單片機(jī)課程設(shè)計-電子時鐘

1、單片機(jī)課程設(shè)計專 業(yè)：電氣工程及其自動化 設(shè)計題目： 電子時鐘 班級：電自0841學(xué)生姓名： 學(xué)號： 35 指導(dǎo)教師： 分院院長： 教研室主任： 一、課程設(shè)計任務(wù)書 單片機(jī)課程設(shè)計要求及完成任務(wù)：一單片機(jī)課程設(shè)計題目：電子時鐘控制系統(tǒng)設(shè)計溫度控制系統(tǒng)設(shè)計交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 二課程設(shè)計要求：1、以上設(shè)計題目，每個參加設(shè)計的學(xué)生任選其一完成；2、單片機(jī)課程設(shè)計工程的硬件電路、程序，學(xué)生自行設(shè)計完成；3、本課程設(shè)計要求，完成硬件電路設(shè)計，系統(tǒng)調(diào)試成功；4、設(shè)計結(jié)束撰寫課程設(shè)計論文一份，并完成課程設(shè)計辯論；5、課程設(shè)計論文內(nèi)容包括，課程設(shè)計題目；設(shè)計方案與方案論證；設(shè)計內(nèi)容含程序；課程設(shè)計心得。二、設(shè)

2、計提交材料：1電氣施工圖紙一張1號圖紙。 2課程設(shè)計論文一份。 3課程設(shè)計任務(wù)書一份。三、設(shè)計依據(jù)參考資料：1李廣弟,朱月秀,王秀山編著.單片機(jī)根底. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20012 何立民編著.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1999四、設(shè)計進(jìn)度2021年6月26日至7月9日 時間設(shè)計內(nèi)容第1-2天查閱資料，方案比擬、設(shè)計與論證，理論分析與計算第3-5天硬件焊接、單元電路調(diào)試第6-8天系統(tǒng)調(diào)試 第9-10天書寫報告、辯論第1-2天查閱資料，方案比擬、設(shè)計與論證，理論分析與計算五、答疑時間及地點(diǎn)新實驗樓電氣機(jī)房，新實驗樓321全天答

3、疑第一章 程設(shè)計內(nèi)容與要求分析1課程設(shè)計內(nèi)容11.2 設(shè)計內(nèi)容11.3 設(shè)計要求1第二章硬件設(shè)計及電路圖2單片機(jī)的特性22.2 AT89S51單片機(jī)的封裝3存儲空間3程序存儲空間3數(shù)據(jù)存儲空間3時鐘電路42.7 STC10F04XE單片機(jī)主要性能特征：4硬件電路圖5第三章 軟件設(shè)計73.1 系統(tǒng)調(diào)試7系統(tǒng)分析8系統(tǒng)設(shè)計8時鐘設(shè)定程序8第四章 單片機(jī)課程設(shè)計總結(jié)15參考文獻(xiàn)：16第一章 程設(shè)計內(nèi)容與要求分析課程設(shè)計內(nèi)容1課程設(shè)計工程電子時鐘LED顯示1.2 設(shè)計內(nèi)容1以MCS-51系列單片機(jī)為核心器件組成電子時鐘控制系統(tǒng)；2利用提供單元模塊構(gòu)成硬件系統(tǒng)。1.3 設(shè)計要求1以STC89C51單片機(jī)

4、為控制核心，用單片機(jī)內(nèi)部定時器為時鐘源，設(shè)計電子時鐘，使用4位數(shù)碼管顯示時、分，用小數(shù)點(diǎn)的閃爍顯示秒。2顯示格式為：“XX。XX3用4個功能鍵操作來進(jìn)行對時。可自行定義各鍵的功能，也 可按下述方式定義K1K4鍵的功能如下。K1功能鍵，每按下一次對應(yīng)的LED閃爍。K2移位鍵，每按下一次向后移一位。K3加1鍵。K4減1鍵。該題可擴(kuò)展定時，鬧鐘等功能。第二章 硬件設(shè)計及電路圖Atmel公司的AT89S51芯片具有以下特性(1) 指令集合芯片引腳與Intel公司的8051兼容(2) 4KB片內(nèi)在系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器(3) 時鐘頻率為033MHz(4) 128字節(jié)片內(nèi)隨機(jī)讀寫存儲器RAM(5)

5、 32個可編程輸入/輸出引腳(6) 2個16位定時/計數(shù)器(7) 6個中斷源，2級優(yōu)先級(8) 全雙工串行通信接口(9) 監(jiān)視定時器(10) 2個數(shù)據(jù)指針2.2 AT89S51單片機(jī)的封裝AT89S51單片機(jī)具有多種封裝形式，包括PDIP40、PDIP42、PLCC44、和TQFP44，最適合學(xué)校實驗時使用的是PDIP40封裝形式，PDIP40封裝形式的單片機(jī)芯片可以很方便地使用面包板來組成應(yīng)用電路。2.3存儲空間AT89S51單片機(jī)的程序存儲空間和數(shù)據(jù)空間是別離的，每種存儲空間的尋址范圍都是64KB，上述存儲空間在物理上可以被映射到4個區(qū)域：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片

6、外數(shù)據(jù)存儲器，當(dāng)存儲空間映射為外部存儲器時，包括程序空間和數(shù)據(jù)空間，AT89S51單片機(jī)P0口得8個引腳，從P0.0到0.7，被用作地址總線的高8位。由于外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問都是通過P0口和P2口實現(xiàn)。2.4程序存儲空間程序存儲空間可以被映射為內(nèi)部程序存儲器或者外部程序存儲器，AT89S51單片機(jī)內(nèi)部具有的4KB程序存儲器被映射到程序存儲空間得0000H0FFFH區(qū)間。這局部程序存儲空間也可以被映射為外部程序存儲空器，他具體被映射為那一種程序存儲空器取決于引腳31所接的電平。2.5數(shù)據(jù)存儲空間程序存儲空間也可以被映射為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。進(jìn)入不同的數(shù)據(jù)存儲器時通過不

7、同的指令來實現(xiàn)的，這點(diǎn)也程序存儲器不一樣。AT89S51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器有256字節(jié)，他們被分成兩局部：高128字節(jié)和低128字節(jié)。低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器時真正的RAM區(qū)，可以被用來寫入或獨(dú)處數(shù)據(jù)這一局部存儲容量不是很大，但有很大的作用。它可以進(jìn)一步被分為3局部。2.6時鐘電路AT89S51芯片的時鐘頻率可以在033MHz范圍。單片機(jī)內(nèi)部有一個可以構(gòu)成振蕩器的放大電路，在這個放大電路的對外引腳XTAL2和XTAL1接上晶體和電容就可以構(gòu)成單片機(jī)的時鐘電路。單片機(jī)的時鐘頻率從取決于警惕CRY的頻率，如果采用面包板來組裝單片機(jī)應(yīng)用電路，晶體CRY的推薦值為12MHz一下，電容C2與C3的取值

8、范圍為30pF50pF,時鐘電路采用晶體的目的是提高時鐘頻率從的穩(wěn)定性。2.7 STC10F04XE單片機(jī)主要性能特征：1高速:1個時鐘/機(jī)器周期,增強(qiáng)型8051內(nèi)核,速度比普通8051快812倍2寬電壓:5.54.1V/3.7V,3.6V2.4V/2.1V(STC11/10L系列)低功耗設(shè)計: 空閑模式(可由任意一個中斷喚醒)3低功耗設(shè)計: 掉電模式(可由任意一個外部中斷喚醒,可支持下降沿/低電平 和遠(yuǎn)程喚醒,STC11xx系列還可通過內(nèi)部掉電喚醒專用定時器喚醒)4時鐘:外部晶體或內(nèi)部RC振蕩器可選,在ISP下載編程用戶程序時設(shè)置1/2/4/8/12/16/32/48/60/62K字節(jié)片內(nèi)F

9、lash程序存儲器,擦寫次數(shù)10萬次以上51280/512/256字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器6采用宏晶最新第六代加密技術(shù)7芯片內(nèi)EEPROM功能,擦寫次數(shù)10萬次以上超強(qiáng)抗干擾,超強(qiáng)抗靜電,整機(jī)可輕松過2萬伏靜電測試8ISP / IAP,在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程,無需編程器/仿真器速度快,1個時鐘/機(jī)器周期,可用低頻晶振,大幅降低EMI2個16位定時器,兼容普通8051的定時器T0/T11個獨(dú)立波特率發(fā)生器(故無需T2做波特率發(fā)生器),缺省是T1做波特率發(fā)生器9輸入/輸出口多,最多有40個I/O,復(fù)位腳如當(dāng)I/O口使用,可省去外部復(fù)位電路10可編程時鐘輸出功能,T0在P3.4輸出時鐘,T1在P

10、3.5輸出時鐘,BRT在P1.0輸出時鐘11超低功耗:A,支持下降沿/低電平和遠(yuǎn)程喚醒 STC11xx系列增加了掉電喚醒專用定時器, 啟動掉電喚醒定時器典型功耗<2A12全雙工異步串行口(UART), 兼容普通8051, 可當(dāng)2個串口使用(串口可在P3與P1之間任意切換) 適用于電池供電系統(tǒng),如水表,氣表,便攜設(shè)備等. (13)先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu),兼容普通8051指令集,有硬件乘法/除法指令 空閑模式:典型功耗<1.3mA (14)通用I/O口(36/40個),復(fù)位后為: 準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口) 正常工作模式:2mA - 7mA 可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口/弱上

11、拉,推挽/強(qiáng)上拉,僅為輸入/高阻,開漏在系統(tǒng)可編程,無需編程器,無需仿真器,可遠(yuǎn)程升級 每個I/O口驅(qū)動能力均可到達(dá)20mA,44/40管腳的IC建議整個芯片不要超過120mA,內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路,復(fù)位腳設(shè)置為I/O口使用時,復(fù)位腳可浮空。2.8硬件電路圖顯示：采用共陽極LED的動態(tài)顯示方式，用擴(kuò)展74LS164的并行輸出做段選，74LS164的CLK接P1.3，數(shù)據(jù)輸入端接P1.2，通過軟件編程，用P1.2、P1.3模擬移位存放器工作方式。P1.4P1.7作位選。如圖2-1所示。鍵盤：K4。第三章 軟件設(shè)計3.1 系統(tǒng)調(diào)試我們通過軟硬結(jié)合的方法調(diào)試系統(tǒng)，將已經(jīng)運(yùn)行成功的程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中，

12、通過對各個按鍵的按下進(jìn)行調(diào)試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進(jìn)行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調(diào)試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機(jī)連接起來，將程序下載到單片機(jī)上，并進(jìn)行測試，并分析程序，直到完成要求為止。我們通過軟硬結(jié)合的方法調(diào)試系統(tǒng)，將已經(jīng)運(yùn)行成功的程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中，通過對各個按鍵的按下進(jìn)行調(diào)試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進(jìn)行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調(diào)試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機(jī)

13、連接起來，將程序下載到單片機(jī)上，并進(jìn)行測試，并分析程序，直到完成要求為止。我們通過軟硬結(jié)合的方法調(diào)試系統(tǒng)，將已經(jīng)運(yùn)行成功的程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中，通過對各個按鍵的按下進(jìn)行調(diào)試與功能切換。過在電腦上使用WAVE編譯器，進(jìn)行程序的編程和編譯，發(fā)現(xiàn)很多語法和邏輯的錯誤。通過這個編譯器可以很好的發(fā)現(xiàn)并解決問題，程序調(diào)試完畢，編譯沒問題后，按住囊下載程序，并用并口下載線使電腦和單片機(jī)連接起來，將程序下載到單片機(jī)上，并進(jìn)行測試，并分析程序，直到完成要求為止。3.2系統(tǒng)分析多功能數(shù)字鐘就是基于單片機(jī)的特性來實現(xiàn)其功能的。本系統(tǒng)采用的單片機(jī)是AT89S51號。開發(fā)板是AY系列單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)控制板，其上集成了2個數(shù)碼

14、管，8個LED發(fā)光二極管，8個按鍵開關(guān)，主要實現(xiàn)可調(diào)整時間的24小時時鐘，秒表和計時器。實驗板上只有兩個數(shù)碼管且涉及到3個功能，所以必須參加按鍵操作以區(qū)分秒，分和小時的顯示。秒表設(shè)計中實現(xiàn)百分秒計時，在兩個數(shù)碼管中顯示百分秒數(shù)，超出1000毫秒，在二極管中顯示進(jìn)位，由于八個二極管所以一共以計時2的8次方秒。3.3系統(tǒng)設(shè)計本系統(tǒng)需實現(xiàn)三個功能，所以需要通過按鍵進(jìn)行切換。秒表是一種精確計算時間的儀器，需要較高的精度，并要削去人為的抖動，防止因此產(chǎn)生的延時誤差。所以開始設(shè)置初時置為00，等待按鍵按下，有鍵按下，就開始計時，同時數(shù)碼管顯示百分秒的跑動。等到再次有鍵按下時，停止計時，由于本實驗只能做到2

15、55秒的計時秒計時只能用8個LED發(fā)光二極管的亮滅來顯示，所以到達(dá)最大計時時間后，八個LED發(fā)光二極管同時亮，數(shù)碼管顯示00，并發(fā)出警告，說明計時到達(dá)最大允許值。3.4時鐘設(shè)定程序; HI EQU 0X3C LO EQU 0X0B0 CO EQU 20;50MS BUF EQU 30H HOUR EQU 34H MIN EQU 35H SEC EQU 36H DEDA EQU 37H;20ms SEC0 EQU 38H HH EQU 39H MM EQU 3AH K1 EQU P2. K2 ORG 0000H LJMP BEGIN ORG 000BH LJMP T0_INT ORG 0030H

16、BEGIN: CLR RY1 CLR RY2 CLR ALB MOV HH,#1 MOV MM,#11min;LCALL LED_BL;LED LCALL INIT LCALL INIT_TIMER LCALL LOAD_DATA LCALL DISPLOOP: LCALL TIME_PRO LCALL DISP LCALL KEY LCALL DELAY LJMP LOOPKEY: JB K1,M1 LCALL SET_TIME LJMP KEY_RETURNM1: JB K2,M2 LCALL LOOK_ATIME LJMP KEY_RETURNM2: JB K3,M3 LCALL SET

17、_ATIME LJMP KEY_RETURNM3: JB K4,M4M4: LJMP KEY_RETURNKEY_RETURN: RETLED_BL:MOV R4,#6LE1:CPL WLEDMOV R5,#5LCALL DELAYDJNZ R4,LE1RET*/DELAY: MOV R6,#200D1: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1;DJNZ R5,DELAY RETDELAY1:MOV R4,#50LL: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R4,LL RETINIT: MOV DEDA,#0;20ms MOV SEC0,#0 MOV

18、SEC,#0 MOV MIN,#0 MOV HOUR,#0 RETINIT_TIMER: MOV TMOD,#01H SETB EA SETB ET0 MOV TL0,#LO MOV TH0,#HI SETB TR0 RETLOAD_DATA: MOV BUF+3,#1 MOV BUF+2,#2 MOV BUF+1,#3 MOV BUF,#4 RETT0_INT: PUSH ACC MOV TL0,#LO MOV TH0,#HI INC DEDA MOV A,DEDA CJNE A,#CO,TT1 MOV DEDA ,#0 ; LCALL CONV ; LCALL DISP INC SEC M

19、OV A,SEC CJNE A,#60,TT1 INC MIN ;LCALL CONVA ; LCALL DISP MOV SEC,#0 MOV A,MIN CJNE A,#60,TT1 MOV SEC,#0 MOV MIN,#0TT1: POP ACC RETITIME_PRO: MOV A,SEC MOV B,SEC0 CJNE A,B,TI1 LJMP TI2TI1: LCALL CONV MOV SEC0,SECTI2: JB ALB,TI3 RETTI3: MOV A,MIN MOV B,HH CJNE A,B,BK MOV A,SEC MOV B,MM CJNE A,B,BK LC

20、ALL TIME_OUTBK: RETCONV: MOV A,MIN MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+3,A MOV BUF+2,B MOV A,SEC MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+1,A MOV BUF,B RETCONVA: MOV A,HH MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+3,A MOV BUF+2,B MOV A,MM MOV B,#10 DIV AB MOV BUF+1,A MOV BUF,B RETTIME_OUT: RETSET_TIME: CLR TR0 MOV SEC,#0L0: LCALL DISP LCALL DE

21、LAY/ JB K2,L1 INC MIN MOV A,MIN CJNE A,#60,L11 MOV MIN,#0L11: LCALL CONV LCALL DISP LCALL DELAY/ LJMP L0L1: JB K3,L2 INC SEC MOV A,SEC CJNE A,#60,L21 MOV SEC,#0L21: LCALL CONV LCALL DISP LCALL DELAY LJMP L0L2: JB K4,L0 JNB K4,$ SETB TR0 RETSET_ATIME: LCALL CONVAN0: LCALL DISP LCALL DELAY/ JB K2,N1 I

22、NC HH MOV A,HH CJNE A,#60,N11 MOV HH,#0N11: LCALL CONVA LCALL DISP LCALL DELAY/ LJMP N0N1: JB K3,N2 INC MM MOV A,MM CJNE A,#60,N21 MOV MM,#0N21: LCALL CONVA LCALL DISP LCALL DELAYLJMP N0N2: JB K4,N0 JNB K4,$ LCALL CONV LCALL DELAY RETLOOK_ATIME: LCALL CONVA; MOV B,#0LO1: LCALL DISP LCALL DELAY DJNZ

23、B,LO1 LCALL CONV RETDISP: MOV R0,#BUF MOV R2,#4 MOV SCON,#00HDISP0:MOV A,R0 MOV DPTR,#TBB MOVC A,A+DPTR CJNE R2,#2 ,A2 ANL A,#7FH/A1: CJNE R2,#3,A2 / ANL A,#7FH;?A2: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI INC R0 DJNZ R2,DISP0 RET TBB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,84HEND第四章 單片機(jī)課程設(shè)計總結(jié) 通過兩周的設(shè)計