簡易數(shù)字鐘的單片機課程設計

1、單片機課程設計論文設計題目：簡易數(shù)字鐘單片機設計學院：汽車學院班級：電氣工程及其自動化 三班成員名單：1、姓名：黃金棟 學號：2009091403302、姓名：高杰 學號：2009091403313、姓名：劉志 學號：200909140332指導教師：王春梅課程設計時間：2012年5月14-2012年5月27一.前言隨著電子技術的迅猛發(fā)展和超大集成電路設計和制造工藝的進一步提高，單片機也有了迅速的發(fā)展，各種新穎的單片機產(chǎn)品層出不窮，令人目不暇接。當前單片機技術已滲透到國防尖端、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活的各個領域，成為當今世界現(xiàn)代化不可缺少的工具和強有力的武器。單片機技術是當代理工科大學生必會的技能

2、之一。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，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)，越來越廣泛地應用于自動控制，智能化儀器，儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)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。單片機的學習和掌握是當前迫切的任務和要求，為此進行了本次設計，本次設計旨在提高對單片機的內(nèi)部硬件電路的理解和軟件編程能力的提高，真正體驗一下產(chǎn)品的研發(fā)和制造的各部分流程，在一定程度上加強了對工程設計的理解和實際操作

3、。簡易數(shù)字鐘是對單片機的一次綜合的應用，對單片機中至關重要的中斷概念的理解有著十分重要的意義，簡易數(shù)字鐘不僅需要時間的準確跟需要有廉價的電路組成即將部分硬件用軟件編程的方法加以代替，降低成本以提高市場的競爭力，這是對單片機設計的最高要求。本次設計就是針對以上問題的一種解決策略，希望通過后面的設計對讀者有所啟發(fā)和鼓勵，單片機其實很簡單，天下無難事，勇者必勝之。二.各部分模塊介紹4.1 單片機AT89C51芯片分析AT89C51單片機引腳圖如下：圖 4.1 AT89C51引腳圖該單片機是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片，其各個引腳功能如下：VCC：+5V電源。VSS: 接地。RST：復位信號。

4、當輸入的復位信號延續(xù)兩個周期以上的高電平時即為有效，用來完成單片機的初始化操作。XTAL1和XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。PO口：P0口作為一個8位漏極開路雙向I/O口，當作輸出口使用時，必須接上拉電阻才有高電平輸出；當作輸入口使用時，必須先向電路中的鎖存器寫入“1”，使FET截止，以避免鎖存器為“0”時對引腳輸入的干擾。本次設計采用P0口作為數(shù)碼管段選輸出使用。P2口：內(nèi)部有上拉電阻的8位I/O口，本次設計中作為數(shù)碼管位選輸出使用。4.2 晶振電路模塊在AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放

5、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，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。圖4.2 晶振電路4.3 復位電路模塊單片機復位的條件是：必須使RST/VPD或RST引腳加上兩個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平。例如,若時鐘頻率為12MHz，每個機器周期為1us，則只需要2us以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。單片機常見的復位如圖所示。電路為上電復位，它利用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RESET端的電位與

6、VCC相同，隨著充電電流的減少，RESET的電位逐漸下降。只要保證RESET為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復位。該電路除具有上電復位功能外，若要復位，只需按圖中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻分壓，在RESET端產(chǎn)生一個復位高電平。圖4.3 復位電路4.4 顯示模塊考慮采用動態(tài)顯示部分，用P0口作為數(shù)碼管數(shù)據(jù)（段選），P2口作為數(shù)碼管控制（位選）。動態(tài)顯示通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即循環(huán)點亮每一個數(shù)碼管，這樣雖然在任意時刻都只有一位數(shù)碼管被點亮，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位數(shù)碼管間隔時間足夠短，就可以給人以通俗顯示的感覺。上面第一部分已提到，我們采用了50ms左

7、右的時間間隔，并且是合理的。6位數(shù)碼管，實驗室的硬件是共陰極的，故我們的數(shù)碼表采用0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, 0x00;圖4.4 顯示模塊4.5 時間校對按鍵模塊本次設計要求了該簡易數(shù)字鐘必須具備時、分的調(diào)整功能。故必須接入2個簡單的按鍵（本設計設置問p1.4調(diào)時、p1.5調(diào)分，按鍵為實驗箱單次脈沖按鍵模塊），并且在軟件部分必須引入這2個獨立按鍵的子程序。圖4.5 時間校對按鍵電路三實驗任務 1 開機時，顯示12：00：00的時間開始計時；2 P0.0/AD0控制“秒”的調(diào)整，每按一次加1秒；3 P0.1/AD1控制“分

8、”的調(diào)整，每按一次加1分；4 P0.2/AD2控制“時”的調(diào)整，每按一次加1個小時四.課程設計原理單片機控制的數(shù)字鐘的硬件結構與軟件設計,給出了匯編語言源程序。此數(shù)字鐘是一個將“時”、“分”、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。顯示器件選用LED七段數(shù)碼管。在譯碼顯示電路輸出的驅動下，顯示出清晰、直觀的數(shù)字符號。針對數(shù)字鐘會產(chǎn)生走時誤差的現(xiàn)象，在電路中就設計有有校準時間功能的電路。使用動態(tài)數(shù)碼顯示的方法，運用獨立式按鍵識別過程，按“時”，“分”，“秒”數(shù)據(jù)送出顯示處理方法。五. 系統(tǒng)板上硬件連線1 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0P1.7端口用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的AH端口上；

9、2 把“單片機系統(tǒng)：區(qū)域中的P3.0P3.7端口用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1S8端口上；3 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0/AD0、P0.1/AD1、P0.2/AD2端口分別用導線連接到“獨立式鍵盤”區(qū)域中的SP3、SP2、SP1端口上；六PROTEUS仿真七.元件清單元件名稱型號數(shù)量用途元件名稱型號數(shù)量用途單片機AT89S511控制核心電阻10k4按鍵電路晶振12MHz1晶振電路按鍵4電容30pF2數(shù)碼管8段6位1顯示電路電解電容10uF/10V1復位電路電阻5008電阻10k1電阻4.7k1蜂鳴器及其驅動電路按鍵1蜂鳴器DC5V1電源+5V/0.5A1提供+5V電源三極管

10、90151基于AT89S51單片機數(shù)字鐘的元件清單如下表。八.程序清單 匯編源程序SECOND EQU 30HMINITE EQU 31HHOUR EQU 32HHOURK BIT P0.0MINITEK BIT P0.1SECONDK BIT P0.2DISPBUF EQU 40HDISPBIT EQU 48HT2SCNTA EQU 49HT2SCNTB EQU 4AHTEMP EQU 4BHORG 00HLJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0START: MOV SECOND,#00HMOV MINITE,#00HMOV HOUR,#12MOV DISPBIT,#00HM

11、OV T2SCNTA,#00HMOV T2SCNTB,#00HMOV TEMP,#0FEHLCALL DISPMOV TMOD,#01HMOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,#(65536-2000) MOD 256SETB TR0SETB ET0SETB EAWT: JB SECONDK,NK1LCALL DELY10MSJB SECONDK,NK1INC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NS60MOV SECOND,#00HNS60: LCALL DISPJNB SECONDK,$NK1: JB MINITEK,NK2LCALL D

12、ELY10MSJB MINITEK,NK2INC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NM60MOV MINITE,#00HNM60: LCALL DISPJNB MINITEK,$NK2: JB HOURK,NK3LCALL DELY10MSJB HOURK,NK3INC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NH24MOV HOUR,#00HNH24: LCALL DISPJNB HOURK,$NK3: LJMP WTDELY10MS:MOV R6,#10D1: MOV R7,#248DJNZ R7,$DJNZ R6,D1RETDISP: MOV A,#D

13、ISPBUFADD A,#8DEC AMOV R1,AMOV A,HOURMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1MOV A,#10MOVR1,ADEC R1MOV A,MINITEMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1MOV A,#10MOVR1,ADEC R1MOV A,SECONDMOV B,#10DIV ABMOV R1,ADEC R1MOV A,BMOV R1,ADEC R1RETINT_T0:MOV TH0,#(65536-2000) / 256MOV TL0,

14、#(65536-2000) MOD 256MOV A,#DISPBUFADD A,DISPBITMOV R0,AMOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P1,AMOV A,DISPBITMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV P3,AINC DISPBITMOV A,DISPBITCJNE A,#08H,KNAMOV DISPBIT,#00HKNA: INC T2SCNTAMOV A,T2SCNTACJNE A,#100,DONEMOV T2SCNTA,#00HINC T2SCNTBMOV A,T2SCNTBCJNE A,#05H,D

15、ONEMOV T2SCNTB,#00HINC SECONDMOV A,SECONDCJNE A,#60,NEXTMOV SECOND,#00HINC MINITEMOV A,MINITECJNE A,#60,NEXTMOV MINITE,#00HINC HOURMOV A,HOURCJNE A,#24,NEXTMOV HOUR,#00HNEXT: LCALL DISPDONE: RETITABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40HTAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FHEND九.參考文獻1 許瑛琪, 陳劉源編著. 單片機程序設計實例. 北京：清化大學出版社。20022 楊居義編著. 單片機課程設計實例教程. 北京：清華大學出版社。20103 楊居義, 馬寧，勒光明，王益斌編著. 單片機原理與工程應用. 北京：清華大學出版社。20094 樓然苗，李光飛編著. 單片機課程設計指導. 北京：北京航空