984724291《通信技術(shù)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)》基于單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)

1、 設(shè)計(jì)類型： 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字鐘 系 別： 電子信息與電氣工程 年級(jí)專業(yè)： 07通信（2）班 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 2010 年 6 月 30 日通信技術(shù)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)3課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3一.前言41單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)：42.單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：4二硬件設(shè)計(jì)51.80c51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：52.80c51單片機(jī)的引腳功能：53. 應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):9三軟件設(shè)計(jì)91.應(yīng)用系統(tǒng)仿真軟件keil c51介紹：92.該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能：103.可調(diào)數(shù)字鐘軟件程序設(shè)計(jì)如下：10四系統(tǒng)調(diào)試131.檢查硬件連接：132.檢查軟件系統(tǒng)：133. 測(cè)試結(jié)果：13通信技術(shù)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)14課程

2、設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)14通信技術(shù)創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的數(shù)字鐘設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)類型應(yīng)用型導(dǎo)師姓名高先和主要內(nèi)容及目標(biāo)通過(guò)與p1.0端口相聯(lián)的5個(gè)位鍵盤實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒表的調(diào)節(jié)；并且通過(guò)位鍵盤實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的暫停和工作狀態(tài)。具有的設(shè)計(jì)條件應(yīng)用p r o t e s軟件實(shí)現(xiàn)該數(shù)字鐘的仿真。計(jì)劃學(xué)生數(shù)及任務(wù)個(gè) 人 完 成。計(jì)劃設(shè)計(jì)進(jìn)程在課程教學(xué)結(jié)束前兩周。參考文獻(xiàn)單片機(jī)實(shí)用原理與應(yīng)用設(shè)計(jì) 張毅剛 彭喜緣 電子工業(yè).2008.4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基于c語(yǔ)言編程 余永權(quán) 電子工業(yè) 北京.2004.8一.前言1單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)：?jiǎn)纹瑱C(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到

3、一個(gè)芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。mcs-51單片機(jī)是美國(guó)intel公司于1980年推出的產(chǎn)品，與mcs- 48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá)111條，mcs-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，mcs-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與msc-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。2.單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：?jiǎn)纹瑱C(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分為如下幾個(gè)范疇： 一、在智能儀器儀表的應(yīng)用：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有體積小、功耗低、控制

4、功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 二、在家用電器中的應(yīng)用：可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。三、在工業(yè)控制中的應(yīng)用：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理

5、，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。四、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用：現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 五、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用：?jiǎn)纹瑱C(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空等領(lǐng)域都有著十分廣

6、泛的用途。二硬件設(shè)計(jì)1.80c51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖2-1為80c51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖：80c51 芯片內(nèi)部集成了 cpu、ram、rom、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和i/o口等各功能部件，并由內(nèi)部總線把這些不見(jiàn)連接在一起。80c51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：(1) 一個(gè)8位cpu；(2) 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；(3) 4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內(nèi)有無(wú)rom）；(4) 128b內(nèi)ram；(5) 可尋址64kb的外rom和外ram控制電路；(6) 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；(7) 21個(gè)特許功能寄存器；(8) 4個(gè)8位并行i/o口，共

7、32條可編程i/o端線；(9) 一個(gè)可編程全雙工串行口；(10) 5個(gè)中斷源，可設(shè)置成2個(gè)優(yōu)先級(jí)。 圖212.80c51單片機(jī)的引腳功能：80c51單片機(jī)一般采用雙列直插dip封裝，共40個(gè)引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號(hào)圖。40個(gè)引腳大致可分為4類：電源、時(shí)鐘、控制和i/o引腳。1.電源 (1)vcc芯片電源，接+； (2)vss接地端。2.時(shí)鐘 xtal1、xtal2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)外接石英晶體。3.控制線 控制線共有4根，其中3根是復(fù)用線。所謂復(fù)用線是指具有兩種功能，正常使用時(shí)是一種功能，在某種條件下是另一種功能。 (1)ale/pro

8、g地址鎖存允許/片內(nèi)eprom編程脈沖。 ale功能：用來(lái)鎖存p0口送出的低8位地址。 80c51在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器（包括并行擴(kuò)展i/o口）時(shí)，p0口用于分時(shí)傳送低8位地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，且均為二進(jìn)制數(shù)。那么如何區(qū)分是低8位地址還是8位數(shù)據(jù)信號(hào)呢？當(dāng)ale信號(hào)有效時(shí)，p0口傳送的是低8位地址信號(hào)；ale信號(hào)無(wú)效時(shí)，p0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號(hào)。在ale信號(hào)的下降沿，鎖定p0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號(hào)。 需要指出的是，當(dāng)cpu不執(zhí)行訪問(wèn)外ram指令（movx）時(shí)，ale以時(shí)鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸出，因此ale信號(hào)也可作為外部芯片clk時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng)cpu執(zhí)行movx指令時(shí)，al

9、e將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。 ale端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門電路。 prog功能：片內(nèi)有eprom的芯片，在eprom編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 (2)psen外rom讀選通信號(hào)。 80c51讀外rom時(shí)，沒(méi)個(gè)機(jī)器周期內(nèi)psen兩次有效輸出。psen可作為外rom芯片輸出允許oe的選通信號(hào)。在讀內(nèi)rom或讀外ram時(shí)，psen無(wú)效。 psen可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門電路。 (3) rst/vpd復(fù)位/備用電源。 正常工作時(shí)，rst（reset）端為復(fù)位信號(hào)輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，80c51芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開(kāi)始，cpu從0000h開(kāi)始執(zhí)行指令。 vp

10、d功能：在vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由vpd向片內(nèi)供電，以保持片內(nèi)ram中的數(shù)據(jù)不丟失。 (4) ea/vpp 內(nèi)外rom選擇/片內(nèi)eprom編程電源。 ea功能：正常工作時(shí)，ea為內(nèi)外rom選擇端。80c51單片機(jī)rom尋址范圍為64kb，其中4kb在片內(nèi)，60kb在片外（80c31芯片無(wú)內(nèi)rom，全部在片外）。當(dāng)ea保持高電平時(shí)，先訪問(wèn)內(nèi)rom，但當(dāng)pc（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)4kb（0fffh）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外rom中的程序。當(dāng)ea保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外rom，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)rom。對(duì)80c31芯片，片內(nèi)無(wú)rom，因此ea必須接地。 vpp功能：片內(nèi)有eprom的芯片，

11、在eprom編程期間，此引腳用于施加編程電源vpp。 對(duì)4個(gè)控制引腳，應(yīng)熟記起第一功能，了解其第二功能。 嚴(yán)格來(lái)講，80c51的控制線還應(yīng)該包括p3口的第二功能。4. i/o引腳 80c51共有4個(gè)8位并行i/o端口,共32個(gè)引腳 (1)p0口8位雙向i/o口。 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p0口可用作雙向i/o口。 在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p0口可用于分時(shí)傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(hào)(數(shù)據(jù)總線)。位結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。p0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl門。 vcc地址/數(shù)據(jù)控制鎖存器p0.xdcpqqmuxv1v2p0.x引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器

12、內(nèi)部總線讀引腳&1圖2-4 p0口位結(jié)構(gòu)(2) p1口8位準(zhǔn)雙向i/o口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。位結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。 p1口能驅(qū)動(dòng)為4個(gè)lsttl門。vcc鎖存器p1.xdcpqqp1.x引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線讀引腳內(nèi)部上拉電阻圖 2-5 p1口位結(jié)構(gòu) (3) p2口8位準(zhǔn)雙向i/o口。在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p2口可用作雙向i/o口。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。p2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl門。p2口的位結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，引腳上拉電阻同p1口。在結(jié)構(gòu)上，p2口比p1口多一個(gè)輸出

13、控制部分。鎖存器p2.xdcpqq讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線讀引腳vccp2.x引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制mux圖 2-6 p2口位結(jié)構(gòu) (4) p3口8位準(zhǔn)雙向i/o口。可作一般i/o口用,同時(shí)p3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)(屬控制總線)。p3口驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)lsttl門。 圖 2-7 p3口位結(jié)構(gòu)p3口第二功能如下: p3.0rxd:串行口輸入端; p3.1txd:串行口輸出端; p3.2int0:外部中斷0請(qǐng)求輸入端; p3.3int1:外部中斷1請(qǐng)求輸入端 p3.4t0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端; p3.5t1:定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端; p3.6w

14、r:外ram寫(xiě)選通信號(hào)輸出端; p3.7rd:外ram讀選通信號(hào)輸出端。 上述4個(gè)i/o口,各有各的用途。 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), 4個(gè)i/o口都可作為雙向i/o口用。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時(shí), p0口專用于分時(shí)傳送低8位地址信號(hào)和8位數(shù)據(jù)信號(hào),p2口專用于傳送高8位地址信號(hào)。p3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的i/o口是p1口和一部分未用作第二功能的p3口端線。3. 應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):在這其中用到：5個(gè)位鍵盤,一個(gè)c51單片機(jī)，一個(gè)共陽(yáng)極的6位的數(shù)碼管。相應(yīng)的仿真圖如下：三軟件設(shè)計(jì)1.應(yīng)用系統(tǒng)仿真軟件keil c51介紹：keil

15、c51 mvision2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是keisoftwre，lnc/keilelektronikgmbh開(kāi)發(fā)的基于80c51內(nèi)核的微處理器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)以多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標(biāo)代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開(kāi)發(fā)流和。尤其c編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率性達(dá)到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項(xiàng)。keilc51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點(diǎn)： （1）mvision2 for windowstm：是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的z1環(huán)境中。 （2）c51國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化c交叉編譯器

16、：從c源代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。 （3）a51宏匯編器：從80c51匯編冤代碼產(chǎn)生可重定位的口標(biāo)模塊。 （4）bl51連接/定位器：組合由c51和a51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊。 （5）lib51庫(kù)管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫(kù)文件。 （6）oh51目標(biāo)文件至hex格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成intelhex文件。 （7） rtx-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)口的設(shè)計(jì)。 這個(gè)工具套件足為專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得80c51微控制器的部分應(yīng)用。2.該設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能：由上述硬件仿真圖可知：與p1.0端口相聯(lián)的

17、5個(gè)位鍵盤分別實(shí)現(xiàn)的功能如下（分別稱為key1、key2、key3、key4、key5）：1.當(dāng)按下key1鍵時(shí)，數(shù)字鐘進(jìn)入暫停狀態(tài)，就可以完成下述的調(diào)節(jié)功能；2. key2、key3、key4分別是調(diào)節(jié)時(shí)、分、秒表的精度；3. 按下key5鍵時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，完成了基本功能。3.可調(diào)數(shù)字鐘軟件程序設(shè)計(jì)如下：#includesbitkey1=p10;sbitkey2=p11;sbitkey3=p12;sbitkey4=p13;sbitkey5=p14;unsignedcharcount=0;unsignedcharhour=12,minute=24,second=0;unsignedcha

18、rnum11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x7f;* 延時(shí)程序*voiddelay(unsignedint delaytime)while(delaytime-);* 數(shù)碼管顯示程序*void display()p3=0x01;delay(5);p2=numhour/10;delay(200);p3=0x02;delay(5);p2=numhour%10;delay(200);p3=0x02;delay(5);p2=num10;delay(200);p3=0x04;delay(5);p2=numminute/10;del

19、ay(200);p3=0x08;delay(5);p2=numminute%10;delay(200);p3=0x08;delay(5);p2=num10;delay(200);p3=0x10;delay(5);p2=numsecond/10;delay(200);p3=0x20;delay(5);p2=numsecond%10;delay(200);* 定時(shí)中斷程序*voidt0init(void)tmod=0x10;th1=(65536-50000)/256;tl1=(65536-50000)%256;tr1=1;et1=1;ea=1;voidt0int(void)interrupt3th1=(65536-50000)/256;tl1=(65536-50000)%256;count+;if(count=20)count=0;second+;if(second=60)second=0;minute=minute+1;if(minute=60)minute=0