基于單片機的電子數(shù)字鐘仿真

1、成都大學chengdu university-14-基于單片機的電子數(shù)字鐘課程設(shè)計報告專 業(yè)：電子信息工程班級：姓名：學號:指導教師：電孑信息工程學筑of ekffctronig and inf9rmwltaiw en>grin««ring2010年6月一、課程設(shè)計的目的本課程設(shè)計是自動化專業(yè)、電子信息技術(shù)專業(yè)學生在學完單片機原理及課程之后必修課程，它 的教學目的和任務(wù)是綜合利用所學單片機知識完成一個單片機應用系統(tǒng)設(shè)計并在實驗室實現(xiàn)，從而 加深對單片機軟硬知識的理解，獲得初步的應用經(jīng)驗，為走出校門從事單片機應用的相關(guān)工作打下 基礎(chǔ)。二、設(shè)計內(nèi)容利用單片機的定時/計數(shù)器

2、，中斷系統(tǒng)，以及陣列鍵盤和led顯示器進行設(shè)計。在數(shù)碼管顯示器上實現(xiàn)電子時鐘，并且能進行設(shè)置時間和暫停、啟動控制。用定時/計數(shù)器 t0,工作于定時，采用方式1,對12mhz的系統(tǒng)時鐘進行定時計數(shù)，初值設(shè)為xxyy （自己計算）。形成定時時間為 50ms。用片內(nèi)ram的7bh單元對50ms計數(shù)，計20次產(chǎn) 生秒計數(shù)器7bh單元加1,秒計數(shù)器加到 60則分計數(shù)器79h單元加1,分計數(shù)器加到60則時計數(shù) 器7ah單元加1 ,時計數(shù)器加到24則時計數(shù)器清0。然后把秒、分、時計數(shù)器分成十位和個位放到8個數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū)，通過數(shù)碼管顯示出來。顯示格式為小時十位、小時個位-分十位、分個位一秒十位、秒個位。

3、在處理過程中加上了按鍵判斷程序，能對按鍵處理。三、設(shè)計要求1、在proteus中設(shè)計硬件，在 keil51中編寫軟件，在 proteus中運行程序仿真實現(xiàn)。2、寫課程設(shè)計報告，給出設(shè)計思想，原理, 課程設(shè)計報告格式：1、課程設(shè)計的目的2、課程設(shè)計具體要求3、mcs-51單片機系統(tǒng)簡介4、mcs-51單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器簡介5、鍵盤和led數(shù)碼管顯示器簡介四、mcs-51單片機系統(tǒng)簡介硬件電路圖，給出相應程序，并寫出設(shè)計過程。6、基本原理7、硬件電路8、軟件程序流程及代碼9、設(shè)計制作過程10、總結(jié)mcs-51系列單片機是美國intel公司在1980年推出的高性能 8位單片機，它包含 51和5

4、2兩 個子系列。對于51子系列，主要有8031、8051、8751三種機型，它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容， 僅片內(nèi)程序存儲器有所不同，8031芯片不帶 rom , 8051芯片帶4krom , 8751芯片帶4keprom 。51子系列的主要特點為： 8位 cpu。 片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍1. 272mhz。 片內(nèi)帶128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。 片內(nèi)帶4k的程序存儲器。 程序存儲器的尋址空間為64k字節(jié)。 片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間為64k字節(jié)。 128個用戶位尋址空間。 21個字節(jié)特殊功能寄存器。 4個8位的并行i/o接口： p0、p1、p2、p3。 2個16位定時器/計數(shù)器 2個優(yōu)先級別的5

5、個中斷源。 1個全雙工的串行i/o接口，可多機通信。 111條指令，含乘法指令和除法指令。 片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。 有較強的位處理能力。 采用單一 +5v電源。p0.0p0.7p2.0p2.7圖一、mcs-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)五、mcs-51單片機內(nèi)部定時器/計數(shù)器中斷系統(tǒng)簡介定時/計數(shù)器的主要特性：1 . mcs-51系列中51子系列有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器：定時/計數(shù)器t0和定時/計數(shù)器 t1, 52子系列有三個，還有一個定時 /計數(shù)器t2。2.每個定時/計數(shù)器既可以對系統(tǒng)時鐘計數(shù)實現(xiàn)定時，也可以對外部信號計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能， 通過編程設(shè)定來實現(xiàn)。3.每個定時/計數(shù)器都有多種工作方

6、式，其中t0有四種工作方式；t1有三種工作方式，t2有三種工作方式。通過編程可設(shè)定工作于某種方式。4.每一個定時/計數(shù)器定時計數(shù)時間到時產(chǎn)生溢出，使相應的溢出位置位，溢出可通過查詢或 中斷方式處理。圖二、定時/計數(shù)器t0、t1的結(jié)構(gòu)及工作原理定時/計數(shù)器的工作方式：方式0是13位的定時/計數(shù)方式，因而最大計數(shù)值（滿值）為 2的13次哥，等于8192。如計數(shù) 值為n,則置入的初值 x為：x=8192-n方式1的結(jié)構(gòu)與方式。結(jié)構(gòu)相同，只是把13位變成16位，16位的加法計數(shù)器被全部用上。 由于是16位的定時/計數(shù)方式，因而最大計數(shù)值（滿值）為 2的16次哥，等于65536。如計數(shù)值為 n,則置入的

7、初值 x為： x=65536-n方式2下，16位的計數(shù)器只用了 8位來計數(shù)，用的是tl0 （或tl1 ）的8位來進行計數(shù)，而th0 （或th1 ）用于保存初值。當 tl0 （或tl1 ）計滿時則溢出，一方面使tf0 （或tf1）置位，另一方面溢出信號又會觸發(fā)圖 6.5上的三態(tài)門，使三態(tài)門導通，th0 （或th1）的值就自動裝入 tl0 （或tl1）。由于是8位的定時/計數(shù)方式，因而最大計數(shù)值（滿值）為 2的8次哥，等于256。如計數(shù)值 為n,則置入的初值 x為：x=256-n方式3只有定時/計數(shù)器t0才有，當m1m0兩位為11時，定時/計數(shù)器t0工作于方式3。方式 3下，定時/計數(shù)器t0被分為

8、兩個部分 tl0和th0,其中，tl0可作為定時/計數(shù)器使用，占用 t0 的全部控制位：gate、c/t、tr0和tf0;而th0固定只能作定時器使用，對機器周期進行計數(shù)， 這時它占用定時/計數(shù)器t1的tr1位、tf1位和t1的中斷資源。六、鍵盤簡介1、鍵盤的工作原理鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合，平時按鍵開關(guān)總是處于斷開狀態(tài)，當按下鍵時它才閉合。它的 結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生的波形如圖所示。vccp1.17lgndp1.1斷開圖三、鍵盤開關(guān)及波形示意圖2、鍵盤抖動的消除消除按鍵盤抖動通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。+5v+5v輸由圖四、硬件消抖電路硬件消抖可以采用 rs觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖是利

9、用延時來跳過抖動過程3、鍵盤的結(jié)構(gòu)形式鍵盤的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。獨立式鍵盤就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根i/o 口線，每根i/o 口線上的按鍵都不會影響其它的i/o 口線。矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用 i/o 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點上。例如 4 x4的行、列結(jié)構(gòu)可組成 16個鍵的鍵盤，比一個鍵位用一根 i/o 口線的獨立式鍵盤少了一半的 i/o 口線。七、le躁碼管顯示器簡介a 11b w" c m* d oh， e ->hh f -a-g o dp ohcom (a )a i=i-kh b k c kj- d k"e

10、11k1" f -kh1 g k" dp 11k311com (b )圖五、led顯示器的結(jié)構(gòu)g f com a b10e d com c dp(c )c dp,各段選線分別與i/o 口線i/o 口控制，公共端不是直接接led數(shù)碼管的顯示方式：led靜態(tài)顯示時，其公共端直接接地（共陰極）或接電源（共陽極） 相連。要顯示字符，直接在i/o線送相應的字段碼。led動態(tài)顯示是將所有的數(shù)碼管的段選線并接在一起，用一個地（共陰極）或電源（共陽極），而是通過相應的i/o 口線控制。led顯示器從譯碼方式上有硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。從顯示方式上有靜態(tài)顯示方式和動 態(tài)顯示方式。在使用時

11、可以把它們組合起來。在實際應用時，如果數(shù)碼管個數(shù)較少，通常用硬件譯 碼靜態(tài)顯示，在數(shù)碼管個數(shù)較多時，則通常用軟件譯碼動態(tài)顯示。八、基本原理本設(shè)計考慮到僅僅是數(shù)字鐘，就用內(nèi)部的定時計數(shù)器來技術(shù)，并過中斷來處理。在硬件的設(shè)計 上采用c51單片機作為核心部件。在按鍵上，只用到位選擇、位加和位減，就采用獨立式的鍵盤。 顯示上采用數(shù)碼管的動態(tài)顯示。 譯碼采用軟件譯碼。 顯示碼通過p0 口輸出，為選擇通過p 2 口輸出。 軟件設(shè)計流程圖如下：開始保護現(xiàn)場，重置初值啟動下一個50ms50ms計數(shù)器加1否50ms計數(shù)器=20?是秒單元加1,50ms計數(shù)器清0圖六、主程序流程圖秒單元=60 ?是分單元加1,秒單

12、元清0分單元=60 ?是時單元加1 ,分單元清0時單元=24 ?是時單元清0中斷返回圖七、定時計數(shù)器t0中斷服務(wù)程序流程圖九、硬件電路u1xtal1xtal2rstc1r11k29d n gpsenale eacvcrystal 191nfr35.1kx1k1p1.0p1.1p1.2p1.3p1.4p1.5p1.6p1.780c51p0.0/ad0p0.1/ad1p0.2/ad2p0.3/ad3p0.4/ad4p0.5/ad5p0.6/ad6p0.7/ad7p2.0/a8p2.1/a9p2.2/a10p2.3/a11p2.4/a12p2.5/a13p2.6/a14p2.7/a15p3.0/rx

13、dp3.1/txdp3.2/int0p3.3/int1p3.4/t0p3.5/t1p3.6/wrp3.7/rd393837363534332122232425262728k0鍵為模式選擇鍵，按第一次暫停，設(shè)小時； 按第二次暫停，設(shè)分，按第三次重新開始走動。k1為加1鍵，k2為減1健。對應元器件如下：單片機：按鍵電阻電容led數(shù)碼管: 運行效果如下：80c52晶振:crystalbutton地：grandres電源:powercap7seg-mpx8-ca-blue （ca:共陽，cc:共陰）十、軟件程序流程及代碼;采用8位led軟件譯碼動態(tài)顯示程序使用at89c51單片機，12mhz晶振,p0

14、輸出字段碼，p2 口輸出位選碼，用共陽 ；led數(shù)碼管，p1.0為調(diào)時位選擇按鍵，p1.1為加1鍵,p1.2為減1鍵。;片內(nèi)ram的70h到77h單元為led數(shù)碼管的顯示緩沖區(qū);78h,79h,7ah分別為秒、分、小時計數(shù)單元;7bh為50ms計數(shù)器，7ch為調(diào)時按鍵計數(shù)器org 0000h ljmp startorg 000bh;定時器/計數(shù)器t0中斷程序入口ljmp intt0;主程序start:mov r0,#70h mov r7,#0chinit: mov r0,#00h inc r0 djnz r7,init mov 72h,#10 mov 75h,#10mov tmod,#01hm

15、ov tl0,#0b0hmov th0,#03ch setb ea setb et0 setb tr0start1: lcall scan lcall keyscan sjmp start1;延時1ms子程序dl1ms:movr6,#14hdl1:movr7,#19hdl2:djnzr7,dl2djnz r6,dl1 ret;延時20ms子程序dl20ms:acall scan acall scan acall scan ret ;數(shù)碼管顯示程序scan:mov a,78h;時間存入顯示緩沖區(qū)相應位置movb,#0ahdivabmov71h,amov70h,bmova,79hmovb,#0ah

16、divabmov74h,amov73h,bmova,7ahmovb,#0ahdivabmov77h,amov76h,bmovr1,#70h;循環(huán)掃描顯示movr5,#80hmovr3,#08hscan1: mova,r5movp2,amova,r1movdptr,#tabmovca,a+dptrmovp0,amova,r5lcalldl1msinc r1mov a,r5rr amov r5,adjnz r3,scan1mov p2,#00hmov p0,#0ffh rettab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h, 80h,90h,0bfh;“09”

17、，“-”的共陽極字段碼；定時器/計數(shù)器t0中斷服務(wù)程序 intt0:push accpush psw clr et0 clr tr0 mov tl0,#0b0h mov th0,#03ch setb tr0 inc 7bh mov a,7bh cjne a,#14h,outt0 mov 7bh,#00 inc 78h mov a,78h cjne a,#3ch,outt0 mov 78h,#00 inc 79h mov a,79h cjne a,#3ch,outt0 mov 79h,#00 inc 7ah mov a,7ah cjne a,#18h,outt0 mov 7ah,#00outt0

18、: setb et0 pop psw pop acc reti;按鍵處理程序 keyscan: clr eajnb p1.0,keyscan0 jnb p1.1,keyscan1 jnb p1.2,keyscan2 keyout:setb earet keyscan0: lcall dl20msjb p1.0,keyout wait0:jnb p1.0,wait0inc 7ch mov a,7ch clr tr0 clr et0 cjne a,#03h,keyout mov 7ch,#00 setb tr0 setb et0 sjmp keyout keyscan1: lcall dl20ms

19、 jb p1.1,keyoutwait1:jnb p1.1,wait1mov a,7ch cjne a,#02h,kscan11 inc 79h mov a,79h cjne a,#3ch,keyout mov 79h,#00 sjmp keyout kscan11:inc 7ahmov a,7ah cjne a,#18h,keyout mov 7ah,#00 sjmp keyout keyscan2: lcall dl20ms jb p1.2,keyoutwait2:jnb p1.2,wait2mov a,7ch cjne a,#02h,kscan21 dec 79h mov a,79h cjne