基于單片機(jī)的電腦鐘的設(shè)計(jì)

1、課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)說(shuō)說(shuō)明明書書 名稱 基于單片機(jī)的電腦鐘的設(shè)計(jì) 2011 年 6 月 13 日至 2011 年 6 月 19 日共 1 周 院 系 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 系主任 教研室主任 指導(dǎo)教師 目錄目錄 目錄.2 第一章 緒論.3 1.1 AT89C51 的單片機(jī)結(jié)構(gòu)及原理.3 1.2 WAVE 的簡(jiǎn)單介紹.6 1.3 PROTUES 簡(jiǎn)介.7 1.3.1 工作界面.8 1.3.2 Protues 基本操作.8 第二章 電腦鐘硬件設(shè)計(jì).9 2.1 基本原理如下.9 2.2 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法.9 2.3 原理圖.10 2.3.元器清單.11 第三章 軟件設(shè)計(jì).12 3.1 設(shè)計(jì)流程圖

2、.12 3.2 設(shè)計(jì)程序.12 3.3 程序的調(diào)試過(guò)程.17 第四章 實(shí)驗(yàn)心得.18 參考文獻(xiàn).19 第一章第一章 緒論緒論 本次實(shí)訓(xùn)使用的是 TA89C51 控制的，用 WAVE 軟件編程，用 protues 仿真的。 下面簡(jiǎn)單介紹各個(gè)軟件。 1.1 AT89C51 的單片機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 AT89C51 單片機(jī)引腳圖如下： 1-1 AT89C51 引腳圖 MCS-51 單片機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，其各引腳功能 如下： VCC：+5V 電源。 VSS：接地。 RST：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即為 有效，用完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。 XTAL

3、1 和 XTAL2：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用 于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 振蕩器特性: XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出

4、。該反向放大器可以配置為 片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外 部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 七段數(shù)碼管介紹 1-2 七段數(shù)碼管 1-3七段數(shù)碼管引腳圖 數(shù)碼管使用條件： a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決 定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA） ；動(dòng)態(tài)：平均電 流 4-5mA 峰值電流 100mA 上面這個(gè)只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰 極的是一樣的，4 位數(shù)

5、碼管引腳圖請(qǐng)?jiān)诒菊舅阉魑乙蔡峁┝藬?shù)碼管 使用注意事項(xiàng)說(shuō)明： （）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （）焊接溫度：度；焊接時(shí)間： （）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來(lái)。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配 置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外 部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 1.2 WAVE 的簡(jiǎn)單介紹 編輯、編譯、下載、調(diào)試全部集中在一個(gè)環(huán)境下。 多種仿真器，多類 CPU 仿真全部集成在一個(gè)環(huán)境

6、下?？煞抡?51 系列，196 系列，PIC 系列，飛利蒲公司的 552、LPC764、DALLAS320，華邦 438 等 51 增強(qiáng)型 CPU。為了跟上 形勢(shì)，現(xiàn)在很多工程師需要面對(duì)和掌握不同和項(xiàng)目管理器、編輯器、編譯 器。他們由 不同的廠家開(kāi)發(fā)，相互不兼容，使用不同的界面。學(xué)習(xí)使用都很吃力。偉 福 WINDOWS 調(diào)試軟件為您提供了一個(gè)全集成環(huán)境，統(tǒng)一的界面，包含一個(gè)項(xiàng)目管理器， 一個(gè)功能 強(qiáng)大的編輯器，匯編 Make、Build 和調(diào)試工具并提供一個(gè)與第三方編譯器 的接口。 1.3 Protues 簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真

7、軟件。它 運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路， 該軟件的特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電 路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232 動(dòng)態(tài) 仿真、I2C 調(diào)試器、SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器， 如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前 支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、8051 系列、AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試 功能。在硬

8、件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀 察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這 些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟 件。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分 析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。本章介紹 Proteus ISIS 軟件的工作環(huán)境 和一些基本操作。 1.3.1 工作界面 1.3-1 Protues 工作界面 1.3.2 Protues 基本操作 包括以下幾個(gè) 1.對(duì)圖形編輯窗口的操作 2.對(duì)預(yù)覽窗口的操作 3 對(duì).對(duì)象選擇器窗口的操作 第二章第二

9、章 電腦鐘硬件設(shè)計(jì)電腦鐘硬件設(shè)計(jì) 2.1 基本原理如下 軟時(shí)鐘是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它的處理過(guò)程如下： 首先設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)方式，對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)形 成基準(zhǔn)時(shí)間，然后用另一個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器或軟件計(jì)數(shù)的方法對(duì)基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)形 成秒，秒計(jì) 60 次形成分，分計(jì) 60 次形成小時(shí)，小時(shí)計(jì) 24 次則計(jì)滿一天。然后 通過(guò)數(shù)碼管把它們的內(nèi)容在相應(yīng)位置顯示出來(lái)即可。 數(shù)碼管顯示一般采用動(dòng)態(tài)顯示方式。動(dòng)態(tài)顯示方法線路相對(duì)簡(jiǎn)單，但需動(dòng) 態(tài)掃描，掃描頻率要大于人眼視覺(jué)暫留頻率，信息看起來(lái)才穩(wěn)定。譯碼方式可 分為軟件譯碼和硬件譯碼，軟件譯碼通過(guò)譯碼程序查得顯示信息的字段碼；硬

10、 件譯碼通過(guò)硬件譯碼器得到顯示信息的字段碼，實(shí)際中通常采用軟件譯碼。 在具體處理時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)器采用中斷方式工作，對(duì)時(shí)鐘的形成在中斷服 務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)。在主程序中只需對(duì)定時(shí)器計(jì)數(shù)器初始化、調(diào)用顯示子程序和控 制子程序。另外，為了使用方便，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的按鍵，可以通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)、 分的調(diào)整，這樣在主程序中就加入了鍵盤設(shè)置子程序。 時(shí)制式為 24 小時(shí)制。 1 采用 LED 數(shù)碼管顯示時(shí)、分，秒采用數(shù)字顯示。 2 具有方便的時(shí)間調(diào)校功能。 3 計(jì)時(shí)穩(wěn)定度高，可精確校正計(jì)時(shí)精度。 2.2 實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法 利用 C51 系列單片機(jī)的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。 計(jì)數(shù)初值計(jì)算: 把定

11、時(shí)器設(shè)為工作方式 1，定時(shí)時(shí)間為 50ms，則計(jì)數(shù)溢出 20 次即得時(shí)鐘計(jì) 時(shí)最小單位秒， 使用 T0，方式 1，50ms 定時(shí)，fosc=12MHz。 則初值 X 滿足（216-X）1/12MHz12s =50000s XB0H (2) 采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì),計(jì)滿 20 次為秒計(jì)時(shí)（1 秒） ； (3) 從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)是通過(guò)累加和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn) 電腦鐘的 protues 原理圖如下 2.3 原理圖 對(duì)原理圖的分析 實(shí)訓(xùn)使用 At89C51 控制，其中使用 p2 做輸出，p3 口做控制信號(hào)，使用外 部中斷 1 作調(diào)節(jié)小時(shí)，外部中斷 0 作調(diào)節(jié)分鐘，定時(shí)

12、器 1 在計(jì)數(shù)模式作調(diào)節(jié)秒， 定時(shí)器 1 在定時(shí)模式用于計(jì)數(shù)，而 p0.0 做總控開(kāi)關(guān)的入口。 其中黃燈顯示是否在調(diào)節(jié)狀態(tài)，當(dāng)亮?xí)r為可調(diào)，當(dāng)滅時(shí)不可調(diào)。 2.3.元器清單 單 片機(jī) TA89C51 1 個(gè) 按 鍵 BUTTON 1 個(gè) 電 阻 RES 500/8 個(gè) 10K/5 個(gè) 電 容 CAP 22UF/2 個(gè) 33pF/1 個(gè) 晶 振 CRYSTAL 1 個(gè) LED 數(shù)碼管 7SEG-MPX8-CA- BLUE（CA：共陽(yáng)，CC： 共陰） 1 個(gè) 地 GRAND 電 源 POWER 第三章第三章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)流程圖 初始化 鍵盤檢測(cè) 數(shù)據(jù)調(diào)整十進(jìn)制并送 緩沖區(qū) 顯示 開(kāi)

13、始 T0 中斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 1s? 數(shù)據(jù)調(diào)整 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 返回 3-1 主流程圖 3-2 T0 中斷程序流程圖 3.2 設(shè)計(jì)程序 org 0000h ljmp main org 0003h ljmp shi org 000bh ljmp jishi org 0013h ljmp fen org 001bh ljmp miao org 0030h main:mov tmod ,#61h mov r4,#20 mov Th1,#255 mov tl1,#255 mov th0, #3ch mov tl0,#0b0h clr ex0 clr ex1 setb et0 clr et1 setb ea se

14、tb tr0 setb tr1 setb it0 setb it1 mov r0,#00h mov R1,#00h mov R5,#00h setb p0.1 fanhui:mov dptr,#tab 顯示模塊 mov a,r0 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p2, a mov p1,#02h lcall delay mov p2,#0ffh mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a mov P1,#01h lcall delay mov p2,#0ffh mov P1,#04h mov p2, #0bfh lcall delay m

15、ov p2,#0ffh mov a,r1 mov b,#10 div ab mov p1,#10h movc a,a+dptr mov p2, a lcall delay mov p2,#0ffh mov p1,#08h mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a lcall delay mov p2,#0ffh mov p1,#20h mov p2,#0bfh lcall delay mov p2,#0ffh jnb p0.0,zk mov p1,#80h mov a,r5 mov b,#10 div ab movc a,a+dptr mov p2, a lcall del

16、ay mov p2,#0ffh mov p1,#40h mov a,b movc a,a+dptr mov p2,a lcall delay mov p2,#0ffh jnb p0.0,zk ljmp fanhui zk: cpl et1 cpl ex0 cpl ex1 cpl et0 cpl p0.1 ljmp fanhui jishi:mov th0,#3ch 定時(shí)自加程序 mov tl0,#0b0h djnz r4,loop mov r4,#20 inc r0 cjne r0,#60 ,loop mov r0,#00h inc r1 cjne r1,#60, loop mov r1,#0

17、0h inc r5 cjne r5,#24,loop mov r5,#00h loop:reti delay:mov r2,#10 zj:mov r3,20 延時(shí)程序 djnz r3,$ djnz r2,zj ret ret org 0200h 按鍵調(diào)節(jié)程序 miao:clr ea inc r0 setb ea reti fen:clr ea inc r1 setb ea reti shi:clr ea inc r5 setb ea reti org 0300h tab:db 0c0h,0f9h,0a4h, 0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h end 3.3 程序的調(diào)試

18、過(guò)程 在 PROTEUS 中設(shè)計(jì)硬件 PROTEUS 軟件使用過(guò)程如下： 1）選擇元器件 2）放置元器件 3）連線 4）添加程序 5）運(yùn)行仿真 2、在 WAVE 中編寫程序，編譯、連接形成 HEX 文件。 3、在 PROTEUS 中把 HEX 文件加載到單片機(jī)芯片上。即 protues 原理圖中。 4、運(yùn)行仿真看結(jié)果。 第四章第四章 實(shí)驗(yàn)心得實(shí)驗(yàn)心得 經(jīng)過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)對(duì)于書本上很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用， 有很多知識(shí)還要我去學(xué)習(xí)。還有通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)我還學(xué)會(huì)了 PROTEUS 軟件的用法。通過(guò) PROTEUS 軟件仿真可以形象的反應(yīng)自己編程 的效果，為本次設(shè)計(jì)提供不少幫助。本次的課程設(shè)

19、計(jì)，我從中學(xué)到了一 些很重要的東西： 1.如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換化，將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。 2.如果編寫較復(fù)雜的程序，最好將其分為若干模塊，從簡(jiǎn)單程序入手 將不同功能逐個(gè)實(shí)現(xiàn)。 此次的的電子時(shí)鐘設(shè)計(jì)給我奠定了一個(gè)實(shí)踐基礎(chǔ)。在本次的設(shè)計(jì)中， 非常感謝老師的指導(dǎo)，在老師的講解下，我成功的解決了編程中的問(wèn)題。 也使我明白了編程也好，做事也罷，小小的細(xì)節(jié)馬虎不得，必須要認(rèn)認(rèn)真 真得做好一件事。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 李朝青主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù) 國(guó)防科技大學(xué)出版社 2005.1 2李法春主編.單片機(jī)原理及接口技術(shù)案例教程 機(jī)械工業(yè)出版社 2006.5 3王守中主編.51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門與

20、典型實(shí)例 人民郵電出版社 2007.8 4陸子明主編.單片機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用基礎(chǔ)教程 國(guó)防工業(yè)出版社 2005.1 5張迎新主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2009.1 tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I3