基于51單片機(jī)的電子表設(shè)計(jì)

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 目錄1 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第1章概述1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 實(shí)驗(yàn)原理1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第2章設(shè)計(jì)思路及框圖1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 設(shè)計(jì)思路1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 設(shè)計(jì)

2、框圖2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 主控制部件2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 顯示模塊3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 晶振模塊3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 按鍵模塊3 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 驅(qū)動(dòng)模塊4 H

3、YPERLINK l bookmark26 o Current Document 第4章電路設(shè)計(jì)原理圖4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 電路原理圖4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第5章程序設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 程序流程圖5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 源程序6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第6章系統(tǒng)的驗(yàn)證及

4、調(diào)試266.1日期設(shè)置顯示測(cè)試26秒表測(cè)試26 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 倒計(jì)時(shí)測(cè)試27 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 第7章總結(jié)28 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第8章參考文獻(xiàn)28第1章概述實(shí)驗(yàn)原理單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活的方方面面，幾乎“無(wú)處不在，無(wú)所不為”。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已從面向工業(yè)控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發(fā)展到家用消費(fèi)產(chǎn)品、辦

5、公自動(dòng)化、汽車(chē)電子、PC機(jī)外圍以及網(wǎng)絡(luò)通訊等廣大領(lǐng)域。單片機(jī)有兩種基本結(jié)構(gòu)形式:一種是在通用微型計(jì)算機(jī)中廣泛采用的，將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為普林斯頓結(jié)構(gòu)。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)，分別尋址的結(jié)構(gòu)，一般需要較大的程序存儲(chǔ)器，目前的單片機(jī)以采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)的結(jié)構(gòu)為多。本課題討論的方波發(fā)生器的核心是目前應(yīng)用極為廣泛的51系列單片機(jī)。利用AT89C51單片機(jī)定時(shí)器完成計(jì)時(shí)功能，定時(shí)器0計(jì)時(shí)中斷程序每隔0.01S中斷一次并當(dāng)作一個(gè)計(jì)數(shù)，設(shè)定定時(shí)1秒的中斷計(jì)數(shù)初值為0，每中斷一次中斷計(jì)數(shù)初值加1，當(dāng)加到100時(shí)，則表示Is到了，秒變量加1,同

6、理再判斷是否lmin鐘到了，再判斷是否1h到了。為了將時(shí)間在6位LED數(shù)碼管上顯示，可采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法，由于靜態(tài)顯示法需要譯碼器，數(shù)據(jù)鎖存器等較多硬件，可采用動(dòng)態(tài)顯示法實(shí)現(xiàn)LED顯示，通過(guò)對(duì)每位數(shù)碼管的依次掃描，使對(duì)應(yīng)數(shù)碼管亮，同時(shí)向該數(shù)碼管送對(duì)應(yīng)的字碼，使其顯示數(shù)字。由于數(shù)碼管掃描周期很短，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，使數(shù)碼管看起來(lái)總是亮的，從而實(shí)現(xiàn)了各種顯示。第2章設(shè)計(jì)思路及框圖設(shè)計(jì)思路針對(duì)要實(shí)現(xiàn)的功能，采用AT89S51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，AT89S51單片機(jī)是一款低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，第一，熟悉AT89S51單片機(jī)，在編程之前必須了解硬件結(jié)構(gòu)尤其是各引腳的用法，以及內(nèi)部寄

7、存器、存儲(chǔ)單元的用法，否則，編程無(wú)從下手，電路也無(wú)法設(shè)計(jì)。這是前期準(zhǔn)備工作。第二，設(shè)計(jì)硬件部分：依據(jù)想要的功能分塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，比如輸入需要開(kāi)關(guān)電路，輸出需要顯示驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管電路等。第三，畫(huà)圖部分：設(shè)計(jì)好電路后進(jìn)行畫(huà)圖。第四，軟件部分：先學(xué)習(xí)理解匯編語(yǔ)言的編程方法再根據(jù)設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行分塊的編程調(diào)試，最終完成程序設(shè)計(jì)。第五部分是軟件仿真部分：軟硬件設(shè)計(jì)好后將軟件載入芯片中進(jìn)行仿真，仿真無(wú)法完成時(shí)檢查軟件程序和硬件電路并進(jìn)行修改直到仿真成功。第六部分是硬件實(shí)現(xiàn)部分：連接電路并導(dǎo)入程序檢查電路，實(shí)現(xiàn)想要的功能。2.2設(shè)計(jì)框圖此次設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)電子時(shí)鐘，硬件部分主要分以下電路模塊：顯示

8、電路用8個(gè)共陰極數(shù)碼顯示管、按鍵模塊、晶振模塊。顯示管分別顯示：小時(shí)、分鐘和秒，通過(guò)動(dòng)態(tài)掃描進(jìn)行顯示。電路的總體設(shè)計(jì)框架如下：圖1晶振模塊LCD顯示模塊時(shí)鐘模塊單片機(jī)模塊按鍵模塊驅(qū)動(dòng)模塊第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1主控制部件89C51是一個(gè)8位單片機(jī)，片內(nèi)ROM全部采用FLASHROM技術(shù)，晶振時(shí)鐘為12MHz。89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，有4個(gè)八位的并行雙向I/O端口，分別記作P0、P1、P2、P3。第31引腳需要接高電位使單片機(jī)選用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；第40腳為電源端VCC，接+5V電源，第20引腳為接地端VSS,通常在VCC和VSS引腳之間接0.1口F高頻濾波電容。硬件原

9、理圖如圖2所示：1-Jie929303113T5c7SPO.OjALCiPO.IjAfi-lP0.3/AD3P1J.4./AMFO.GjALGPO.SjArtiHb1卜LI/燦丿F2.0.-：P2.2.W.10PSENP2.311ALEP2.4-A12EHr2.UiRlJP2.8J5M4F-2.715F1JDP3.0/RXDF1.1P3.1jTDP12FB.2門(mén)忖TOp-13Pm.MUTTF1.4P3.4-T0P-1.5P3.5-7-1F1JBF3.6/UI.IRPd.7P2.7/RDATsarsi圖2101122.121415.1B173938373635343332F為F24F2呂F2庁2

10、7E2&3.2顯示模塊方案一：靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示，即當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或截至。該方式每一位都需要一個(gè)8位輸出口控制。靜態(tài)顯示時(shí)較小電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但因當(dāng)所需顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的1/O口數(shù)較大，造成資源的浪費(fèi)。方案二：動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示，即各位數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，對(duì)于顯示器各位數(shù)碼管，每隔一段延時(shí)時(shí)間循環(huán)點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，人的視覺(jué)暫留功能才可以察覺(jué)不到字符閃爍。顯示器的亮度與導(dǎo)通電流、點(diǎn)亮?xí)r間及間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I/O口，降低了能耗。從

11、節(jié)省單片機(jī)I/O口和降低能耗角度出發(fā)，本電子表顯示選擇采用方案二。3.3晶振模塊單片機(jī)芯片可使用內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路兩種方式產(chǎn)生電路所需的時(shí)鐘脈沖，內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)可用石英晶體和微調(diào)電容外接即可達(dá)到，外部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)外部脈沖源引入脈沖信號(hào)以保證個(gè)單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步。從硬件實(shí)現(xiàn)難易角度考慮，內(nèi)部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)比外部時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)易。既本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需的時(shí)鐘源采用內(nèi)部時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)。3.4按鍵模塊本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)所需按鍵用于進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤(pán)。單片機(jī)芯片4個(gè)I/O口可與按鍵直接相連，通過(guò)編程，單片機(jī)芯片即可控制按鍵接口電平的高低，圖 #圖 即按鍵的開(kāi)與關(guān)

12、，以達(dá)到用按鍵進(jìn)行顯示時(shí)間的調(diào)整與設(shè)置擴(kuò)展的小鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)要求，本電路采用P1口與按鍵相連。3.5驅(qū)動(dòng)模塊從實(shí)物制作簡(jiǎn)易程度與驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管段碼能力角度出發(fā)，本數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管段碼與AT89C51P0口相連，單片機(jī)AT89C51的P2口控制數(shù)碼管的片選信號(hào)，通過(guò)編程，單片機(jī)芯片即可控制段碼電平的高低的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管段碼控制。第4章電路設(shè)計(jì)原理圖4.1電路原理圖l|A4e1P2.4彳FZ.17U2VCSVCC2X1RST呂匚LKI/O炬32.760KHE.-nluTrRP1譏，J1CKfid1Oj203u31RSTPSENALEEA.Rj.DfAMFO.IfADIFO.SfAMFO.3fAMT

13、O.I：4F1ZI.EAD5flj.HADTP2UMP2.-1P22A10P2S011私網(wǎng)1P2JOft13FZti/A14P27A15A2B2?-1.4?=15SB-1jd?門(mén)了細(xì).12.34占日,7dldlldldPPPFFPFPP9.ORX1FC：.1i7XlP3.24NTOF3.3?1NT1FSTTJP35/F1F324三心（dlRj）tD3S左秒云萌認(rèn)25P2.4R26R27LCD1LJ/UKLkrE?n22陀110圖 #圖 第5章程序設(shè)計(jì)5.1程序流程圖在主程序的開(kāi)始定義了一組固定單元用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)數(shù)的分、秒、時(shí)的存儲(chǔ)單元。在主程序中，對(duì)不同的按鍵進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)秒表，時(shí)間調(diào)整。系統(tǒng)總體

14、流程圖如圖4所示。開(kāi)始!TO中斷入口!通過(guò)查表方式顯示數(shù)據(jù)!位選數(shù)值=0!秒計(jì)數(shù)加1!秒計(jì)數(shù)=1000!秒計(jì)數(shù)=0!Seconds+1!中斷返回系統(tǒng)子程序流程圖如圖5所示:源程序#include#includeds1302.h#includelcd1602.h#includekey.h/sbitwela二P2“7;/sbitdula=P2飛；uchartab_date14=2012-ll-16TUE；/表示年月日星期uchartab_time8=00:00:00；/表示時(shí)分秒uchartab_timel8=00:00:00；/表示時(shí)分秒uchartiao；ucharmsecond；ucharh

15、our,min,sec,key,sition；/ucharkong=；ucharflag；/時(shí)間秒表選擇標(biāo)志/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換/voidtrans()tab_date2=tab_13026/10+0；/年十位tab_date3=tab_13026%10+0；/年個(gè)位tab_date5=tab_13024/10+0；/月十位tab_date6=tab_13024%10+0；/月個(gè)位tab_date8=tab_13023/10+0；/日十位tab_date9=tab_13023%10+0；/日個(gè)位tab_time0=tab_13022/10+0；/小時(shí)十位tab_time1=tab_13022%10+0；

16、/小時(shí)個(gè)位tab_time3=tab_13021/10+0；/分十位tab_time4=tab_13021%10+0；/分個(gè)位tab_time6=tab_13020/10+0；/秒十位tab_time7=tab_13020%10+0；/秒個(gè)位/星期顯示/voidweek()uchari;if(tab_13025=1)i=7;elsei=tab_13025-1;/*實(shí)時(shí)時(shí)鐘里的值是6，但是2008/08/08是星期五，所以減1，Proteus的問(wèn)題？*/switch(i)case1:tab_date11=M;tab_date12=O;tab_date13=N;break;case2:tab_da

17、te11=T;tab_date12=U;tab_date13=E;break;case3:tab_date11=W;tab_date12=E;tab_date13=D;break;case4:tab_date11=T;tab_date12=H;tab_date13=U;break;case5:tab_date11=F;tab_date12=R;tab_date13=I;break;case6:tab_date11=S;tab_date12=T;tab_date13=A;break;case7:tab_date11=S;tab_date12=U;tab_date13=N;break;defaul

18、t:;break;/其它情況voidgetweek(ucharweek1,uchart)uchari;if(week1=1)i=7;elsei=week1-1;/*實(shí)時(shí)時(shí)鐘里的值是6，但是2008/08/08是星期五，所以減1，Proteus的問(wèn)題？*/switch(i)case1:t0=M;t1=O;t2=N;break;case2:t0=T;t1=U;t2=E;break;case3:t0=W;t1=E;t2=D;break;case4:t0=T;t1=H;t2=U;break;case5:t0=F;t1=R;t2=I;break;case6:t0=S;t1=T;t2=A;break;ca

19、se7:t0=S;t1=U;t2=N;break;default:;break;/其它情況voidcls(uchari)/表示打印出i個(gè)空格/lcd_wcom(addr);/重新設(shè)定顯示地址為0 xc4,即下排第5位for(;i0;i-)lcd_wdat();lcddelay(1);/led液晶屏顯示/voiddisplay(uehara,ueharb)uehari,j;lcd_wcom(0 x80+0 x01);/顯示地址設(shè)為80H(即00H,)上排第一位for(i=0;i14;i+)lcd_wdat(ai);/將日期顯示在lcdl602上lcddelay(1);lcd_wcom(0 x80

20、+0 x44);/重新設(shè)定顯示地址為0 xc4,即下排第5位for(j=0;j8;j+)/將tab_time中的數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入1602顯示lcd_wdat(bj);lcddelay(1);/顯示倒計(jì)時(shí)/voiddjsdsp(ucharhour,ucharmin,ucharsec)ucharj,key,t;/uchart=00:00:00;/TR1=1;while(1)t=tab_13020;ds1302();if(t!=tab_13020)msecond=1;key=Getkey();if(key=KEY_BK)return;sec=sec-msecond;msecond=0;if(sec=25

21、5)sec=59;min-;if(min=255)min=59;hour-;if(hour=255)while(1)key=Getkey();if(key=KEY_BK)return;tab_time0=hour/10+0;tab_time1=hour%10+0;tab_time3=min/10+0;tab_time4=min%10+0;tab_time6=sec/10+0;tab_time7=sec%10+0;lcd_wcom(0 x80+0 x44);/重新設(shè)定顯示地址為0 xc4,即下排第5位for(j=0;j8;j+)/將tab_time中的數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入1602顯示lcd_wdat(t

22、ab_timej);lcddelay(1);/設(shè)置倒計(jì)時(shí)/voiddjishi()ucharch=Countdown:;uchart=00:00:00;ucharstr=00;uchari;sition=3;hour=min=sec=0;lcd_wcom(0 x01);/清屏lcd_wcom(0 x80+0 x01);/顯示地址設(shè)為80H(即OOH,)上排第一位for(i=0;i10;i+)lcd_wdat(chi);/將Countdown:顯示在lcdl602上lcddelay(1);lcd_wcom(0 x80+0 x44);/顯示地址設(shè)為80H(即00H,)上排第一位for(i=O;i=

23、24)hour=O;break;case2:min+;if(min=6O)min=O;break;case3:sec+;if(sec=6O)sec=O;break;default:break;break;caseKEY_DN:switch(sition)case1:hour-;if(hour=255)hour=59;break;case2:min-;if(min=255)min=59;break;case3:sec-;if(sec=255)sec=59;break;default:break;break;caseKEY_L:lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat

24、(str1);lcddelay(1);sition-;if(sition=0)sition=3;break;caseKEY_R:lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);sition+;if(sition=4)sition=1;break;caseKEY_OK:djsdsp(hour,min,sec);lcd_wcom(0 x01);return;caseKEY_BK:lcd_wcom(0 x01);return;default:break;/lcd_wcom(0 x01);/清屏if(sition=1)str0=hour/10

25、|+0;str1=hour%10+0;lcd_wcom(0 x80+0 x44);if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elsecls(2);lcd_wcom(0 x80+0 x44);elseif(2=sition)str0=min/10+0;str1=min%10+0;lcd_wcom(0 x80+0 x47);if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elsecls(2);lcd_wcom(0 x80+0 x47)

26、;elsestr0=sec/10+0;str1=sec%10+0;lcd_wcom(0 x80+0 x4a);if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elsecls(2);lcd_wcom(0 x80+0 x4a);/設(shè)置日期/voidsetdate()uchari,j,yearh,yearl,month,date,week;ucharstr=00;ucharch=setdate:;sition=5;lcd_wcom(0 x01);/清屏lcd_wcom(0 x80+0 x01);/顯示地址設(shè)為80H(即O

27、OH,)上排第一位for(i=0;i9;i+)lcd_wdat(chi);/將setdate:顯示在lcdl602上lcddelay(1);lcd_wcom(0 x80+0 x41);/重新設(shè)定顯示地址為0 xc4,即下排第5位for(j=0;j=100)yearh=0;break;case2:yearl+;if(yearl=100)yearl=0;break;case3:month+;if(month=13)month=0;break;case4:date+;if(yearh*100+yearl)%4=0&(yearh*100+yearl)%100!=0)|(yearh*100+yearl)

28、%400=0)/如果是閏年if(month=2&date29)date=1;elseif(month=2&date28)date=1;if(month=4|month=6|month=9|month=11)if(date30)date=1;elseif(date31)date=1;break;case5:week+;if(week=8)week=1;break;default:break;break;caseKEY_DN:switch(sition)case1:yearh-;if(yearh=255)yearh=99;break;case2:yearl-;if(yearl=255)yearl=

29、99;break;case3:month-;if(month=0)month=12;break;case4:date-;if(month=1|month=3|month=5|month=7|month=8|month=10|month=12)/有31天的月份if(date=0)date=31;elseif(month!=2)if(date=0)date=30;elseif(yearh*100+yearl)%4=0&(yearh*100+yearl)%100!=0)|(yearh*100+yearl)%400=0)/閏年中的2月if(date=0)date=29;elseif(date=0)da

30、te=28;break;case5:week-;if(week=0)week=7;break;default:break;break;caseKEY_L:if(sition!=5)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elselcd_wdat(ch0);lcddelay(1);lcd_wdat(ch1);lcddelay(1);lcd_wdat(ch2);sition-;if(sition=0)sition=5;break;caseKEY_R:if(sition!=5)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);l

31、cd_wdat(str1);lcddelay(1);elselcd_wdat(ch0);lcddelay(1);lcd_wdat(ch1);lcddelay(1);lcd_wdat(ch2);sition+;if(sition=6)sition=1;break;caseKEY_OK:tab_date0=yearh/10+0;tab_date1=yearh%10+0;tab1_13026=yearl;tab1_13024=month;tab1_13023=date;tab1_13025=week;ds1302();tab1_13020=tab_13020;tab1_13021=tab_13021

32、;tab1_13022=tab_13022;ds1302_init();lcd_wcom(0 x01);/清屏return;caseKEY_BK:lcd_wcom(0 x01);return;default:break;/lcd_wcom(0 x80+0 x4a);if(sition=1)lcd_wcom(0 x80+0 x41);str0=yearh/10|+0;str1=yearh%10+0;if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elsecls(2);lcd_wcom(0 x80+0 x41);els

33、eif(2=sition)lcd_wcom(0 x80+0 x43);str0=yearl/10+0;str1=yearl%10+0;if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);elsecls(2);lcd_wcom(0 x80+0 x43);elseif(3=sition)lcd_wcom(0 x80+0 x46);str0=month/10+0;str1=month%10+0;if(tiao10)lcd_wdat(str0);lcddelay(1);lcd_wdat(str1);lcddelay(1);el

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