/*鬧鐘顯示計時*、{ Temp3[4]=Amin%10+0x30; Temp3[3]=Amin/10+0x30; Temp3[1]=Ahour%10+0x30; Temp3[0]=Ahour/10+0x30;}voidFlash()/*時間位標志*/{ switch(Flag0) { case1:OSLCD1602DispStr(8,1,"");break; case2:OSLCD1602DispStr(5,1,"");break; case3:OSLCD1602DispStr(13,1,"");break; case4:OSLCD1602DispStr(10,1,"");break; case5:OSLCD1602DispStr(7,1,"");break; case6:OSLCD1602DispStr(2,1,"");break; default:break; }}voidAlarmFlash()/*鬧鐘閃爍*/{ switch(Flag4) { case1:OSLCD1602DispStr(9,1,"");break; case2:OSLCD1602DispStr(6,1,"");break; default:break; }}voidSwitchFlash()/*自定義開關(guān)屏*/{ switch(Flag7) { case1:OSLCD1602DispStr(9,1,"");break; case2:OSLCD1602DispStr(6,1,"");break; case3:OSLCD1602DispStr(9,2,"");break; case4:OSLCD1602DispStr(6,2,"");break; default:break; }}voidTimeCompare()/*時間與鬧鐘時間及自定義開關(guān)屏時間比擬*/{ if((DS1302GetData[2]==Shour)&&(DS1302GetData[1]==Smin)&&Flag11) { led=1; Flag11=0; OSLCD1602Clr(1); OSLCD1602Clr(2); OSLCD1602DispStr(2,1,"YuLilingshikeshuichong"); } if((DS1302GetData[2]==Ehour)&&(DS1302GetData[1]==Emin)&&Flag12) { led=0; Flag12=0; OSLCD1602Clr(1); OSLCD1602Clr(2); } if((DS1302GetData[2]==Ahour)&&(DS1302GetData[1]==Amin)&&AlarmSwitch0) { AlarmSwitch1=1; Flag9=1; } else { AlarmSwitch1=0; SwitchOn=1; } if(((DS1302GetData[1]-Amin)%5==0)&&AlarmSwitch0&&Flag9) { AlarmSwitch1=1; } if(!AlarmSwitch0) { Flag9=0; } if((DS1302GetData[2]==23)&&(DS1302GetData[1]==59)&&(DS1302GetData[0]==59)&&Flag10) { DS1302GetData[0]=DS1302GetData[0]-1; //時間校準 WriteTime(0,DS1302GetData[0]); Flag10=0; } if(DS1302GetData[3]!=Day1) { Flag10=1; } Day1=DS1302GetData[3];}四、電路仿真及仿真結(jié)果分析1.仿真電路圖2.仿真過程及結(jié)果分析將生成的HEX文件加載至單片機中，然后啟動仿真。由于對液晶顯示屏進行仿真要進行忙狀態(tài)檢測，但該仿真軟件無該檢測機制，所以需對程序進行相應(yīng)修改，然后即可看見仿真結(jié)果。五、測試方案與測試結(jié)果連接計算機并下載相應(yīng)程序，進行實際的硬件功能