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1、河北建筑工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目:_基于51單片機(jī)的電子數(shù)字鐘設(shè)計(jì) 院(系):_ 河北建筑工程學(xué)院電氣系 _ 專(zhuān)業(yè)班級(jí): xxxxx 學(xué)生姓名: xxx 學(xué) 號(hào): xxxx 指導(dǎo)老師: xxxxxxx 設(shè)計(jì)地點(diǎn):xxxxxxxx設(shè)計(jì)時(shí)間: 2011年8月22日-2010年9月9日電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)(電子數(shù)字鐘設(shè)計(jì))目錄第一章 設(shè)計(jì)背景、目的·····················
2、183;································(2)第二章 設(shè)計(jì)要求···············
3、83;············································(2)第三章 設(shè)計(jì)方案及原理···&
4、#183;·················································(
5、2)第四章 硬件驅(qū)動(dòng)電路················································
6、·······(4)1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路········································
7、3;···(4)2 系統(tǒng)主電路圖·············································
8、;······(6)第五章 軟件設(shè)計(jì)分析·········································
9、3;··············(7)1 總體框架及程序流程圖·································&
10、#183;··········(7)2 源程序代碼·····································
11、83;··············(9)第六章 心得體會(huì)·································
12、3;·························(12)第七章 參考文獻(xiàn)······················
13、3;····································(13)一、課程設(shè)計(jì)背景近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入,由于它具有功能強(qiáng),體積小,功耗低,價(jià)格便宜,工作可靠
14、,使用方便等特點(diǎn),因此特別適合于與控制有關(guān)的系統(tǒng),越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)控制,智能化儀器,儀表,數(shù)據(jù)采集,軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域,單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用,在根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu),以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合,以作完善。與此同時(shí),基于簡(jiǎn)單操作的單片機(jī)控制的各種功能的數(shù)字鐘相繼而生。關(guān)鍵字 : 單片機(jī) 時(shí)鐘設(shè)計(jì) MC-51課程設(shè)計(jì)目的1、綜合利用所學(xué)單片機(jī)知識(shí)完成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)并在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn),從而加深對(duì)單片機(jī)軟硬知識(shí)的理解,獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。2、學(xué)習(xí)89C51定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理及基本應(yīng)用。3、掌握多為數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方法。4、掌握Keil uVision2 IDE的使
15、用方法。(包括項(xiàng)目文件的建立,給項(xiàng)目添加程序文件,編譯、連接項(xiàng)目,形成目標(biāo)文件,運(yùn)行調(diào)試觀察結(jié)果,多文件的處理,仿真環(huán)境的設(shè)置)。5、掌握Keil C51的調(diào)試技巧。(包括如何設(shè)置和刪除斷點(diǎn),如何查看和修改寄存器的內(nèi)容,如何觀察和修改變量,如何觀察存儲(chǔ)器區(qū)域,并行口的使用,定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用,串行口的使用,外中斷的使用)。6、掌握PROTEUS軟件使用和調(diào)試過(guò)程。二、設(shè)計(jì)要求1、通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置時(shí)間,包括星期、時(shí)、分(采用增量鍵盤(pán))。2、七位共陰極LED數(shù)碼管顯示,星期-時(shí).分.秒()。3、具有整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。4可采用12h制或24h制。5具有斷電保護(hù)功能(可選)。三、設(shè)計(jì)方案及原理單片機(jī):MCS5
16、1是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱(chēng),這一系列單片機(jī)包括了好些品種,如8031,8051,8751,8032,8052,8752等,其中8051是最早最典型的產(chǎn)品,該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來(lái)的,所以人們習(xí)慣于用8051來(lái)稱(chēng)呼MCS51系列單片機(jī),而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī),所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱(chēng)。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司,所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī),當(dāng)然,功能或多或少有些改變,以滿足不同的需求,其中89C51就是這幾年在我國(guó)非常流行的單片機(jī),它是由美國(guó)ATMEL公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)
17、的。本設(shè)計(jì)使用89C5來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)思想:利用單片的T0定時(shí)器進(jìn)行50ms定時(shí)(20次即為1秒鐘),此時(shí)進(jìn)行時(shí)間的計(jì)算讓“秒”寄存單元加1。當(dāng)秒的十位加到6時(shí)則進(jìn)行“分”寄存單元的加1。當(dāng)分得十位寄存單元加到6時(shí)則清零,同時(shí)讓“時(shí)”寄存單元加1。當(dāng)時(shí)加到24(一天)時(shí)讓“星期”(星期從一起步,當(dāng)加到八時(shí)置一)。就這樣單片機(jī)就精確地實(shí)現(xiàn)了計(jì)時(shí)功能。為了方便調(diào)節(jié)時(shí)間和觀看時(shí)間(即人機(jī)交互部分),還得設(shè)計(jì)鍵盤(pán)調(diào)時(shí)和LED數(shù)碼管顯示兩大模塊。鍵盤(pán)調(diào)試電路:?jiǎn)纹瑱C(jī)接鍵盤(pán)分為獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)兩種。矩陣鍵盤(pán)是方便系統(tǒng)使用按鍵數(shù)目較多時(shí)而設(shè)計(jì)的,原理再次不再說(shuō)明;獨(dú)立鍵盤(pán)是將單片機(jī)的P口直接通過(guò)鍵盤(pán)接高或
18、低,單片機(jī)時(shí)時(shí)檢測(cè)按鍵狀態(tài)。本設(shè)計(jì)將單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四個(gè)I/O口直接接鍵盤(pán)到地,單片機(jī)掃描所接鍵盤(pán)的I/O口電位是否為低(若鍵盤(pán)按下則對(duì)應(yīng)的I/O口電位為低),四個(gè)I/O口定義為星期加、小時(shí)加、分鐘加和清零四種不同的功能,這樣就方便了我們對(duì)時(shí)間進(jìn)行控制。LED顯示電路:LED顯示器有兩中工作方式:靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管必須接一個(gè)8位鎖存器用來(lái)鎖存待顯示的字型碼。送入一次字型碼顯示自行一直保持,直到送入新字型碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少,顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜,成本較高。各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中持續(xù)得到顯示
19、信號(hào),與各數(shù)碼管接口的I/O口是專(zhuān)用的。動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起,由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來(lái),就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器,從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選,利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用,使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些,所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。各數(shù)碼管在顯示過(guò)程中輪流得到顯示信號(hào),與各數(shù)碼管接口的I/O口是共用的。該設(shè)計(jì)使用八個(gè)數(shù)碼管,分別顯示星期、時(shí)、分、秒。片選部分和數(shù)碼段顯示部分,分別接單片機(jī)管腳的P
20、2口和P0口,系統(tǒng)設(shè)計(jì)中分別將星期、時(shí)、分、秒的寄存單元送到P0口,再通過(guò)P2口控制片選將時(shí)間顯示出來(lái)。整點(diǎn)報(bào)時(shí):本設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)I/O口默認(rèn)輸出高電平的特性。當(dāng)整點(diǎn)時(shí)使單片機(jī)其中一個(gè)I/O口輸出低電平,這樣此I/O和其他I/O口之間就形成了電位差以方便驅(qū)動(dòng)喇叭報(bào)時(shí)。(本設(shè)計(jì)整點(diǎn)時(shí)是將P1.7置低電位,使其與P1.6口之間形成電位差,由于條件有限本設(shè)計(jì)使用發(fā)光二級(jí)管點(diǎn)亮功能代替了蜂鳴器的聲音)。四、硬件驅(qū)動(dòng)電路1、 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 1. VCC 運(yùn)行時(shí)加5V2. GND 接地3. XTAL1 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端4. XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端5. RST 復(fù)
21、位輸入,高電平有效,在晶振工作時(shí),在RST引腳上作用2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平,將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置SFT AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。6. EA/VPP 片外程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào)。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地),如果EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。7. ALE/PROG ALE是地址鎖存允許信號(hào),當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后,此腳不斷輸出正脈沖信號(hào)P口P1、P2、P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的8
22、位雙向I/O口。P0口沒(méi)有內(nèi)接上拉電阻。 單片機(jī)工作的運(yùn)行以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)以使得單片機(jī)有條不紊地一拍一拍的工作。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種:1內(nèi)部時(shí)鐘方式;2外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式:51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器,其輸入、輸出端為XTAL1和XTAL2。兩個(gè)引腳之間跨接石英晶體振蕩器和電容就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。電路如圖: 復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化操作,只需給單片機(jī)RST引腳加上大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位有兩種方式:1上電自動(dòng)復(fù)位;2按鈕復(fù)位。按鈕復(fù)位又可以分為:1按鍵電平復(fù)位;2按鍵脈沖復(fù)位。本設(shè)計(jì)中采用的是按鍵電平復(fù)位,當(dāng)按鍵按下時(shí)給R
23、ST腳一個(gè)高電平使得系統(tǒng)復(fù)位。電路如圖: GND。2、系統(tǒng)主要電路圖 五、軟件設(shè)計(jì)分析1、總體框架及程序流程圖89C51P1.7LED數(shù)碼管段碼調(diào)時(shí)電路振蕩電路片選整點(diǎn)報(bào)時(shí) 開(kāi)始 中斷1s到? Y秒加1 送顯示60s到?Y 秒清零分鐘加1送顯示 60分鐘到 Y 分鐘清零小時(shí)加1顯示 24小時(shí)到 Y小時(shí)清零星期加1 顯示清零周 顯示 7天到 Y 2.程序源代碼:ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ;定時(shí)器0中斷入口地址 LJMP INTT0 WEEK BIT P1.0 ;定義調(diào)星期鍵 HOURBIT P1.1 ;定義調(diào)時(shí)鍵MIN BIT P1.2 ;定義調(diào)分鍵QING B
24、IT P1.3 ;定義清零鍵MAIN: MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器0,工作模式1 MOV TH0,#03CH ;賦初值,定時(shí)50ms MOV TL0,#0B0H SETB EA ;開(kāi)中斷總開(kāi)關(guān)SETB ET0 ;定時(shí)器0中斷允許位 SETB TR0 ;開(kāi)啟定時(shí)器0 MOV R6,#0 ;計(jì)中斷次數(shù) MOV R5,#0 ;R5掃描按鍵的時(shí)間間隔 MOV 20H,#0 ;秒個(gè)位清零 MOV 21H,#0 ;秒十位清零 MOV 22H,#0 ;分個(gè)位清零 MOV 23H,#0 ;分十位清零 MOV 24H,#0 ;時(shí)個(gè)位清零 MOV 25H,#0 ;時(shí)十位清零MOV 26H,#1 ;星期位
25、清零 LJMP DISPLAY ;清零數(shù)據(jù)顯示;T0中斷子程序INTT0: CLR EA INC R6 ;中斷次數(shù)加一 INC R5 MOV TH0,#03CH MOV TL0,#0B0H ;重新賦初值 SETB EA RETIJIA_TIME: CJNE R6,#20,EXIT ;定時(shí)器中斷20次,1秒到 MOV R6,#0 SETB P1.7 ;關(guān)閉鬧鐘 INC 20H ;秒加一 MOV A,20H CJNE A,#10,EXIT ;如果秒個(gè)位等于10,清零 MOV 20H,#00H INC 21H ;秒 MOV A,21H CJNE A,#6,EXIT ;如果秒十位等于6,清零 MOV
26、21H,#00H MIAO1: INC 22H ; MIN: MOV A,22H CJNE A,#10,EXIT ;如果分個(gè)位等于10,清零 MOV 22H,#00H INC 23H MOV A,23H CJNE A,#6,EXIT ;如果分十位等于6,清零CLR P1.7 ;ssssss MOV 23H,#00H MIN1: INC 24H ; HOUR: MOV A,25H CJNE A,#2,LOOP ;如果時(shí)十位等于2,檢查時(shí)個(gè)位 MOV A,24H CJNE A,#4,EXIT ;如果時(shí)個(gè)位等于4,清零 MOV 24H,#00H ;清零時(shí)個(gè)位 MOV 25H,#00H ;清零時(shí)十位
27、HOUR1:INC 26HXINGQI:MOV A,26HCJNE A,#8,EXITMOV 26H,#1LJMP EXIT LOOP: MOV A,24H CJNE A,#10,EXIT ;如果時(shí)個(gè)位等于10,清零 MOV 24H,#00H INC 25H LJMP EXIT EXIT:MOV A,21HCJNE A,#1,DISPLAYSETB P1.7 LJMP DISPLAY ;加完畢跳轉(zhuǎn)到顯示DISPLAY: MOV DPTR,#TABLE MOV A,20H MOVC A,A+DPTR MOV P0,A SETB P2.7 LCALL DELAY CLR P2.7 ;顯示秒個(gè)位 M
28、OV A,21H MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.6LCALL DELAYCLR P2.6 ;顯示秒十位MOV A,22HADD A,#10MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.5LCALL DELAYCLR P2.5 ;顯示分個(gè)位MOV A,23HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.4LCALL DELAYCLR P2.4 ;顯示分十位MOV A,24HADD A,#10MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.3LCALL DELAYCLR P2.3 ;顯示時(shí)個(gè)位MOV A,25HMOVC A,A+DPTR
29、MOV P0,ASETB P2.2LCALL DELAYCLR P2.2 ;顯示時(shí)十位MOV A,#40HMOV P0,ASETB P2.1LCALL DELAYCLR P2.1 ;顯示"-"MOV A,26HMOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.0LCALL DELAYCLR P2.0;顯示星期CJNE R5,#4,KEY_SCAN ;當(dāng)R5到4時(shí),掃描按鍵MOV R5,#0KEY_SCAN:JNB WEEK,JIA_XINGQIJNB HOUR,JIA_HOURJNB MIN,JIA_MINJNB QINGQINGLINGLJMP JIA_TIME ;無(wú)鍵按下,跳至走時(shí)JIA_XINGQI:LCALL DELAY1;消抖延時(shí)JNB WEEK,JIA1JIA1:LJMP HOUR1JIA_HOUR:LCALL DELAY1;消抖延時(shí)JNB HOUR,JIA2;小時(shí)加1JIA2: LJMP MIN1 ;更新JIA_MIN:LCALL DELAY1;消抖延時(shí)JNB MIN,JIA3;分鐘加1JIA3: LJMP MIAO1 ;更新QINGLING:MOV 20H,#0 ;秒個(gè)位清零
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