單片機(jī)課設(shè)LED顯示電子鐘

1、遼寧工業(yè)大學(xué)單片機(jī)與接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目：LED 顯示的電子鐘院（系）： 電子與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：計(jì)算機(jī)班學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱：起止時(shí)間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電子與信息工程學(xué)院教研室：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)號(hào) 學(xué)課程設(shè)計(jì) （論文） 題目課程設(shè)計(jì)論文 >任務(wù)、O O : J 亠7 能L下瞰寫(xiě) 側(cè)咖皿按！1編 書(shū) 中 S 0 4 ， 一存護(hù)H秒a構(gòu) 顯+B丫 、 結(jié) 間aiY分曲訥。 個(gè)<,t:時(shí)耐刑皿 設(shè)沿m仙M 仁示躺日鍵N為 制顯0MM月KK婦總 命為日月作r,応?,x典 隊(duì)管叮即妁剃裁 加碼也釧綁擬皿 機(jī)數(shù)販龍曠加尸 4D 為口r>

2、;r 行 片LE式 分K2上 運(yùn) 引段忌嘰安據(jù)訥 C 71/建FJ肘M T個(gè)你擻W7:：g A78 鐘 述 頁(yè) 求 以用時(shí)道置吸eUS指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)?nèi)赵履曛缚?jī)成第1章 設(shè)計(jì)概述與要求 11.1設(shè)計(jì)概述 11.2設(shè)計(jì)要求 1第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22.1框圖設(shè)計(jì) 22.2硬件設(shè)計(jì) 2第3章軟件設(shè)計(jì) 73.1程序流程圖 7第4章PROTEU仿真結(jié)果 94.1 總體電路仿真結(jié)果 94.2 各個(gè)功能的仿真結(jié)果 9第5章總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 11附錄程序代碼 12第1章 設(shè)計(jì)概述與要求1.1設(shè)計(jì)概述課程設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生認(rèn)知為主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和能動(dòng)性，重視學(xué)生自學(xué)能力 培養(yǎng)。根據(jù)課程設(shè)計(jì)具體課題安排時(shí)間

3、， 確定課題的涉及，變成和調(diào)試內(nèi)容，分團(tuán)隊(duì)開(kāi)展 課程設(shè)計(jì)活動(dòng)，安排完成每部分工作。課程設(shè)計(jì)集中在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中， 堅(jiān)持獨(dú)立完成，實(shí)現(xiàn)課題規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，并寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。要求學(xué)生自己調(diào)研，設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能，劃分軟硬件功能，選擇器件，用Proteus軟件在 PC機(jī)上完成硬件原理圖設(shè)計(jì)。然后使用使用Proteus軟件在PC機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)仿真，調(diào)試電 路和修改調(diào)試程序。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做試運(yùn)行，有問(wèn)題再進(jìn)一步修改調(diào)試，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的要 求和取得滿意的效果。最后編寫(xiě)系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)，其內(nèi)容主要包括系統(tǒng)功能介紹，使用范圍， 主要性能指標(biāo)，使用方法，注意事項(xiàng)等。要求學(xué)生通過(guò)理論設(shè)計(jì)和實(shí)物制作解決相應(yīng)的實(shí)際問(wèn)題，鞏

4、固和運(yùn)用在單片機(jī)原理與接口技術(shù)課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法， 提高設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，為以后從事電子電路設(shè)計(jì)、研發(fā)電子產(chǎn)品打下良好的基礎(chǔ)。 基于AT89C51單片機(jī)，制作一個(gè)LED顯示的智能電子鐘。1.2設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)題目：LED顯示的電子鐘2、設(shè)計(jì)任務(wù)：基于AT89C5仲片機(jī),制作一個(gè)LED顯示的智能電子鐘。3、設(shè)計(jì)要求及功能：（1）用6個(gè)7段LED數(shù)碼管作為顯示設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)鐘功能。（2）顯示格式，日期：YY MM DD時(shí)間：HH MM SS.（3）可以分別設(shè)計(jì)年、月、日，時(shí)、分、秒。在復(fù)位后的日期應(yīng)該為：12 01 01，時(shí)間為：00 00 00

5、。（4）秒鐘復(fù)位功能，當(dāng)秒位鍵按下后，秒的那位回到 00。（5）鍵盤按鍵個(gè)數(shù)應(yīng)該萬(wàn)為己確定。（6）寸間、月、日自行交替顯示，或者按鍵切換顯示。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1框圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中采用AT89C51芯片及LED顯示器，一些獨(dú)立式按鍵構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字電子鐘。設(shè)計(jì)中是采用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，程序框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)框圖整個(gè)電子鐘的工作原理是：在正常的供電狀態(tài)下，首先利用單片機(jī)定時(shí)，到了相應(yīng)的 時(shí)間由單片機(jī)將所需要顯示的數(shù)據(jù)送到 LED顯示器的輸入口，當(dāng)有鍵按下時(shí)則進(jìn)入相應(yīng)的 按鍵顯示和調(diào)整狀態(tài)，進(jìn)行按鍵調(diào)整。2.2硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是指應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)芯片、控制電路、

6、存儲(chǔ)器、 I/O接口 等等。硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮留有充分余量，電路設(shè)計(jì)力求無(wú)誤，因?yàn)樵谙到y(tǒng)調(diào)試中不易修 改硬件結(jié)構(gòu)。如原理圖所示，硬件系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)、LED數(shù)碼管顯示模塊、電源模塊、晶振模塊、按鍵模塊等組成。1、硬件系統(tǒng)各模塊功能：（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)一一AT89C51由AT89C51單片機(jī)由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成。AT89C51是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory ) 的低電壓，高性能CMOS位微處理器，俗稱單片機(jī)。時(shí)鐘電路由一個(gè)12MHZ勺石英晶體振 蕩器和兩個(gè)22

7、pF的的電容組成振蕩電路和分頻電路，為單片機(jī)提供內(nèi)部時(shí)鐘。復(fù)位電路 采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位結(jié)合的方式對(duì)電路進(jìn)行復(fù)位，主要是通過(guò)RST引腳送入單片機(jī)。U419卜 XTAL1P0.0/AD039P0.1/AD13818P0.2/AD237"36-XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD435P0 5/AD534P0.6/AD63TRSTP0.7/AD721岔P2.0/A8P2.1/A923P2.2/A102924P2.3/A11P2.4/A1230ALE25"3126EAP2.5/A1327P2.6/A14P2.7/A15281P1.010P3.0/RXD211P1.1P3.1

8、/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P1.7P3.6/WR817AT89C51圖2.2 89C51 單片機(jī)VCC電源。GND接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)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(xiě)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/

9、O 口, P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1 口管腳寫(xiě)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(xiě)“ T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“ T時(shí)，它利用內(nèi)

10、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(xiě)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(xiě)入“T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AT89C5啲一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INTO （外部中斷0）P3.3 /INT1 （外部中斷1）P3.4 T0 （記時(shí)

11、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(xiě)選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為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(wèn)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。在平時(shí)，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(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出

12、可在SFR8EK址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOV，MOV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)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN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)（0000H-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 FLASHS程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP。（2）LED數(shù)碼

13、管顯示模塊LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，亦稱半導(dǎo)體數(shù)碼管。將條狀發(fā)光二極管按照共陰極（負(fù)極）或共陽(yáng)極（正極）的方法連接，組成“ 8”字，再把發(fā)光二極管另一電極作筆段電 極，就構(gòu)成了 LED數(shù)碼管。若按規(guī)定使某些筆段上的發(fā)光二極管發(fā)光，就能顯示從09的系列數(shù)字。同熒光數(shù)碼管（VFD）、輝光數(shù)碼管（NRT）相比，它具有：體積小、功耗低、 耐震動(dòng)、壽命長(zhǎng)、亮度高、單色性好、發(fā)光響應(yīng)的時(shí)間短，能與TTL、CMO電路兼容等的數(shù)顯器件。+、-分別表示公共陽(yáng)極和公共陰極。ag是7個(gè)筆段電極，DP為小數(shù)點(diǎn)。另 有一種字高為7. 6mm的超小型LED數(shù)碼管，管腳從左右兩排引出，小數(shù)點(diǎn)則是獨(dú)立的。本系統(tǒng)利用6

14、位LED數(shù)碼管顯示時(shí)間，共陰極結(jié)構(gòu)。LED數(shù)碼管由7段發(fā)光二極管組 成，當(dāng)要顯示某個(gè)數(shù)字時(shí)只要將數(shù)字所對(duì)應(yīng)的引腳送入低電平。輸入輸岀顯示DV'耳宇符11090011 111110Q1 X 000110 110 0 0 0I11 X 001011 10 110 1e1 X 031111 11 1 0 D 131 01 00 10 11 0 0 I 1H1 X 0101111 1 o 1 is1 K 011010 E111111 J! 011111 11 0 0 0 0nK 1U0011 11111!8i k moi i1 110 0 11q1 Jt 1010100 1 1 0 tC1 X

15、 10111o a110 0 1p1 工 110010 110 0 11u1 K 110111 D0 10 11c1 X 111010 00 11111 I 1M110 11 0 0 0 0X X XXXX 00 u0 0 0 0 01 0 0000 00 00 0 0 0 00 K1I 1111118圖2.3 LED數(shù)碼管的數(shù)值表及其引腳圖1Is1aflbelLIrddpe d yt 加 此対LED數(shù)碼首正面El 各字段的弓W（3）晶振模塊：下圖所示為時(shí)鐘電路原理圖，在AT89S51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器， 其輸入 端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2而在芯片內(nèi)部，XTAL

16、1和 XTAL2之間跨接晶 體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過(guò)觸 發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖2.4晶振電路(4) 按鍵模塊：本設(shè)計(jì)中主要有7個(gè)控制按鍵，按鍵功能為：1) P1.0鍵位為清零鍵，當(dāng)使用時(shí)，使其所顯示數(shù)據(jù)清零，復(fù)位;2) P1.1鍵位口為時(shí)間加“1”；3) P1.2鍵位口為分鐘加“1”；4) P1.3鍵位口為秒鐘加“1”；5) P1.4鍵位口為暫停鍵；6) P1.5鍵位口為恢復(fù)端；7) P1.6鍵位口為秒鐘清零端。圖2.5 獨(dú)立按鍵模塊第3章軟件設(shè)計(jì)3.1程序流程圖(1)主程序流程如圖3.1所示，程序運(yùn)行后系統(tǒng)默認(rèn)顯

17、示初始值，通過(guò)判斷鍵位來(lái)執(zhí) 行相應(yīng)子程序，經(jīng)過(guò)程序運(yùn)算后再顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)值。開(kāi)始.顯示初值轉(zhuǎn)相應(yīng)程序-E!NO延時(shí)顯示數(shù)值*返回圖3.1主程序流程圖一位的數(shù)字來(lái)設(shè)置完成后顯示圖3.4 時(shí)間處理程序流程圖(3)時(shí)間處理程序流程如圖3.2所示，鍵盤相應(yīng)設(shè)置按鍵后，通過(guò)設(shè)置每 達(dá)到設(shè)置時(shí)間的效果，其中程序需要計(jì)算秒鐘、分鐘、時(shí)鐘的進(jìn)制問(wèn)題， 時(shí)間。第4章PROTEU仿真結(jié)果4.1總體電路仿真結(jié)果仿真開(kāi)始，系統(tǒng)顯示默認(rèn)時(shí)間，鍵盤等待響應(yīng)，總體電路仿真結(jié)果如圖4.1所示:It>LEF1B pi-fitF1.4 r ijerurcufAK FU ffAI-ht-lAKfHJo-aKHx-fAPiP?.

18、iMIZSfMI PT鉗h 丁叱XI M£HUMFZt.SEP：.£空trr!PIETPJ'I n kt PrfWT PlWFMTipsrnvn nn lu uu 圖4.1總體電路仿真結(jié)果4.2各個(gè)功能的仿真結(jié)果按下K1鍵進(jìn)入設(shè)置頁(yè)面，可以通過(guò)多次操作K1來(lái)切換設(shè)置各個(gè)數(shù)位的值，更改數(shù)字通過(guò)按K2執(zhí)行，設(shè)置完成后按 K3鍵確定。r- aL»WTF-3f re iiT'-Qs r < -RifTa r*3.HnFaarB*3 TiT"T芽韜話? m 皿 I： 4|"|-<£圖4.2顯示時(shí)間時(shí)仿真電路圖按下K4

19、鍵進(jìn)入顯示日期，界面如圖4.3所示；設(shè)置日期的流程與設(shè)置時(shí)間的流程相 同。d XF.Mxrwon*.n D.m»i - bjwi.c-D3AQ -U2ISWHALI E?R§TD*.Bn.eKTHgr 3+L=£uu!Za'.*G I21A* puftc 陀二竄H 吃啊1Z FZjffAQ 科WI*-'ST0.123.4豐JS.T九盂T35齊史F3.1TDD FinnMBF3J&圖4.3顯示日期的仿真電路圖第5章總結(jié)參考文獻(xiàn)1 吳亦鋒單片機(jī)原理與接口技術(shù)北京：電子工業(yè)出版社，2010: 75 97.2 李建中單片機(jī)原理及應(yīng)用西安：西安電子科

20、技大學(xué)出版社，2008： 4556.3 張毅剛單片機(jī)原理及應(yīng)用北京：高等教育出版社，2003:126 135.4 胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社，2004 : 30 55. 張毅剛單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京：人民郵電出版社，2008: 9-29.附錄程序代碼ORG 0000HMOV40H,#00HMOV41H,#00HMOV42H,#00HMOV43H,#00HMOV44H,#00HMOV45H,#00HMOVR0,#01HMOVR1,#02HCLRP3.0CLRP3.1；中斷;顯示程序:UU: MOV TMOD ,#01HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HCL

21、R TR0MM: MOV A,40H ；MOV50H,#0FEHMOVP2,50HMOVDPTR ,#TABMOVCA,A+DPTRMOVP0,ALCALLYYMOVA,50HRLAMOV50H,AMM1: MOV P2,50HMOVDPTR,#TABMOVA,41HADDA,#0AHMOVCA,A+DPTRMOVP0 ,ALCALLYYMOVA,50HRLAMOV50H,AMM2: MOV P2,50HMOVDPTR,#TABMOVA,42HMOVCA,A+DPTRMOVP0 ,ALCALLYYMOVA,50HRLAMOV50H,AMM3: MOV P2,50HMOVDPTR,#TABMOV

22、A,43HADDA,#0AHMOVCA,A+DPTRMOVP0 ,ALCALLYYRL AMOV 50H,AMM4: MOV P2,50HMOVDPTR,#TABMOVA,44HMOVCA,A+DPTRMOVP0 ,ALCALLYYMOVA,50HRLAMOV50H,A;按鍵判斷程序MM5: MOV P2,50HMOVDPTR,#TABMOVA,45HADDA ,#0AHMOVC；A,A+DPTRMOVP0 ,ALCALL YYMOVA,50HRL AMOV50H,AJNBP1.0,KK1JNBP1.6,KK7JNBP1.1,KK2JNBP1.2,KK3JNBP1.3,KK4CJNER0,#01H,HH1JNB P1.4,KK5BB:KK5:HH1:KK1KK7:GG:KK4:QQ1:KK3:SETB TROJB TFO, GGLJMP MMJNB P1.4,KK5MOV R0,#00HLJMP UUJNB P1.5 ,KK6LJMP UULJMP KKK1LJMP KKK7CLR TFOMOV A,47HCJNE A,#09 H, LL1MOV47H,#00HMOVA,46HCJNEA,#09 H, LL2MOV46H,#00HJNB P1.3,KK4JNBP3.1,QQ1MOVA,