基于pic16f887單片機(jī)的數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　==</b></p><p><b>　　《PIC單片機(jī)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 010900616

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 2009級(jí)6班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　二○一二 年 5 月 4日</p><p>　　目 錄</p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)題目和要求……………………………………………3&

3、lt;/p><p>　　2.設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………3</p><p>　　3.硬件設(shè)計(jì)及說明…………………………………………………3</p><p>　　4.軟件設(shè)計(jì)及說明…………………………………………………5</p><p>　　5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證…………………………………………………………8</p>&

4、lt;p>　　6.實(shí)驗(yàn)小結(jié)…………………………………………………………9</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)題目和要求</b></p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)和目的</p><p>　　《PIC單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)及相近專業(yè)的一門重要的專業(yè)實(shí)踐課，本課程在《PIC 單片機(jī)》課程的基礎(chǔ)上，通過硬件設(shè)計(jì)與軟件編

5、程與調(diào)試的實(shí)踐，進(jìn)一步掌握PIC單片機(jī)的應(yīng)用方法，熟練PIC 單片機(jī)的C程序的編寫與調(diào)試，是畢業(yè)設(shè)計(jì)前的一次重要的實(shí)踐，為今后走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)具有完整功能、有一定工作量與一定難度的單片機(jī)應(yīng)用線路，并繪制能用于仿真的proteus 線路圖，編制相應(yīng)的單片機(jī)c 語言，分別在proteus仿真界面和

6、實(shí)物板上調(diào)試運(yùn)行正確。最后用實(shí)物進(jìn)行運(yùn)行演示，并寫出符合規(guī)范的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　利用PIC16F887單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)萬年歷，通過IIC通信將DS1307時(shí)鐘芯片中的時(shí)間用LCD液晶屏顯示。同時(shí)，該設(shè)計(jì)還兼具鬧鐘功能和溫度顯示功能，可以通過鍵盤設(shè)置當(dāng)前時(shí)間、日期、鬧鐘。</p><p&g

7、t;<b>　　硬件設(shè)計(jì)及說明</b></p><p><b>　　3.1硬件設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的預(yù)期功能，硬件必須要有最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊、時(shí)鐘模塊、鬧鈴模塊、溫度模塊、按鍵模塊等。根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)板資料，可以設(shè)計(jì)如下電路(proteus圖):</p><p><b>　

8、　3.2 最小系統(tǒng)</b></p><p>　　最小系統(tǒng)包括16F887單片機(jī)、復(fù)位模塊、4M外部晶振、排針等部件組成如下最基本電路，其中芯片供電的引腳略去。本課設(shè)板所用的單片機(jī)為PIC16F887，是877A 的升級(jí)，其主要參數(shù)與887A類似，但使用更為靈活、有的參數(shù)更為細(xì)化（如異步通信的波特率為雙字節(jié)），而價(jià)格比887A更低，887引腳與877A兼容.</p><p>　　

9、3.3 LCD顯示模塊</p><p>　　如圖所示，為了節(jié)省I/O口，采用4位接線法，RD口的低四位和LCD的高4位連接，RD7用于背光顯示(RD7=1)，RD4、RD5、RD6用于讀寫和使能控制.上電后要延時(shí)15ms 后，才能進(jìn)行初始。</p><p>　　3.4 時(shí)鐘和溫度模塊</p><p>　　選用始終芯片DS1307、溫度芯片TC74，皆通過IIC和單片

10、機(jī)通信，時(shí)鐘芯片帶備用3V電池，電阻RA4和RA5設(shè)置為數(shù)字電阻。DS1307 是實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它提供秒、分、時(shí)、日、月、、年和星期等數(shù)據(jù)，并能自動(dòng)計(jì)算閏年至2100年。通常時(shí)鐘芯片是要接備用電池，當(dāng)主電源掉電時(shí)，備用電源為DS1307 提供維持電源，此電源只供DS1307 使用，此時(shí)時(shí)鐘仍正常運(yùn)行，時(shí)鐘晶振是典型的32.768kHz。</p><p><b>　　3.5 鬧鈴模塊</b>&

11、lt;/p><p>　　鬧鈴模塊是一個(gè)簡單的喇叭通過放大器、限流電阻與16F887單片機(jī)連RC1接，通過單片機(jī)CCP2模塊產(chǎn)生PWM使喇叭響起。</p><p><b>　　3.6按鍵模塊</b></p><p>　　采用普通按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)間和鬧鐘的修改、設(shè)定，MODE鍵實(shí)現(xiàn)模式切換，SET實(shí)現(xiàn)位置的選擇，其他兩個(gè)按鍵是加減功能。按鍵可以采用電平中斷，

12、此時(shí)注意按下和放開都可能產(chǎn)生中斷，也可以采用查詢方式實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)及說明</b></p><p><b>　　4.1程序設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　初始化程序成功后，循環(huán)從時(shí)鐘芯片、TC74里面讀出數(shù)值并顯示，判斷時(shí)間是否為鬧鐘時(shí)間，同時(shí)通過查詢的方式判斷按鍵是否按下并進(jìn)行相應(yīng)的操作

13、。可以通過查詢的方式修改時(shí)間和鬧鐘，并且把鬧鐘的設(shè)定值顯示在LCD屏幕上。</p><p>　　4.2主函數(shù)流程圖和程序</p><p><b>　　4.3 顯示模塊</b></p><p>　　初始化模塊后，通過指令：</p><p>　　LCD_WRITE(LINEX+Y,COM);</p><

14、p>　　LCD_WRITE(STR,DAT);</p><p>　　實(shí)現(xiàn)LCD的寫和顯示，LINEX表示X行，Y表示X行的第Y個(gè)字符，STR代表字符的對(duì)應(yīng)碼值，COM表示寫指令，DAT表示寫數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.4時(shí)鐘和溫度模塊</p><p>　　始終和溫度模塊的實(shí)現(xiàn)首先要進(jìn)行正確的IIC初始化:</p><p>　　vo

15、id IIC_CSH()</p><p>　　時(shí)鐘程序要通過編寫和調(diào)用始終讀寫子程序?qū)崿F(xiàn)：</p><p>　　void write_DS1307(char addr,char data)</p><p>　　void READ_DS1307(char addr,char n)</p><p>　　從時(shí)鐘芯片讀出的是BCD碼，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換才可

16、以送入LCD顯示。</p><p>　　至于溫度模塊是比較簡單的，設(shè)置好好就只需要定時(shí)從里面讀數(shù)顯示即可。顯示溫度需要注意當(dāng)其值為負(fù)數(shù)時(shí)候需要進(jìn)行取補(bǔ)碼再顯示，同時(shí)顯示負(fù)號(hào)。</p><p><b>　　4.5鬧鈴模塊</b></p><p>　　MODE鍵可以進(jìn)行模式切換，當(dāng)M=1時(shí)是時(shí)間設(shè)置模式，當(dāng)M=2時(shí)是鬧鐘設(shè)置模式，為了確定主函數(shù)的循

17、環(huán)體是否需要從DS1307讀寫數(shù)，必須設(shè)置一個(gè)flag標(biāo)志位，當(dāng)M=1或0時(shí)，flag=0，執(zhí)行DS1307的讀和顯示；否則跳過，只進(jìn)行鬧鈴設(shè)置，確保設(shè)置鬧鈴時(shí)候屏幕的數(shù)不會(huì)一直變化。當(dāng)sect、hourt、mint與時(shí)鐘芯片匹配時(shí)候開PWM程序，按任意鍵退出鬧鐘。這段程序比較有技巧，稍不注意就會(huì)出錯(cuò)：</p><p>　　void clock()</p><p>　　{if(!mod|

18、|!set||!add||!miu)</p><p>　　{delaynms(30);</p><p>　　if(!mod||!set||!add||!miu);</p><p>　　CCP2CON=0b00000000;//關(guān)PWM模式,按任意鍵退出</p><p><b>　　}</b></p>&l

19、t;p>　　如上程序，比較時(shí)候要先比較秒，否則無法匹配，無法輸出PWM.</p><p><b>　　4.6按鍵模塊</b></p><p>　　采用查詢方式的按鍵模塊，要特別注意延時(shí)消抖和按鍵釋放檢測(cè)，M作為模式切換的標(biāo)志位，a作為位置確定位，add、miu實(shí)現(xiàn)加減。一下給出部分檢測(cè)消抖程序：</p><p>　　if(mod==0)

20、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　delaynms(30);//消抖</p><p>　　if(mod==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(!mod);//等待按鍵釋放</p><

21、p><b>　　M++;</b></p><p><b>　　if(M==3)</b></p><p>　　{ M=0;flag=0;f=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&l

22、t;p><b>　　}</b></p><p><b>　　5.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證</b></p><p>　　5.1proteus仿真驗(yàn)證</p><p>　　把寫好的程序進(jìn)行仿真，并不斷修改程序，最終程序基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。仿真結(jié)果如下：</p><p><b>　　5.2實(shí)驗(yàn)室調(diào)試&l

23、t;/b></p><p>　　用PIC16F887實(shí)驗(yàn)板，通過PIC3連接，進(jìn)行在線調(diào)試和脫機(jī)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問題。</p><p>　　問題一：無法顯示時(shí)間和溫度，IIC通信停止。</p><p>　　解決辦法：TC74仿真和實(shí)物的地址不一樣，只需把地址1001101改為1001000</p><p>　　問題二：按鍵調(diào)整時(shí)光標(biāo)沒有和仿真

24、一樣閃動(dòng)</p><p>　　解決辦法：由于程序刷新太快，人眼無法分辨，所以只需在按鍵后面加50ms的延時(shí)即可。</p><p>　　問題三：不能掉電保護(hù)，每次脫機(jī)或者復(fù)位都會(huì)進(jìn)行時(shí)鐘初始化</p><p>　　解決辦法：DS1307初始化前先進(jìn)行判斷秒的最高位是否為1，為1則進(jìn)行初始化</p><p>　　問題四：上電了喇叭就能會(huì)響<

25、/p><p>　　解決辦法：鬧鐘判斷程序修改如下</p><p>　　原程序:BCD(sect);</p><p>　　if(SW==(A[0]>>4)&&GW==(A[0]&0x0F))</p><p>　　BCD(mint);</p><p>　　if(SW==(A[1]>&g

26、t;4)&&GW==(A[1]&0x0F))</p><p>　　BCD(hourt);</p><p>　　if(SW==(A[2]>>4)&&GW==(A[2]&0x0F))</p><p>　　CCP2CON=0b00001100;//開PWM模式</p><p>　　修改后

27、：BCD(sect);</p><p>　　if(SW==(A[0]>>4)&&GW==(A[0]&0x0F))</p><p>　　{BCD(mint);</p><p>　　if(SW==(A[1]>>4)&&GW==(A[1]&0x0F))</p><p>　　{B

28、CD(hourt);</p><p>　　if(SW==(A[2]>>4)&&GW==(A[2]&0x0F))</p><p>　　CCP2CON=0b00001100;//開PWM模式</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　6.實(shí)驗(yàn)小結(jié)<

29、;/b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)，收獲頗多。通過本次課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)單片機(jī)的理解，提高了編程能力、動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，同時(shí)也多學(xué)了很多知識(shí)，補(bǔ)充了課內(nèi)沒有涉及的很多知識(shí)。數(shù)字時(shí)鐘的成功設(shè)計(jì)也激發(fā)了我對(duì)單片機(jī)的濃厚興趣，積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。認(rèn)真編寫程序和做好注釋與備份就是在節(jié)省時(shí)間，模塊換編程才比較簡單可靠，同時(shí)最終的結(jié)果要以實(shí)物的實(shí)際情況為準(zhǔn)。在編程和調(diào)試過程中遇到的很多問題

30、，培養(yǎng)了我細(xì)心、耐心、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木瘢m然，很多時(shí)候調(diào)試程序到深夜，但當(dāng)看到自己的成果一點(diǎn)一點(diǎn)出來的時(shí)候，成功的喜悅和滿足早已洗去了疲勞。</p><p><b>　　參考書目：</b></p><p>　　[1]《PIC16系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與PROTEUS仿真》 江和，北京航空航天大學(xué)出版社，2010 </p><p>　　[2]《福州大學(xué)P