單片機原理與應用設計報告.doc

單片機原理與應用設計報告電子時鐘一、 設計題目基于單片機的電子時鐘二、 設計目標1. 掌握74LS273 8D鎖存器的工作原理,并能與7SEG-BCD七段碼顯示器連接,做成可調節(jié)的電子表，簡單的了解單片機對顯示器的控制過程；能在此基礎上做成可調節(jié)的萬年歷。 2. 了解定時器中斷服務子程序和外中斷服務子程序各個程序段所實現(xiàn)的功能。 3. 懂得怎樣修改各個標志位，能準確的理解程序運行時的兩種狀態(tài)： （1）計數(shù)狀態(tài)：由主程序進入定時器中斷子程序，產生當前時間，然后顯示。 （2）修改狀態(tài)：用戶按鍵時間有兩種可能，按下XW，即使XW=0； 在主程序中執(zhí)行踏步命令時，這時，直接由主程序進入外中斷1服務子程序XW;在執(zhí)行 T1中斷服務時，這時，由于INT1優(yōu)先級比T1中斷優(yōu)先級高，可以暫停T1子程序，進入XW子程序。 4. 掌握手動調節(jié)時的步驟，并能找準實現(xiàn)功能的語句在程序中的準確位置；在實踐中找到下列問題的答案：（1）當程序處在計數(shù)狀態(tài)時，從低位到高位是否有進位？當程序處在修改狀態(tài)時呢？（2）程序是怎樣實現(xiàn)從十進制到BCD碼的轉換的，為什么要實現(xiàn)這樣的轉換。（3）怎樣判斷程序選用的是哪個寄存器組，如果要改變寄存器組，應該修改哪些操作。（4）如果更改了中斷次數(shù)，數(shù)據(jù)的顯示會受到這樣的影響。（5）什么時候出發(fā)外中斷，當外中斷不被觸發(fā)時，程序將執(zhí)行什么樣的操作。三、 設計思路與方法1、設計思路采用24小時標準計時制，顯示時、分妙；6位LED數(shù)碼管從左到右分別顯示時、分、秒（各占用2位），開始計時時為000000，到235959后變成000000。計時過程具有報時功能，當時間到達整點前5妙進行蜂鳴報時。有校時功能，可以分別對時及時進行單獨校時，使其校正到標準時間；鍵盤上選定3個鍵分別作為小時、分、秒的調校鍵。每按一次鍵，對應的顯示值便加1。分、秒、加到59后變?yōu)?0；小時加到23后再按鍵即變?yōu)?0再調校時均攤不向上一單位進位（例如分加到59后變?yōu)?0；但小時不發(fā)生改變）。2、設計方法系統(tǒng)由AT89C51、LED 數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管等部分構成，能實現(xiàn)時間的調整、定時時間的設定，輸出等功能。系統(tǒng)的功能由鍵盤上XW、JIA 完成。定時器T1中斷服務子程序功能：每到1S，對內存單元70H到73H加1；把用二進制形式表示的當前時間轉換為BCD碼形式，存放在內存53H到50H單元中；顯示當前時間。外中斷INT1中斷服務子程序功能是按照用戶選擇的位修改當前時間。接收用戶按鍵后，移動標志位，根據(jù)標志位對秒或分或小時進行修改。然后把用二進制形式表示的當前時間轉換為BCD碼形式，存放在內存53H到50H單元中；顯示當前時間。四、 程序使用說明 該程序默認的時間初值是23時49分51秒。啟動仿真軟件，此時顯示的時間為23時49分51秒，在定時器T1中斷服務子程序的作用下，每0.5s自動修改時間。這時用戶可以按XW及JIA兩個按鈕更改當前時間。按下XW鍵，可以選擇要修改的位，按下JIA鍵，對選中的位進行加1操作，修改完成之后，再按下XW鍵對其它位進行修改。具體如下： 第一次按下XW時，可以修改秒。 第二次按下XW時，可以修改分。 第三次按下XW時，可以修改時。 無論每次修改與否，必須使XW鍵為1，再按一次JIA鍵，退出子程序。例如：若用戶修改分鐘的值，按鍵過程如下：第一次按下XW鍵（使XW鍵為0），進入子程序；使XW鍵為1，再按一次JIA鍵，退出子程序；第二次按下XW鍵（使XW鍵為0），按一次JIA鍵，這樣修改的就是分鐘的值五、 電路圖、程序流程圖及說明（一）電路圖及說明該電子表的總體電路圖如圖一所示，其中包括單片機AT89C51、七段碼顯示器7SEGBCDGRN、鎖存器74LS273、晶振CRYSTAL、瓷片電容CAP、電解電容CAPELEC、電阻RES、電源、地線及按鈕。如圖1所示。圖1 電子時鐘總電路圖1、顯示器的顯示原理： 數(shù)碼管需要驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼才能顯示我們需要的數(shù)字。根據(jù)數(shù)碼管的驅動方式不同，可以分為靜態(tài)驅動和動態(tài)驅動兩種方式。靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)驅動也稱直流驅動。是指每個數(shù)碼管的第一個段碼都是由同一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進制譯碼器譯碼進行驅動。動態(tài)顯示驅動：動態(tài)驅動是數(shù)碼管是單片機中應用最為廣泛的一種驅動方式。動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的八個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，各選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出這形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，哪個數(shù)碼管會顯示字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示的過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為12ms。動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但能節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。2、74LS273的工作原理（1）74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，,1腳是復位CLR,低電平有效,11腳是時鐘(脈沖)輸入端, D0D7為數(shù)據(jù)輸入端，Q0Q7為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。（2）單片機把數(shù)據(jù)從P1口送出至D端，即74LS273的8位輸入端相連，所以74LS273的輸入端D0D7對應P1.7P1.0。（3）數(shù)據(jù)線的輸入輸出關系如下：a、當1腳是低電平時,無論有無脈沖,數(shù)據(jù)輸入端(D端)是高電平或低電平,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復位; b、當1腳為高電平時,11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上.（4）74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，它是一種清除功能的8D觸發(fā)器：a.1腳是復位CLR,低電平有效,當1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復位;b.當1腳為高電平時,11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。(5) 擴展口地址確定原則，只要保證P2.0為“0” 。其他地址位或“0”或“1”即可。如地址用FEFFH(無效位全為“1”)，用0000H(無效位全為“0”)。輸出程序段：MOV A, #data ；數(shù)據(jù)AMOV DPTR, #0FEFFH ；I/O地址DPTRMOVX DPTR, A ；WR為低電平，數(shù)據(jù)74LS273口輸出輸入程序段：MOV DPTR, #OFEFFH ；I/O地址DPTRMOVX A, DPTR ；RD為低電平，74LS244接口數(shù)據(jù)讀入內部RAM圖2 74LS273管腳圖（二）程序流程圖及其說明程序由3個模塊組成：主程序、定時器T1中斷服務子程序、外中斷INT1中斷服務子程序。外中斷1優(yōu)先級高于T1中斷優(yōu)先級。1、主程序流程及解析圖3 主程序流程圖主程序功能：初始化，等待中斷。2、外中斷INT1服務子程序流程及解析圖4 外中斷服務子程序外中斷INT1服務中斷子程序是按照用戶選擇的位修改當前時間。接收用戶按鍵后，移動標志位，根據(jù)標志位對秒、分或小時進行修改。把二進制形式表示的當前時間轉換為BCD碼形式，存放在內存53H到50H單元中；顯示當前時間。3、定時器中斷T1服務子程序流程及解析圖5 定時器中斷子程序定時器T1中斷服務子程序：每到1S，對內存單元70H到72加1；把二進制形式表示的當前時間轉換為BCD碼形式，存放在內存53H到50H單元中；顯示當前時間。4、數(shù)據(jù)轉換子程序流程及解析圖6 數(shù)據(jù)轉換子程序數(shù)據(jù)轉換子程序把用二進制形式表示的當前時間轉換為BCD碼形式，存放在內存53H到50H單元中。5、數(shù)據(jù)顯示子程序流程及解析圖7 數(shù)據(jù)顯示子程序將顯示緩沖區(qū)內容送到P1口顯示，顯示當前時間。六、參考文獻1張俊謨主編.單片機教程.北京.航天航空大學出版社2006.2李亞伯主編.數(shù)字電路與系統(tǒng).北京.電子工業(yè)出版社.1998.3張俊謨. 單片機中級教程原理與應用（第2版）.北京航空航天大學出版社.2007.4 童本敏等編.標準集成電路數(shù)據(jù)手冊.北京.電子工業(yè)出版社. 5 馬忠梅,籍順心,張凱等.單片機的C語言應用程序設計M.北京.北京航空航天大學出版社.2001.143164.6 胡偉，季曉衡.單片機C程序設計及應用實例M.北京人民郵電出版社.2003.470478.七、 總結體會這次課程設計根據(jù)課題要求，復習了這學期所學的單片機內容，通過查詢相關的資料，簡要的了解一下。雖然老師上課講過，但并非聽懂了所有有關知識。根據(jù)課程設計的要求和自己通過參考有關資料擬的方案，寫好程序流程圖，在程序流程圖的基礎上，根據(jù)芯片的功能寫出相應的程序，達到能夠實現(xiàn)所要求的功能的目的。 在寫程序時，在每條指令后都寫好注釋，以便在程序出錯的檢查過程中可以更容易查找得到。這次的單片機課程設計重點是理論與實際的相結合，不單單只是書上的一條條分離的指令。通過這次設計讓我更系統(tǒng)的了解了各個指令以及單片機的擴展內容，為這次的期末考試有了進一步的準備。學習任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以在學期末單片機課程設計是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對單片機的更深理解，而且還及時、真正的做到了學以致用。剛開始進行課程設計的時候，我表現(xiàn)出了極大的熱情。上網查資料、詢問高年級同學的經驗，我時刻猜測著我會從中獲得什么，這是一個難得的鍛煉機會。通過實踐，我領悟到了很多以前不知道的東西，可以說是受益匪淺。雖然時間不是很長，但是還是有不少長進，這不僅是局限在程序設計的功能實現(xiàn)上，更多的是對程序設計的技巧的追求上。八 、附錄ORG 0SJMP STARORG 0013H ；外部中斷1LJMP XWORG 001BH ；定時器T1LJMP TLSTARTORG 30HSTAR: ；設置寄存器區(qū)CLR RS0 ；主程序，初始化，等待中斷CLR RS1MOV SP, #30H ；設置堆棧MOV TMOD, #10HSETB PX1 ；外中斷優(yōu)先級高CLR IT1 ；外中斷申請信號，低電平MOV IE, #8CH ；中斷尋址寄存器MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0H MOV 40H, #10 ；中斷次數(shù)MOV 20H, #80H ；標志位MOV 72H, #23 ；時MOV 71H, #49 ；分MOV 70H, #51 ；秒SETB P3.3 ；設置為輸入狀態(tài)，P3口為準雙向口SETB P3.4SETB TR1 E01:SJMP E01XW:PUSH ACC ；外中斷服務子程序MOV A, 20H ；移動標志位并更改內容JB ACC.2, E60RL AMOV 20H, ASJMP E20E60:MOV 20H, #1E20:JNB P3.4, E20 ；檢測JIA下降沿，等待變成1E30:JB P3.4, E30 ；等待變成0JB P3.3, E33 ；JIA下降沿時，若P3.3為1，則退出子程序MOV A, 20H ；開始修改JB 20H.2, E32JB 20H.1, E31 ；T1產生當前時間INC 70HMOV A, 70HCJNE A, #60, BTODMOV 70H, #0SJMP BTODE31:INC 71HMOV A, 71HCJNE A, #60, BTODMOV 71H, #0SJMP BTODE32:INC 72HMOV A, 72HCJNE A, #24, BTODMOV 72H, #0BTOD:ACALL BTOD5ACALL DISPSJMP E20E33:POP ACCRETIBTOD5:MOV R0, #70H ；數(shù)據(jù)轉換子程序，把二進制壓縮成BCD碼MOV R1, #50HBTOD1:MOV A, R0 ；計數(shù)單元地址R0MOV B, #10DIV ABMOV R1, B ；顯示緩沖區(qū)單元地址R1SWAP AORL A, R1MOV R1, AINC R1INC R0CJNE R0, #73H, BTOD1RET ；數(shù)據(jù)轉換子程序結束DISP:MOV R1, #50H ；顯示子程序MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.2 ；產生鎖存信號SETB P3.2NOPINC R1MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.1SETB P3.1NOPINC R1MOV A, R1MOV P1, ACLR P3.0SETB P3.0 ；顯示子程序結束RETTLSTART: ；定時中斷服務子程序S