單片機課程設計數(shù)字電子鐘

1、單片機技術課程設計說明書系 、 部： 電子信息工程 學生姓名： 馬天舒 指導教師： 王韌職稱： 副教授專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子0901 完成時間：2011年12月30日星期五 摘 要單片計算機即單片微型計算機（Single-Chip Microcomputer ）,是集定時，計數(shù),CPU,RAM,ROM和多種接口于一體的微控制器。近年來隨著計算機在社會領域的滲透和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入而51 單片機是各單片機中最為典型和最有代表性的一種。由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關的系統(tǒng)，越來越廣泛地

2、應用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產品以及家用電器等各個領域，單片機往往是作為一個核心部件來使用，在根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。這次畢業(yè)設計通過對它的學習，應用，從而達到學習、設計、開發(fā)軟、硬件的能力。隨著以計算機為軸心的各種各樣信息處理裝置的誕生，為適應這種新形勢，信息家電，網(wǎng)絡終端，廣播-通信等用途的LCD市場也將迅速擴大，而且如今LCD發(fā)展方向不僅在于大屏幕，而且在中小屏幕方面，例如汽車導航系統(tǒng)，攝像機，數(shù)字式照相機，便攜式電視，PDA(個人數(shù)字助理)，娛樂/游戲機，攝影機等有著進一步的發(fā)展。 液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量

3、輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點，近年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產品中。LCD可分為段式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中，段式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線以及漢字、動畫，并且可以實現(xiàn)屏幕滾動、反轉、閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹單片機AT89C52設計數(shù)字電子時鐘實現(xiàn)的方案。本系統(tǒng)將單片機AT89C52內部時鐘讀出并通過四位一體七段數(shù)碼管(LED)顯示出來,通過按鍵設定的時間來改變系統(tǒng)的時間，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化。該系統(tǒng)是具有計時和控

4、制功能的產品，可根據(jù)不同需要用于各種場合。關鍵詞：單片機89C52；電子時鐘；緩沖器和總線驅動器74LS244；液晶顯示器LEDABSTRACTSingle-chip micro-computer computer-chip is a CPU, RAM, ROM, timing, counting and multiple interfaces in one microcontroller. In recent years, with the field of computer penetration in the community and the development of large-

5、scale integrated circuits, single-chip applications is steadily moving toward depth and 51 single-chip single-chip is the most typical and most representative one. Because of its strong functions, small size, low power consumption, cheap, reliable and easy to use and so on, it is particularly suited

6、 to control systems and, more widely used in automatic control, intelligent instruments, meters, data acquisition, military products, as well as household appliances and other fields, often single-chip microcomputer as a core component to use, in accordance with the specific hardware architecture, a

7、s well as application-specific features of the software object to be perfect. The graduation project through its study and application to achieve the study, design, development hardware and software capabilities. With a variety of computer-axis of the birth of information processing devices, in orde

8、r to adapt to this new situation, information appliances, network terminals, radio - communications, such as the use of LCD market will expand rapidly, and now not only the development direction of LCD to the big screen, but also in small and medium-sized screen, such as car navigation systems, vide

9、o cameras, digital cameras, portable TV, PDA (Personal Digital Assistant), entertainment / video game consoles, cameras, etc. have further development. Liquid Crystal Display (LCD) with low power consumption, small size, light weight, ultra-thin displays and many other advantages unmatched in recent

10、 years been widely used in single-chip smart control devices, instrumentation and low-power electronic products. LCD can be divided into Segment LCD, character-type LCD and dot matrix LCD. Among them, the piece character LCD and LCD-style characters and figures can only be used for simple display, c

11、an not satisfy the graphics curve and show that the requirements of Chinese characters; and dot-matrix LCD can display characters, numbers, can also display a variety of graphics, curve as well as Chinese characters, animation, and can scroll the screen, reverse, blinking and other functions, a wide

12、 range of uses. This article describes the design of single-chip microcomputer AT89C52 combination clock timing of the program controller. tri-state output for the eight sets of buffers and bus drivers. AT89C52 single-chip microcomputer of the system will read out the internal clock and through the

13、seventh four-in-one digital tube (LED) display, through the button to set the alarm to change the system time, single-chip based on the time to set alarm alarm processing, thus realizing the intelligent system. The system is a function of timing and control products, according to the different needs

14、 for various occasions.Keywords：Single-chip micro-computer80C52；Liquid crystal displayLED；Electronic clock；Buffer and line driver74LS244；目 錄1 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介紹11.1 設計課題任務與功能要求1 1.2 設計課題總體方案介紹12 設計課題硬件系統(tǒng)的設計22.1 各模塊功能簡要介紹2 2.2 電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖32.3元器件清單53 設計課題軟件系統(tǒng)的設計63.1 使用單片機資源的情況63.2各模塊功能簡要介紹73.3

15、程序流程框圖83.4程序清單(見附錄)94 設計結論、仿真結果104.1 設計結論及使用說明10 4.2 仿真結果10結束語11致謝12參考文獻13附錄A軟件系統(tǒng)程序清單14附錄BPCB電路原理圖20附錄C元器件清單211 設計課題任務、功能要求說明及總體方案介紹1.1 設計課題任務數(shù)字電子鐘設計一個具有特定功能的電子鐘。該電子鐘上電或按鍵復位后能自動顯示系統(tǒng)提示符“P.”， 進入時鐘準備狀態(tài)；第一次按電子鐘啟動/調整鍵，電子鐘從0時0分0秒開始運行，進入時鐘運行狀態(tài)；再次按電子鐘啟動/調整鍵，則電子鐘進入時鐘調整狀態(tài)，此時可利用各調整鍵調整時間，調整結束后可按啟動/調整鍵再次進入時鐘運行狀態(tài)

16、。1.2 功能要求說明用定時計數(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)，形成定時時間為50ms。用片內RAM的7BH單元對50ms計數(shù)，計20次產生秒計數(shù)器78H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-秒十位、秒個位。在處理過程中加上了按鍵判斷程序，能對按鍵處理。2 課題硬件系統(tǒng)設計2.1 各模塊電路簡要介紹2.1.1 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括電

17、源電路、時鐘電路、復位電路。只有當單片機有了這些電路才會工作。電源電路給單片機供電，時鐘電路給單片機提供計數(shù)時間，復位電路可以實現(xiàn)單片機的復位。單片機簡要系統(tǒng)框圖如右圖：圖 1 系統(tǒng)設計框圖2.1.2 按鍵電路按鍵電路的設計就是在一段公共接地，另一端通過上拉電阻接到P1口，當有按鍵按下，相應的口就會變成低電平，產生一個下降沿。2.1.3 流水燈電路流水燈電路直接掛接在單片機的P3口上，采用共陽接法。而蜂鳴器就接在P3.1口上。2.1.4 數(shù)碼管電路數(shù)碼管的段控口接在單片機的P0上，而位控口通過三極管接在單片機的P2口上。2.1.5 下載口電路下載口的1腳接P1.5口，2腳懸空，3腳接單片機的復

18、位口，4腳接P1.6口,5腳接P1.7口，6腳接地，7、8、8、10腳接地。2.2 電路原理圖、PCB圖、元器件布局圖電路原理圖如下：圖2 PROTUES仿真圖電路原理圖：(見附錄B)PCB頂層圖如下：圖3 PCB頂層圖PCB底層圖如下：圖4 PCB底層圖PCB元器件分布圖如下：圖5 PCB元器件分布圖2.3元器件清單（見附錄C）3 設計課題軟件系統(tǒng)的設計3.1單片機系統(tǒng)資源定時器計數(shù)器（1）MCS-51系列中51子系列有兩個16位的可編程定時計數(shù)器可：定時計數(shù)器T0和定時計數(shù)器T1。它由加法計數(shù)器、方式寄存器TMOD、控制寄存器TCON等組成。方式寄存器用于設定定時計數(shù)器T0和T1的工作方式

19、，控制寄存器用于對定時計數(shù)器啟動、停止進行控制。（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，也可以外部信號計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能通過編程設定來實現(xiàn)。（3）每個定時計數(shù)器都有多種工作方式，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。通過編程可設定工作于某種方式。四種工作方式為：13位定時計數(shù)器、16位定時計數(shù)器、8位自動重置定時計數(shù)器、兩個8位定時計數(shù)器（只有T0有）。（4）每一個定時計數(shù)器定時計數(shù)時間到時產生溢出，使相應的溢出位置位，溢出可通過查詢或中斷方式處理。中斷系統(tǒng)（1）MCS-51單片機提供5個硬件中斷源，2個外部中斷源，2個定時計數(shù)器T0和T1的溢出中斷TF0和T

20、F1，1個串行口發(fā)送TI和接收RI中斷。（2）MCS-51單片機中沒有專門的開中斷和關中斷指令，對各個中斷源的允許和屏蔽是由內部的中斷允許寄存器IE的各位來控制的。中斷允許寄存器IE的字節(jié)地址為A8H，可以進行位尋址。系統(tǒng)復位時，中斷允許寄存器IE的內容為00H，如果要開放某個中斷源，則必須使IE中的總控置位和對應的中斷允許位置“1”。（3）MCS-51單片機有5個中斷源，為了處理方便，每個中斷源有兩級控制，高優(yōu)先級和低優(yōu)先級。通過由內部的中斷優(yōu)先級寄存器IP來設置，中斷優(yōu)先級寄存器IP的字節(jié)地址為B8H，可以進行位尋址。如果某位被置“1”，則對應的中斷源被設為高優(yōu)先級；如果某位被清零，則對應

21、的中斷源被設為低優(yōu)先級。對于同級中斷源，系統(tǒng)有默認的優(yōu)先權順序，從高到低優(yōu)先權順序為外部中斷0、定時計數(shù)器T0中斷、外部中斷1、定時計數(shù)器T1中斷、串行口中斷。通過設置中斷優(yōu)先級寄存器IP能夠改變系統(tǒng)默認的優(yōu)先級順序。（4）MCS-51單片機響應中斷的條件為：中斷源有請求且中斷允許。LED數(shù)碼管顯示器在單片機應用系統(tǒng)中，經常用到LED數(shù)碼管作為顯示輸出設備，LED數(shù)碼管顯示器雖然顯示信息簡單，但它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長、與單片機接口方便等特點，基本上能夠滿足單片機應用系統(tǒng)的需要，所以在單片機應用系統(tǒng)中經常用到。LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結構組合起來的顯示器件。在

22、單片機應用系統(tǒng)中通常使用的是8段式LED數(shù)碼管顯示器，它有共陰極和共陽極兩種。所謂譯碼方式是指由顯示字符轉換得到對應的字段碼的方式。對于LED數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有兩種：硬件譯碼方式和軟件譯碼方式。LED數(shù)碼管在顯示時，通常有兩種顯示方式：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。在使用時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。3.2各模塊功能簡要介紹主函數(shù)主程序先對顯示單元和定時器/計數(shù)器初始化，然后重復調用數(shù)碼管顯示模塊和按鍵處理模塊，當有鍵按下，則轉入相應的功能程序。各鍵功能子程序當按下K0按鍵時，進入調分狀態(tài)

23、，時鐘停止走動即暫停；按K1或K2按鍵可進行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進行分和小時的調整；最后按K0鍵將退出調整狀態(tài)，時鐘開始計時運行；按K3鍵停止一切功能，顯示器呈現(xiàn)ELEC 0901(電子0901)字符。延時子程序編寫1ms和17ms的延時子程序，便于調用。鍵掃子程序由第一個鍵開始檢測按鍵是否被按下，延時消除抖動，判斷按鍵是否被放開，跳出執(zhí)行對應的按鍵程序，否則檢測下一個鍵是否按下。顯示子程序本系統(tǒng)共用8個數(shù)碼管，從右到左依次顯示秒個位、秒十位、橫線、分個位、分十位、橫線、時個位和時十位。采用軟件譯碼動態(tài)顯示。中斷子程序定時器/計數(shù)器T0用于時間計時。選擇方式1，重復定時，定時時間

24、設為50ms，定時時間到則中斷，在中斷服務程序中用一個計數(shù)器對50ms計數(shù)，計20次則對秒單元加1，秒單元加到60則對分單元加1，同時秒單元清0；分單元加到60則對時單元加1，同時分單元清0；時單元加到24則對時單元清0，標志一天時間計滿。在對各單元計數(shù)的同時，把它們的值放到存儲單元的指定位置。3.3程序流程框圖程序設計的流程圖如下：圖6 主程序流程圖圖7 定時器/計數(shù)器T0中斷服務程序流程圖圖8鍵掃描子程序流程圖圖9數(shù)碼管顯示器顯示顯示子程序流程圖3.4程序清單(見附錄A)4仿真結果、設計結論及使用說明4.1仿真結果由于系統(tǒng)軟件的問題，本設計仿真不是很理想，有些代碼的生成出現(xiàn)了混亂的現(xiàn)象，但

25、各鍵功能與運行良好。4.2設計結論及使用說明按鍵處理設置為：當按下K0按鍵時，進入調分狀態(tài)，時鐘停止走動即暫停；按K1或K2按鍵可進行加1或減1操作；繼續(xù)按K0鍵可分別進行分和小時的調整；最后按K0鍵將退出調整狀態(tài)，時鐘開始計時運行；按K3鍵停止一切功能，顯示器呈現(xiàn)ELEC 0901(電子0901)字符。實物運行總體結果比較理想，不過一開始王老師指出了在按下鍵時會出現(xiàn)顯示器全滅的現(xiàn)象，經過程序的修改，已良好的解決這一問題。結束語數(shù)字電子鐘的設計及制作在所有課題里是相對簡單的，但實際做起來并沒有我想的那么容易。從原理圖與PCB版的設計到程序的編寫，每一步都遇到了很大的困難，特別是在程序編寫時，開

26、始時不懂程序的分模塊編寫和加注釋，直接導致了之后修改和閱讀的困難，在使用proteus進行仿真時，也遇到了許多的問題，經過我不懈努力，和同學們的交流和耐心的指導，我們才順利完成任務，在此向幫助過我的同學們表示衷心的感謝。通過本次課程設計，我更深一步地掌握了單片機的接口技術以及其匯編語言程序設計。在編寫程序時，經常也碰到很多難題，程序的跳轉等等。編寫匯編程序的時候，程序的循環(huán)，多層循環(huán)，還有就是轉移語句的跳轉范圍，這次編程的時候就遇到幾次這樣的情況，于是我就在跳轉語句附近寫一段跳轉區(qū)程序，先讓其跳到跳轉區(qū)，然后通過無條件長轉移指令跳到要去的程序段。以前總是覺得匯編很難，如果要編寫一個長一點的程序

27、，基本上很難用匯編寫出來，但是這次我通過幾天的努力終于把匯編的程序編寫出來了，心里也不是太害怕匯編了。用匯編語言編程的時候，尤其要注意的就是棧底的設置，還有寄存器組之間的轉換，通過堆棧保護。之前對這一點沒怎么注意，但是就是出不來結果，通過仔細的分析終于找出了原因，這一次是我第一次用匯編寫這么長的程序，讓我學到了很多東西。經過這次課程設計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程，和在常用編程設計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好的基礎。致謝本次課程設計，能夠順利的完成，

28、多虧老師和同學的指導和幫助。課程設計的完成，特別感謝王韌老師在實驗課程的耐心指導以及理論課上的生動講解，在老師的嚴格要求下，這次的實際操作讓我學到了很多從書本上學不到卻終身受益的知識，良好的學習習慣，端正的學習態(tài)度。讓我及我們整個電子0901班的同學對單片機技術這門課程的產生了如此濃厚的興趣！這為我以后的學習和工作打下了良好的基礎，更好的去面對社會，適應社會，在此，再次向王韌老師獻上我們最真誠的謝意，“老師您辛苦了”！在此還要感謝在課程設計上一直耐心幫助我的同學們，有你們與我在專業(yè)知識上的的共同學習與交流，讓我覺得學習并不孤單，有你們的鼓勵與影響，讓我在失落絕望時還可以一直以一種堅持不懈的態(tài)度

29、奮斗到最后。參考文獻1 李廣弟.單片機技術基礎M.第三版.北京：北京航空航天大學出版社，20072 馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計M.第四版.北京航空航天大學出版社，20073李光飛.單片機課程設計實例指導M.北京:北京航空航天大學出版社，2004附錄A軟件系統(tǒng)程序清單：ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH LJMPIBREAK/*主函數(shù)*/MAIN:MOV SP, #30H ; 修改堆棧地址 MOVA,#11H ; 顯示p。MOVDPTR,#TABLE MOVCA,A+DPTR MOVP0,A MOVP2, #0FEH MOVR0,#70H MOVR7,#0EH MM:M

30、OV R0,#00H ;給70h單元-7e單元送數(shù)據(jù)0INCR0 DJNZR7,MM MOV72H,#0AH ; 給72h送-代碼MOV75H,#0AH ; 給75h送-代碼LL:LCALLKEYLCALLKGMOVA,7DHCJNEA,#01H,LLLCALLSCANLJMPLL /*各鍵功能子程序*/KG:MOVA,7EH; 鍵1的功能：按一下啟動計時，再按調時，再按調分，再按恢復計時KEY0:CJNEA,#01H,KEY1 LCALLDIR L:JNBP1.0,L; 判鍵有沒有松掉MOVA,7CH CJNEA,#00H,LOP5 MOVA,7DHCJNEA,#00H,PP MOV7DH,

31、#01H LCALLSCAN PP:INC7CHMOVTMOD,#01H MOVTH0,#03CH MOVTL0,#0B0H SETBEA SETBET0 SETBTR0 LJMPLOOP5 LOP5:INC7CH MOVA,7CH;CLRET0 CLRTR0 CJNEA,#03H,LLLMOV7CH,#00LLL:LJMPLOOP5;鍵2的功能：調時或分自加一KEY1:CJNEA,#02H,KEY2LCALLDIR JBP1.1,LLL LOP1:JNBP1.1,LOP1MOVA,7CHDECA ;按一次時減一JZLLL INCA CLR TR0CJNEA,#02H,LOP3INC79H M

32、OVA,79HCJNEA,#3CH,LLLMOV79H,#00LJMPLOOP5 LOP3:INC7AHMOVA,7AHCJNEA,#18H,LLLMOV7AH,#00LJMPLOOP5 ;鍵3的功能：調時或分自減一KEY2:CJNEA,#03H,KEY3LCALLDIRJBP1.2,LOOP5 MOV7DH,#01H LOP2:JNBP1.2,LOP2MOVA,7CH DECA JZLOOP5 INCA CLR TR0 CJNEA,#02H,LOP4DEC79H MOVA,79H CJNEA,#0FFH,LOOP5MOV79H,#3BHLJMPLOOP5 LOP4:DEC7AH MOVA,7

33、AHCJNEA,#0FFH,LOOP5MOV7AH,#17H LJMPLOOP5 ;鍵4功能：顯示KEY3:CJNEA,#04H,LOOP5CLR TR0KEY333:PUSH ACC PUSH B PUSH PSW SETB RS0 SETB RS1 LOOP7:MOVR4,#08HMOV70H,#01HMOV71H,#00HMOV72H,#09HMOV73H,#00HMOV74H,#0CHMOV75H,#0EHMOV76H,#12HMOV77H,#0EHMOVR1,#70HMOVR5,#0FEH LOOP6:MOVA,R1 MOVDPTR,#TABLE MOVCA,A+DPTR MOVP0

34、,A MOVA,R5 MOVP2,A ;送位控LCALLDELAY1MINCR1 ; 自增顯示緩沖地址MOVA,R5 RLA ; 位控左移MOVR5,ACJNE A,#0FEH, LOOP6 DJNZR4, LOOP7 ; 循環(huán)POP PSW POP B POP ACC LOOP5:RET/*鍵掃子程序*/KEY:MOV7EH,#00HJNBP1.0,KEY00JNBP1.1,KEY11JNBP1.2,KEY22JNBP1.3,KEY33LJMPLOOP4KEY00:MOV7EH,#01HLJMPLOOP4KEY11:MOV7EH,#02HLJMPLOOP4KEY22:MOV7EH,#03HLJMPLOOP4KEY33:MOV7EH,#04HLOOP4:RET/*顯示子程序*/SCAN:PUSH ACC PUSH B PUSH PSW SETB RS0 SETB RS1 MOVA,78H MOVB,#0AH DIVAB MOV71