單片機(jī)電子萬年歷課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)姓 名：呂長(zhǎng)明學(xué) 號(hào)： 04040804021專業(yè)班級(jí)：機(jī)電四班、單片機(jī)原理及應(yīng)用簡(jiǎn)介隨著國內(nèi)超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)， 微處理器及其外圍芯片有了迅速的發(fā)展。集成技術(shù)的最新發(fā)展之一是將 CPU和外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行、串行I/O 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片計(jì)算機(jī)（Single-Chip Microcomputer）。而近年來推出的一些高檔單片機(jī)還包括有許多特殊功能單元，如 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、鎖相環(huán)、DMA、浮點(diǎn)運(yùn)算單元等。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

2、，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、萬年歷電子表等。二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)8052是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照-單片機(jī)引腳圖圖1 :FPFPFPPP1 . 01 . 11 . 21 . 31.41 . 5E匸CLMSETRXD/f 3 * QTXP/P 3. 1T UT O/P 3 r 2 iirri/FS.言 to/fs. 4 T1/P3. 5RBZF 3. 7KTAL 2KTAL 1口 997G54.3S10TSTE.54321 斗33as3a3s<A32cl2CJ22:CJ2MnnnnnannnnanITeaPO. O/ADO PO. 1/AD1 PO

3、. 2 /AD2 PO. 3/ADS PO. 4/AD4 PCI 一 5/AD 5 pg g/adsFp. 7/ADT EA./ V pALE/PR匚 PSEHPS. T/AD 丄 5 F£. &/AD14 PE. 5/AD1 3 FE. 4/RD1 2 F2. 3/riPl 1 F2. 2ZAD1 Q PS. 1/ACg FW. 0/AD8圖18052引腳P0.0P0.7 P0口 8位雙向口線（在引腳的3932號(hào)端子）P1.0P1.7 P1口 8位雙向口線（在引腳的18號(hào)端子）P2.0P2.7 P2口 8位雙向口線（在引腳的2128號(hào)端子）P3.0P3.7 P2口 8位雙向

4、口線（在引腳的1017號(hào)端子）8052芯片管腳說明:VCC :供電電壓。GND :接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用 于外部程序 數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編 程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。P1 口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能 接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電

5、流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。P2 口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信

6、號(hào)和控制信號(hào)。P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè) TTL門電流。當(dāng)P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是由于上拉的緣 故。P3 口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示：口管腳備選功能P3.0 RXD串行輸入口P3.1 TXD串行輸出口P3.2 /INTO外部中斷0P3.3 /INT1外部中斷1P3.4 TO記時(shí)器0外部輸入P3.5 T1記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通表1 特殊功能口P3 口同時(shí)為

7、閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間ALE/PROG :當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地 址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。一般情況下， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址 上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外, 該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行

8、狀態(tài) ALE禁止，置位無效。/PSEN :外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每 個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSE N信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP :當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000 H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部 鎖 定為RESET ;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FL ASH 編 程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 :來自反向振蕩器的輸出。三、系統(tǒng)總體方案我

9、選用的是單片機(jī)（8052）來實(shí)現(xiàn)電子萬年歷的功能。共具備兩個(gè)功能：（1 ）顯示年月日及分秒信息（2 ）具有可調(diào)整日期和時(shí)間功能。該電子萬年歷能夠成功實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘運(yùn)行， 調(diào)整功能，且精確度經(jīng)調(diào)試一天的誤 差在2S內(nèi)。1微處理器在設(shè)計(jì)過程中我使用12MHZ晶振與單片機(jī)8052相連接,通過軟件編程的 方法實(shí)現(xiàn)了以24小時(shí)為一個(gè)周期同時(shí)顯示小時(shí)，分鐘和秒的要求，該定時(shí)鬧鐘設(shè) 有九個(gè)按鍵，使之具備了校時(shí)、定時(shí)功能。利用單片機(jī)定時(shí)器及計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時(shí) 效果通過編程形成數(shù)字鐘效果，再利用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示單片機(jī)內(nèi)部處理的數(shù) 據(jù)。同時(shí)通過端口讀入當(dāng)前外部控制狀態(tài)來改變程序的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同功能。在PROTEUS軟

10、件環(huán)境下的8052芯片如圖4所示:U1圖4 PROTEUS 軟件環(huán)境下的8052芯片2顯示電路就時(shí)鐘而言，通?？刹捎靡壕э@示或數(shù)碼管顯示。由于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，而且液晶顯示作為一種被動(dòng)顯示， 可視性相對(duì)較差；對(duì)于具有驅(qū)動(dòng)電路和微處理器接口的液晶顯示模塊（字符或點(diǎn)陣），一般多采用并行接口，對(duì)微處理器的接口要求較高，占用資源多。另外，89C2051本身無專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口，因此，本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行 八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較適合。初始化時(shí)，由軟件編寫的指令 就集中在顯示功能的設(shè)置上。LGM12641BS1R 的指令可帶一個(gè)、兩個(gè)參數(shù)，

11、或無參數(shù)。若指令中含有參數(shù)，則每條指令執(zhí)行時(shí)均須先送入?yún)?shù)， 再送入指令 代碼。由于狀態(tài)位作用不一樣，因此執(zhí)行不同指令必須檢測(cè)不同狀態(tài)位。 液晶顯 示模塊LGM12641BS1R 如圖5所示：圖5 顯示電路LGM12641BS1R3按鍵電路由于我設(shè)計(jì)的是電子萬年歷，需要實(shí)現(xiàn)多種功能的顯示，并要能夠切換顯示 和調(diào)節(jié)年月日，因此，在設(shè)計(jì)過程中按鍵的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。在設(shè)計(jì)過程中我一共采用了 4個(gè)按鍵，盡量在小的空間里實(shí)現(xiàn)最多的功能其中MODE鍵是年月日與時(shí)間顯示切換鍵，按下一次就能夠更換一次顯示位。 在調(diào)整顯示環(huán)境下UP和DONW 鍵是顯示調(diào)整位的的加1減1鍵，F(xiàn)UNCTION 鍵實(shí)現(xiàn)清零，并提

12、高萬年歷顯示的精確性。按鍵電路如圖6所示：up array0 O11 "*=ojdown array cleaarray-00II=-r2functionarray Q * - * 圖6按鍵電路四、硬件電路的總體框圖設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)的硬件電路的總體框圖如圖 7所示：圖7總體框圖五、硬件電路原理圖設(shè)計(jì)該萬年歷是以單片機(jī)8052為核心來完成的。在硬件電路中采用P0 口作為6位液晶顯示電路的驅(qū)動(dòng)接口，這是由于P0 口輸出驅(qū)動(dòng)電路工作處于開漏狀態(tài)，它的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，故只需外接上拉電阻便可以把 LED數(shù)碼管點(diǎn)亮。因?yàn)楣碴幍腖ED數(shù)碼管它的驅(qū)動(dòng)電流是分開的，在單片機(jī)進(jìn) 行動(dòng)態(tài)掃描的時(shí)候不會(huì)影響彼此的電流

13、，故該電路中的8位LED數(shù)碼管均用共陽 陰極的數(shù)碼管。8位LED數(shù)碼管的位選線分別由相應(yīng)的 P2. 0P2. 5控制,而 將其相應(yīng)的段選線并聯(lián)在一起,由一個(gè)8位的I/O 口控制，即P0 口。P3 口與八 個(gè)校時(shí)按鍵相連，以成功實(shí)現(xiàn)萬年歷校時(shí)的功能。電路原理圖如圖8所示：:A：I B II ITE'TaLCD" LsMnsih'azo > -a u sa RD rlBO S0 豐0 go go hKQ 卜莎EU1p他:2FSTTFl昨FIVIZCH2 ns iuFD/AM FDK PD1AD1 ID-M POAK 川編吋咚陽in P23A1I P2JAI2 ns)

14、NQ 吟翩覽 PS'MSR5舊 盤倔 P3awn P331N1T 眄EPJaTIPJa/aF ft/eT且.忑X21U3jKC2禎 SCLk !<iBIB L11 ruu15 E.re.13C 7&T> i a i 硬件電路圖8六、主程序流程圖設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖9所示:圖9主程序流程圖基本顯示模塊設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是由顯示代碼取得相應(yīng)的段碼、 顯示段碼數(shù)據(jù)的串 行發(fā)送，程序流程如圖1-11所示。其中時(shí)個(gè)位的段碼必須加上小數(shù)點(diǎn)， 即帶 小數(shù)點(diǎn)顯示時(shí)個(gè)位，目的是以小數(shù)點(diǎn)符代替時(shí)間分割符“-”。軟件秒脈沖發(fā)生器其實(shí)質(zhì)是利用了定時(shí)器 0的定時(shí)溢出中斷，將它設(shè)定為 100ms

15、溢出中斷，貝U 10次中斷的時(shí)間正好為1s。將時(shí)間參數(shù)設(shè)計(jì)為100ms 的原因有兩個(gè)：1）根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘主頻為6M的特點(diǎn)，16位定時(shí)器最大定時(shí)時(shí)間為65536 X 2M （M為機(jī)器周期，這里是2 yS）,即131ms，取整數(shù)100便于計(jì)次數(shù)；2）如取的太短，女口 10ms，則定時(shí)器頻繁中斷，干擾系統(tǒng)正常運(yùn)行效果。有了秒脈沖發(fā)生器，10次中斷為1s，秒指示燈閃亮1次，秒變量單元加1， 60后分變量單元加1，如果為60分則時(shí)變量單元加1。任何一個(gè)變量的變化， 則顯示刷新一次（更新）。上述思想的實(shí)現(xiàn)均集成在定時(shí)器 0的中斷子程序中。 該設(shè)計(jì)顯示模塊流程圖如圖10所示：七、仿真過程1、仿真:打開WAVE

16、6000，輸入所編寫的源程序并對(duì)程序進(jìn)行編譯，在軟 件的幫助下檢查其中的錯(cuò)誤并進(jìn)行反復(fù)修改， 知道編譯正確后運(yùn)行，確保沒有錯(cuò) 誤以后對(duì)正確的源程序進(jìn)行保存，保存時(shí)給其命名，以便將來載入程序時(shí)容易找 到。2、打開PROTEUS軟件，并出畫單片機(jī)電子萬年歷具體運(yùn)行電路圖。3、檢查所畫電路運(yùn)行圖，確保沒有錯(cuò)誤以后，在PROTEUS下對(duì)原理圖進(jìn) 行加載 WAVE6000下的源程序。4、 加載完成后，單擊電路圖框下的開始按鈕，進(jìn)行仿真，觀察LED數(shù)碼 管現(xiàn)實(shí)情況，此時(shí)LED數(shù)碼管開始顯示數(shù)字。調(diào)節(jié)開關(guān)進(jìn)行時(shí)間的調(diào)節(jié)。當(dāng)秒的顯示間隔快與或慢與實(shí)際間隔時(shí)，調(diào)節(jié)石英晶體震蕩器的頻率參數(shù)，從而使秒 的間隔達(dá)到標(biāo)

17、準(zhǔn)。然后檢查電路其它問題，并對(duì)其的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使之正確。丿八、仿真結(jié)果通過在WAVE6000下對(duì)源程序的編譯，改正了其中的很多錯(cuò)誤，然后運(yùn)行， 保證源程序的正確性。然后按原理圖選擇正確合理的電器元件， 畫出正確的電路 圖，加載源程序運(yùn)行，順利實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)數(shù)字電子鐘的“小時(shí)”、“分鐘”、“秒” 的顯示。該電子萬年歷的顯示效果及電子萬年歷時(shí)間和日期的調(diào)節(jié)效果分別如圖 12和圖13所示：:A':X二i-TExTrLED1 '-IGMOM1IMI08年06月30匸 輿時(shí)。盼4秒 農(nóng)歷曲75-黔 星期T -fDDTiDCXI站 S3FQIRD 1 NDMD? FozmnqMt低 FD

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