大工15秋單片機原理及應用大作業(yè)答案

1、大昆理2大學網絡教育學院?單片機原理及應用?大作業(yè)題 目：單片機電子時鐘設計學習中央：奧鵬遠程教育福州學習中央層 次：專升本專 業(yè)：電氣工程及其自動化年 級：2021 年09秋季學 號：學生姓名：大工15秋?單片機原理及應用?大作業(yè)具體要求：1作業(yè)內容從以下五個題目中任選其一作答.2正文格式作業(yè)正文內容統一采用宋體,字號為小四,字數在2000字以上.3 .作業(yè)提交學生需要以附件形式上交離線作業(yè)(附件的大小限制在10M以內),選擇已完成的作業(yè),點“上交即可.如下列圖所示.津慳公舍 遺哲瀏覽 在畿作業(yè) 嘉戰(zhàn)作業(yè) 實時交流序號作業(yè)名稱起止日用下日M 交日的餐分 柞1 需黏靜皿間硼江臺州黑聃堆&quo

2、t; O91BCLTH-B-3J爪卬4 .截止時間2021年3月9日.在此之前,學生可隨時提交離線作業(yè),如需修改,可直 接上傳新文件,平臺會自動覆蓋原有文件.5 .考前須知請同學獨立完成作業(yè),不準抄襲其他人或者請人代做,如有雷同作業(yè),成 績以零分計！題目一：單片機電子時鐘設計準 那么：設計一個基于51單片機或STM單片機的電子時鐘,并且能夠實現時分 秒的顯示和調節(jié)撰寫要求：(1)首先介紹課題背景,并進行需求分析及可行性分析,包括軟硬件功能分配、核心器件的選型等；(2)對系統硬件進行設計, 包括硬件功能模塊劃分、 電路原理圖設計等；(3)對系統軟件進行設計,選用匯編語言或C語言編寫程序,給出軟件

3、開發(fā)流程；(4)總結：需要說明的問題以及設計的心得體會.一、課題背景1957年,Ventura創(chuàng)造了世界上第一個電子表,從而奠定了電子時鐘的根底, 電子時鐘開始迅速開展起來.現代的電子時鐘是基于單片機的一種計時工具,采用延時程序產生一定的時間中斷,用于一秒的定義,通過計數方式進行滿六十秒 分鐘進一,滿六十分小時進一,滿二十四小時小時清零.從而到達計時的功能, 是人們日常生活不可缺少的工具.現在高精度的計時工具大多數都使用了石英品 體振蕩器,由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術,因此走時精度高, 穩(wěn)定性好,使用方便,不需要經常調試,數字式電子鐘用集成電路計時時,譯碼 代替機械式傳動,用LE

4、D顯示器代替指針顯示進而顯示時間,減小了計時誤差, 這種表具有時、分、秒顯示時間的功能,還可以進行時和分的校對,片選的靈活 性好.二、時鐘的根本原理分析利用單片機定時器完成計時功能,定時器0計時中斷程序每隔0.01s中斷一 次并當作一個計數,設定定時1秒的中斷計數初值為100,每中斷一次中斷計數 初值減1,當減到0時,那么表示1s到了,秒變量加1,同理再判斷是否1min鐘 到了,再判斷是否1h到了.為了將時間在LED數碼管上顯示,可采用靜態(tài)顯示法和動態(tài)顯示法,由于靜 態(tài)顯示法需要譯碼器,數據儲存器等較多硬件,可采用動態(tài)顯示法實現LED顯示, 通過對每位數碼管的依次掃描,使對應數碼管亮,同時向該

5、數碼管送對應的字碼, 使其顯示數字.由于數碼管掃描周期很短,由于人眼的視覺暫留效應,使數碼管 看起來總是亮的,從而實現了各種顯示.三、51單片機介紹及時鐘設計分析針對要實現的功能,采用AT89S51片機進彳T設計,AT89S51單片機是一款 低功耗,高性能CMOS8單片機,片內含4KBft線可編程ISP的可反復擦寫1000 次的Flash只讀程序存儲器,器件采用高密度、非易失性存儲技術制造,兼容標 準MCS石1指令系統及80C51引腳結構.這樣,既能做到經濟合理又能實現預期的 功能.在程序方面,采用分塊設計的方法,這樣既減小了編程難度、使程序易于理 解,又能便于添加各項功能.程序可分為鬧鐘的聲

6、音程序、時間顯示程序、日期 顯示程序,秒表顯示程序,時間調整程序、鬧鐘調整程序、定時調整程序,延時程序等.運用這種方法,關鍵在于各模塊的兼容和配合, 假設各模塊不匹配會出現 意想不到的錯誤.首先,在編程之前必須了解硬件結構尤其是各引腳的用法, 以及內部存放器、 存儲單元的用法,否那么,編程無從下手,電路也無法設計.這是前期準備工作. 第二局部是硬件局部：依據想要的功能分塊設計設計,比方輸入需要開關電路, 輸出需要顯示驅動電路和數碼管電路等. 第三局部是軟件局部：先學習理解匯編 語言的編程方法再根據設計的硬件電路進行分塊的編程調試,最終完成程序設 計.第四局部是軟件畫圖局部：設計好電路后進行畫圖

7、,包括電路圖和仿真圖的 繪制.第五局部是軟件仿真局部：軟硬件設計好后將軟件載入芯片中進行仿真, 仿真無法完成時檢查軟件程序和硬件電路并進行修改直到仿真成功.第六局部是硬件實現局部：連接電路并導入程序檢查電路,假設與設計的完全一樣一般能實現 想要的功能.最后進行功能擴展,在已經正確的設計根底上,添加額外的功能！ 四、時鐘的設計A.電路設計1 .整體設計此次設計主要是應用單片機來設計電子時鐘,硬件局部主要分以下電路模 塊：顯示電路用8個共陰數碼管分別顯示,星期年份,小時、分鐘月份 和秒日,通過動態(tài)掃描進行顯示,從而預防了譯碼器的使用,同時節(jié)約了 I/0 端口,使電路更加簡單.單片機采用 AT89S

8、5保列,這種單片機應用簡單,適合 電子鐘設計.電路的總體設計框架如下：單片機輸出局部2 .分塊設計模塊電路主要分為：輸入局部、輸出局部、復位和晶振電路2.1 輸入局部輸入信號主要是各種模式選擇和調整信號,由按鍵開關提供.以下為輸入局部樣例:在本實驗中主要用用P3口輸入按鍵信號,還用到了特殊的P0口.對于P0口, 由于其存在高阻狀態(tài),為了實現開關功能,給其添加上拉電阻,具體如下列圖所示：工>XTAL1PODDD PU1 總DU 叩奔口?XTAU用 13Ag PD.iDt PDSftD5 POfifiDSJLRgT叫了唐口P2JWP2.imP221DPGENEAP23W11 P2WM2 陛部

9、53 P2J&WH P2.7JW15主P1J3F1.1P12P13州麗燦 F3.1/TX0 P32/iNTD P33flNTT3_a_P1.iP1J5PUSP3.HTDP3 MlP3加通P1.TP3.T/RDATB93S1I I I I I , I I 111. 111!2.2 輸出局部本電路的輸出信號為7段數碼管的位選和段選信號,鬧鈴脈沖信號,提示燈 信號.本實驗的數碼管是共陰的,為了預防段選信號不能驅動數碼管,故在 P1 口連接 上拉電阻后,再送段選信號,以提升驅動,位選信號直接從 P2 口接入,如下列圖：；U1Uti.lrnwuiiKUfXOHUW17*12 建"紇 B

10、TW*!< FTJVMFxrn PJuJXJ F3Mti Eri鬧鈴由P2.6端輸出,模塊如下:2.3 晶振與復位電路本實驗單片機時鐘用內部時鐘,模塊如下:C222uF復位電路為手動復位構成,模塊如下:RE S>ET各模塊拼接組合,電路總體設計圖如下LHOC( 去he 14R131 M "T"'詢3K1WU!PiJFujuig PQ.1IXD1 FQhDZ FIWS FQiADI rugg IDSXDe pa7D7-lb-92 VK3 P22MID F33MI PZ*!ZI2eAH P27A1Spio/hk 口 ftj.lATCD WfiiTB P3.M

11、TTTFIEP3MTI吟的前FS.iXTF2T 耍t3口fa11叼RP$I_PnOTiRJI- YL _rTiiili：?irt«.ifciu：lil HR咖皿：二/：七a舊口閉.<TKTt.i-3100 0 *15B.程序設計B.1程序總體設計本實驗用匯編程序完成程序總的流程圖如下：B.2程序主要模塊8.2.1 延時模塊數碼管顯示動態(tài)掃描時,用到延時程序,這里使用延遲1ms的程序,此程序 需反復調,除數碼管動態(tài)掃描外,數碼管的閃爍提示,以及音樂模塊也用到了延 時,只是延時的長短不同罷了,在此不再贅述.8.2.2 中斷效勞程序本實驗中,計數器T0,T1中斷都有運用,其中T0中斷

12、為時鐘定時所用,T1中 斷用于音樂播放.T0的定時長度為0.01s,工作于方式1,計數1次,時長1us,故 計數器計數1000畋,進入中斷,計數初值為 65536-10000=55536=#0D8F0裝滿 定時器需要0.01s的時間,從而100次中斷為一秒,一秒之后,判斷是否到 60秒, 假設不到那么秒加一,然后返回,假設到,那么秒賦值為 0,分加一,依次類推.包括日 期顯示的功能也是如此.另外,由于要實現倒計時功能,因此在中斷程序中還要 參加減一的存放器,需要時將其進行顯示.基于以上考慮,以R刻倒計時中的秒, R4為倒計時的分,當秒加1時RGS一,減到0之后,秒賦值為59,分減一,直到分 為

13、0.計數器T1工作于方式1,當調用響鈴程序時,其計數功能開啟,為音樂音 調不同頻率的方波的形成,提供延時.其中斷效勞程序就是根據音調改變音樂方 波輸出口電平的上下,用語句 CPL實現.中斷效勞程序中日歷的實現較為復雜,要考慮平年,閏年,特殊的 2月,每 月的天數的不盡相同.具體的邏輯判斷方法為：首先,要考慮年份是不是閏年, 閏年的判斷方法是：將年份除以100,假設能整除,那么將年份除以400,假設還能整除, 那么為閏年,假設不能,那么為平年；假設不能被100整除,那么判斷是否能被4整除,假設能, 那么為閏年,假設不能那么為平年.只有2月與平、閏年相關,因此在閏年和平年的子 程序中,要判斷是不是

14、2月,假設是那么在相應的年中進行日期的增加,假設不是那么轉 入平時的月份.其中1、3、5、7、8、10、12月是每月31天,4、6、9、11月為每 月30天.日歷進位判斷流程圖如下:本實驗用8個數碼管,剛好能顯示年,月,日,掃描顯示與時間的掃描顯示 類似.年比擬特殊,由兩個存放器存儲,個位,十位為 0時,說明年數能被100 整除,假設此時千位,百位組成兩位數能被4整除,那么年數被400整除,為閏年.假設十位,個位組成兩位數 能被4整除,那么年數能被4整除,為閏年.8.2.3 主程序主程序主要對按鍵進行掃描,以及判斷定時和鬧鈴時間是否已到, 假設到那么調 用相關程序.8.2.4 顯小子程序8個數

15、碼管輪流進行顯示,分別顯示1ms依賴人的視覺 暫留效應,給人以 數碼管持續(xù)高亮的錯覺.日期的顯示,秒表的顯示,倒計時的顯示,調鬧鈴,調定時的顯示,閃爍的 顯示程序與以上的的掃描相似,有的以子程序的方式出現,通過子程序調用語句 ACAL碉用；有點直接嵌套在相應的程序里面,順序執(zhí)行,或者用調轉語句AJMP調用.C程序調試及仿真本程序通過Keil單片機開發(fā)平臺實現程序的編譯,鏈接,生成 HE雙件.通過Keil和硬件仿真平臺Proteus的聯合,可以將設計效果仿真出來,根據效果,ftiwr1038有目的的改變設計,優(yōu)化程序利用Proteus仿真實驗過程截圖:普通時間顯示模式仿真圖,表示：星期一 9點1

16、0分38秒通過本次設計,我深深體會到了掌握知識的重要性,本次設計也使我熟悉了單片機的硬件特點和編程方法,并成功將學到的知識變成了實際的成果,雖然在設計過程中遇到了很多問題,例如知識的融會貫穿、調試遇到的BUCG?,但通過努力都一一得到了克服,從而也提升了我學習的信心,堅決了我繼續(xù)深入學習的決心直由白IAR 物g 芝更通州*腦 3球 »1<WhJ口日JVr睜M培三云 三叨,方建 |!Z拋上電需國周口按下0鍵,顯示日期并可對日期進行按下1鍵,顯示時間,并可調時按下2鍵,進行鬧鈴設置按下3鍵,進行定時設置鬧鈴測試按下6鍵,進入秒表方式調用時鐘顯示子程序判斷是否開啟鬧鈴重響功能判斷是否

17、開啟鬧鈴功能,沒開那么去判斷定時值R4,R3是否到零、鬧鈴時判斷小時數是否到鬧鈴所定時間, 假設到,那么對分進行判斷；假設不到, 那么對定時進行判斷附錄: 延時程序：D_1MS:MOV R7,#2D_5:MOV R2,#250DJNZ R2,$DJNZ R7,D_5RET主程序：MAIN:JNBP3.0,DATETZ調整JNB P3.1,ZSTZ1JNB P3.2,NLTZZJNB P3.3,DSTZJNB P3.4,CESHIJNB P3.6,STOPWATCHTZACALL DISPJNB P0.6,RERINGRE: JNB P2.7,DSPDKQ判斷定時FMQPD:刻是否已到MOV A

18、,HOUR;SUBB A,38H;JZ FEN;AJMP DSPDKQFEN:MOV A,MINUTE;SUBB A,37H;JZ MIAO;判斷分是否到鬧鈴所定時間,假設到,那么對秒進行判斷；假設不到,那么對定 時進行判斷AJMP DSPDKQMIAO:MOV A,SECONDSUBB A,#0JZ SHENGYIN1;判斷秒是否到鬧鈴所定時間,假設到,那么時,分,秒都到達鬧鈴時刻,進 入響鈴子程序；假設不到那么判斷定時AJMP DSPDKQRERING:;鬧鈴重響判斷程序JNB F0, RE;標志位F0為0,不進行鬧鈴重響設定CPL F0MOWCH,#1;定時判斷標志位賦1,定時判斷功能開

19、啟JNB P0.7,M1;鬧鈴重響間隔時間選取MOV R4,#0;鬧鈴重響間隔30秒MOV R3,#30AJMP MAINM1:;鬧鈴重響間隔60秒MOV R4,#1MOV R3,#0AJMP MAINDSPDKQ:判斷是否應該進行定時判斷MOA,3CH;3CHJNZ DSPD2;序AJMP MAINDSPD2:MOV A,R4;JZ S_PD;R4AJMP MAIN;S_PD:MOV A,R3;JNZMAIN;R4,R3到JNB P0.6,SHENGYIN2序AJMP TISHI;AJMP MAINCESHI:ACALL RINGAJMP MAINSHENGYIN1:;LCALL RINGAJMP MAINSHENGYIN2:SETB F0;是引入的判斷因子,當其為0時,不對定時時間是否到0進行判斷當3CHP是0時,跳轉到定時判斷程所存定時分數為0,那么轉而判斷R3所存定時秒數所存參數減為0,定時長度已鬧鈴重響功能開啟時,跳入響鈴程不是鬧鈴重響定時,那么定時時間到 時,跳入提示程序調用響鈴子程序鬧鈴重響標志位設定標志位復位CLR F0AJMP MAINNLTZZ:AJMP NLTZ1DSTZ:AJMP DST