湖南工程學院2014單片機電子表

1、等級：湖南工程學院應用技術學院課 程 設 計課程名稱 單片機原理與應用 課題名稱電子表 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級學 號姓 名指導教師周向紅、李曉秀、汪超、肖峰2014年月日湖南工程學院應用技術學院課程設計任務書課程名稱 單片機原理與應用課 題 電子表專業(yè)班級 學生姓名 學 號 指導老師 周向紅、李曉秀、汪超、肖峰審 批 任務書下達日期 2014年月日任務完成日期 2014年月日設計內(nèi)容與設計要求設計內(nèi)容：本課題要求以單片機為核心設計一個多功能電子表，具有電子時鐘、時鐘設置和跑表功能。做時鐘時在6位LED 顯示器上顯示時、分、秒，做跑表時顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時鐘啟動

2、、時鐘停止、跑表啟動、跑表復位、時鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開發(fā)板，在開發(fā)板上進行調(diào)試。設計要求：1）確定系統(tǒng)設計方案； 2）進行系統(tǒng)的硬件設計；3）完成必要元器件選擇；4）開發(fā)板焊接及測試5）系統(tǒng)軟件設計及調(diào)試；6）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說明7）寫說明書主 要 設 計 條 件1、 MCS-51單片機實驗箱1臺；2、 PC機及單片機調(diào)試軟件，仿真軟件proteus；3、 開發(fā)板1塊； 4、 制作工具1套；5、系統(tǒng)設計所需的元器件。說 明 書 格 式封面課程設計任務書目錄第1章、概述第2章、系統(tǒng)總體方案設計第3章 硬件設計第4章 開發(fā)板焊接及其測試第5章 軟件設計與說明（包括流程圖）第6章 調(diào)試步驟、結(jié)果

3、、使用說明第7章 設計總結(jié)第8章 參考文獻附錄：系統(tǒng)電路原理圖（用PROTEL99制作）、系統(tǒng)程序清單。電氣與信息工程系課程設計評分表進 度 安 排設計時間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務，課題介紹及講課。下午：借閱有關資料，總體方案討論。星期二、分班級焊接開發(fā)板星期三、確定總體方案，學習與設計相關內(nèi)容。星期四、各部分方案設計，各部分設計。星期五、設計及上機調(diào)試。星期六、設計并調(diào)試第二周星期一：設計及上機調(diào)試。星期二：調(diào)試，中期檢查。星期三：調(diào)試、寫說明書。星期四-星期五上午：寫說明書、完成電子版并打印成稿。星期五下午：答辯。參 考 文 獻1、 王迎旭編.單片機原理與應用M.機械工業(yè)出

4、版社.2、 樓然苗編.51系列單片機設計實例M.北京航空航天大學出版社.3、 黃勤編.計算機硬件技術基礎實驗教程M.重慶大學出版社4、劉樂善編.微型計算機接口技術及應用M.華中科技大學出版社.5、陳光東編.單片微型計算機原理及接口技術M.華中科技大學出版社.6、周向紅 編51系列單片機應用與實踐教程M.北航出版社目錄第一章緒論1第二章系統(tǒng)總體方案設計22.1 課程設計內(nèi)容要求22.2 設計思路分析2第三章硬件設計33.1 系統(tǒng)框圖33.2 單片機型號的選擇33.3 顯示器選擇43.4 時鐘電路43.5 顯示電路53.6 總體電路原理圖5第四章開發(fā)板焊接及測試6第五章軟件設計與說明75.1 軟件

5、總體框圖75.2 主程序設計75.3 子程序設計85.4 跑秒程序設計框圖8第六章調(diào)試和使用說明9使用說明9第七章總結(jié)與體會11參考文獻12附錄12電路圖12系統(tǒng)程序清單13第一章緒論單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能。它體積小，成本低，功能強，廣泛應用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動化上。而51系列單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。通過本次課程設計對51單片機的學習以及應用，已經(jīng)對單片機有了初步的了解和簡單的應用能力。數(shù)字電子表是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對時，分，

6、秒，數(shù)字顯示的計時裝置，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應用，使得數(shù)字表的精度，遠遠超過老式的鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)帶來了極大的方便，而且大大的拓展了鐘表的報時功能。數(shù)字表已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋仨毱?，廣泛應用于家庭，車站，碼頭，劇院，辦公場所等，給我們的生活和學習，工作帶來了極大的方便。本課程設計設計了一個基于AT89C51單片機的電子表。并且通過一個控制按鍵來實現(xiàn)時間的調(diào)節(jié)和是否進入省電模式，并且在數(shù)碼管上顯示相應的時間。應用Proteus的ISIS軟件實現(xiàn)了單片機電子表系統(tǒng)的設計與仿真。此方法仿真效果真實、準確，并且節(jié)省了硬件資源。第二章系統(tǒng)總體方案設計2.1 課程設

7、計內(nèi)容要求本課題要求以單片機為核心設計一個多功能電子表，具有電子時鐘、時鐘設置和跑表功能。做時鐘時在6位LED顯示器上顯示時、分、秒，做跑表時顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時鐘啟動、時鐘停止、跑表啟動、跑表復位、時鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開發(fā)板，在開發(fā)板上進行調(diào)試。2.2設計思路分析電子表的電路由多個部分組成，如控制按鍵的輸入電路，單片機的時鐘電路，復位電路，LED顯示器段碼驅(qū)動電路，LED顯示器位碼驅(qū)動電路，顯示器電路和跑表時鐘電路組成。然后通過對以上電路的產(chǎn)生和調(diào)整設計出總的電路框圖。所以可根據(jù)上述條件作出相應的實時時鐘電路總的框圖。然后開始設計內(nèi)部驅(qū)動程序，按照相應的程序?qū)崿F(xiàn)特

8、定的功能個，之后按照程序的設計，將相應的管腳連接調(diào)試，看是否能實現(xiàn)預定的功能。利用MCS-51內(nèi)部的定時/計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。配合軟件監(jiān)控實現(xiàn)運行，停止，調(diào)時，調(diào)分，調(diào)秒。該方案節(jié)省硬件成本，軟件設計做夠靈活，且能夠使人在定時/計數(shù)器的使用、中斷及程序設計方面得到鍛煉與提高,能夠準確走時并實現(xiàn)多功能。因此，本課題采用該方案。第三章硬件設計3.1 系統(tǒng)框圖圖3.13.2單片機型號的選擇通過對多種單片機性能的分析，最終認為89C51是最理想的電子表開發(fā)芯片。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL

9、高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器和1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間為10年等特點，是最好的選擇。圖3.23.3顯示器選擇LED顯示器的選擇，在應用系統(tǒng)中，設計要求不同，使用的LED顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號不同的LED顯示器。在我們的設計中，選擇6位一體的時鐘型LED顯示器。 6位7段共陽顯示器：六位是同時顯示六位阿拉伯數(shù)字，而每一個數(shù)字又是七段碼顯示的；七段是指一

10、個數(shù)碼顯示的阿拉伯數(shù)字是由七位二進制數(shù)控制的，共陽是指相應的二進制為1時不亮，為0時亮。在實驗中顯示器的作用是顯.示時間。3.4時鐘電路圖3.43.5 顯示電路 圖3.53.6總體電路原理圖圖3.4第五章軟件設計與說明5.1 軟件總體框圖圖5.15.2 主程序設計主程序的初始化內(nèi)容：所謂初始化，是對將要用到的51系列單片機內(nèi)部部件或擴展芯片進行初始工作設定。51系列單片機復位后，設置特殊功能寄存器。5.3 子程序設計子程序包括了：時鐘暫停顯示程序，時鐘運行顯示程序，時鐘溢出入口程序，跑秒暫停及循環(huán)顯示程序，跑秒運行循環(huán)顯示程序等等。 代碼轉(zhuǎn)換程序：由于人們?nèi)粘Ａ晳T使用十進制數(shù)，而計算機的鍵盤輸

11、入，輸出以及顯示都采用二進制編碼的十進制數(shù)或ASCII碼。因此，在程序設計時常常要代碼轉(zhuǎn)換。 LED動態(tài)顯示程序：采用動態(tài)掃描方式時，要使得LED顯示得比較均勻和有足夠的亮度，需要設置適當?shù)膾呙桀l率。掃描頻率在70Hz左右時，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。5.4 跑秒程序設計框圖圖5.4第六章調(diào)試和使用說明本系統(tǒng)可以先在電腦上使用Proteus仿真軟件進行電路的仿真進行仿真，編程使用keil、調(diào)試工具并生成可執(zhí)行文件加載到單片機中，在Proteus中點擊運行，查看運行結(jié)果是否與預期要求相符，如果仿真成功，便可以到實驗板上進行實物實驗。使用說明按鈕開關圖如下圖6.1仿真按下開始后時鐘開始計

12、時時間設定 點擊PAUSE/START后進入設定模式，點擊SEC/MIN RESET TIMER進行設置，點擊一下增加一。完成以后點擊PAUSE/START，即可保存并進行下一項設置，依次下去便可以設置秒、分和時。設置秒設置分設置時設置時間后，程序繼續(xù)將在設置時間的基礎上繼續(xù)運行跑秒功能第七章總結(jié)與體會在這一次課程設計當中，我進行了多方面的學習和實踐，雖然當中遇到了許多的困難，但最終還是把它們一一地克服了。學習就是這樣的，要做好每一件事，都有很多的因素影響制約著我們，我們必須快速準確的適應這樣的環(huán)境，通過改變自己來更快的融入社會。有了這份經(jīng)歷，我覺得自己少了一分浮躁，多了一份沉穩(wěn)。我深深地感到

13、要有科學的思維方法和學習方法是極其重要的。剛剛拿到課程設計的題目時真不知道從哪里開始動手,課題名稱里的芯片根本就沒聽說過。通過上網(wǎng)查找資料,弄清楚了它的功能,才真正開始了設計。但這個東西包括了幾個部分,所以一定要把握好它的整體設計思路,在其框架之下,對各部分的單元電路進行分析和設計,最后經(jīng)過電路的修改,參數(shù)的確定,將各個部分連接起來,形成總的電路圖。書到用時方恨少，在這次課程設計過程中遇到了很多大大小小的難題，這時才發(fā)現(xiàn)在知識的海洋里自己是多么的渺小，但這也激起了我學習的熱情，我進行了多方面的學習和實踐，最終還是把它們都克服了。在這次課程設計過程中我還學會了與同學交流和溝通，這樣才能把自己在設

14、計過程中學到的知識進行交流，在交流中進一步鞏固自己的知識。這次課程設計只有兩個星期的時間，時間比較緊張，提高工作、學習效率是唯一的辦法。有了這份經(jīng)歷，更讓我覺得知識海洋的廣博，驅(qū)使懷著好奇之心的我進一步努力學習告訴我為了填滿好奇心，無時無刻不需要學習。每一次新的認識，總是疑問重重，不斷的分析解決問題、解決問題，等到最后回想起來都是如此的簡單。能學習能提高不容易，更重要的是我學會了如何解決問題，這次課程設計讓我增加了自信心，懂得的越來越多，又感覺在以后的路上明白了很多知識。同時也感謝老師的指導和共同探討研究問題的同學們，希望在以后的學習和工作中能夠進一步提高對單片機的認識和應用能力。參考文獻1、

15、王迎旭編.單片機原理與應用M.機械工業(yè)出版社.2、樓然苗編.51系列單片機設計實例M.北京航空航天大學出版社.3、黃勤編.計算機硬件技術基礎實驗教程M.重慶大學出版社4、劉樂善編.微型計算機接口技術及應用M.華中科技大學出版社.5、陳光東編.單片微型計算機原理及接口技術M.華中科技大學出版社.6、周向紅編51系列單片機應用與實踐教程M.北航出版社附錄電路圖系統(tǒng)程序 ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INIT0 START:MOV R0,#70H;主程序開始MOV R7,#0CH INIT:MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,INITMOV 72H,

16、#10;對連字符進行裝值MOV 75H,#10MOV TMOD,#01H;選擇定時器/計數(shù)器T0的方式1MOV TL0,#0B0H;對低位賦初值MOV TH0,#03CH;高位賦初值SETB EASETB ET0SETB TR0 START1:LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1 DL1MS:MOV R6,#14H;延時1子程序 DL1:MOV R7,#19H DL2:DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET DL20MS:ACALL SCAN;延時20ms子程序ACALL SCANACALL SCANRET ;數(shù)碼管顯示程序開始 SCAN:MOV A

17、,78HMOV B,#0AHDIV AB ;時間秒的十位送給A，時間秒的個位送BMOV 71H,A;時間秒要顯示的十位MOV 70H,B;時間秒要顯示的個位MOV A,79HMOV B,#0AHDIV AB;時間分的十位送給A，時間分的個位送BMOV 74H,A;時間分要顯示的十位送地址MOV 73H,B;時間分要顯示的個位送地址MOV A,7AHMOV B,#0AHDIV AB;時間時的十位送給A，時間時的個位送BMOV 77H,A;時間時顯示的十位送地址MOV 76H,B;時間時要顯示的個位送地址MOV R1,#70HMOV R5,#0FEHMOV R3,#08H SCAN1:MOV A,

18、R5;數(shù)碼管的顯示程序MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;對字段表取值顯示MOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RL AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRET ;"09"和"-"的字段表TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;定時/計數(shù)器T0中斷程序 INIT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV

19、TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0;50ms是否到20次，沒有到就繼續(xù)執(zhí)行50ms的延時MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0;一秒的延時是否計到60次，沒有就繼續(xù)執(zhí)行 MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0;60分鐘的延時是否計到24次，沒有就繼續(xù)執(zhí)行程序MOV 7AH,#00 OUTT0:SETB ET0;啟動定時

20、器T0POP PSWPOP ACCRETI;按鍵處理程序 KEYSCAN:CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0;P1.0有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.1,KEYSCAN1;P1.1有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.2,KEYSCAN2;P1.2有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序 KEYOUT:SETB EARET KEYSCAN0:LCALL DL20MS;20ms的延時消抖JB P1.0,KEYOUT WAIT0:JNB P1.0,WAIT0;判斷按鍵是否松手， 松手就往下執(zhí)行程序INC 7CHMOV A,7CHCLR ET0CLR TR0CJNE A,#03H,KEYOUT;按下第一次和第二次對時、分選定MOV 7CH,#00;按下第三次時就啟動計時SETB ET0SETB TR0SJMP KEYOUT KEYSCAN1:LCALL DL20MS;按鍵加一的程序JB P1.1,KEYOUT WAIT1:JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,