湖南工程學(xué)院2014單片機(jī)電子表

1、等級(jí)：湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱電子表 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師周向紅、李曉秀、汪超、肖峰2014年月日湖南工程學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用課 題 電子表專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 周向紅、李曉秀、汪超、肖峰審 批 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期 2014年月日任務(wù)完成日期 2014年月日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：本課題要求以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)多功能電子表，具有電子時(shí)鐘、時(shí)鐘設(shè)置和跑表功能。做時(shí)鐘時(shí)在6位LED 顯示器上顯示時(shí)、分、秒，做跑表時(shí)顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時(shí)鐘啟動(dòng)

2、、時(shí)鐘停止、跑表啟動(dòng)、跑表復(fù)位、時(shí)鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開(kāi)發(fā)板，在開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試。設(shè)計(jì)要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3）完成必要元器件選擇；4）開(kāi)發(fā)板焊接及測(cè)試5）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試；6）系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及操作說(shuō)明7）寫(xiě)說(shuō)明書(shū)主 要 設(shè) 計(jì) 條 件1、 MCS-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)；2、 PC機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件，仿真軟件proteus；3、 開(kāi)發(fā)板1塊； 4、 制作工具1套；5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。說(shuō) 明 書(shū) 格 式封面課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)目錄第1章、概述第2章、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)第3章 硬件設(shè)計(jì)第4章 開(kāi)發(fā)板焊接及其測(cè)試第5章 軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（包括流程圖）第6章 調(diào)試步驟、結(jié)果

3、、使用說(shuō)明第7章 設(shè)計(jì)總結(jié)第8章 參考文獻(xiàn)附錄：系統(tǒng)電路原理圖（用PROTEL99制作）、系統(tǒng)程序清單。電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評(píng)分表進(jìn) 度 安 排設(shè)計(jì)時(shí)間分為二周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，課題介紹及講課。下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論。星期二、分班級(jí)焊接開(kāi)發(fā)板星期三、確定總體方案，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容。星期四、各部分方案設(shè)計(jì)，各部分設(shè)計(jì)。星期五、設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。星期六、設(shè)計(jì)并調(diào)試第二周星期一：設(shè)計(jì)及上機(jī)調(diào)試。星期二：調(diào)試，中期檢查。星期三：調(diào)試、寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。星期四-星期五上午：寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、完成電子版并打印成稿。星期五下午：答辯。參 考 文 獻(xiàn)1、 王迎旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出

4、版社.2、 樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京航空航天大學(xué)出版社.3、 黃勤編.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M.重慶大學(xué)出版社4、劉樂(lè)善編.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社.5、陳光東編.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社.6、周向紅 編51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程M.北航出版社目錄第一章緒論1第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)22.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容要求22.2 設(shè)計(jì)思路分析2第三章硬件設(shè)計(jì)33.1 系統(tǒng)框圖33.2 單片機(jī)型號(hào)的選擇33.3 顯示器選擇43.4 時(shí)鐘電路43.5 顯示電路53.6 總體電路原理圖5第四章開(kāi)發(fā)板焊接及測(cè)試6第五章軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明75.1 軟件

5、總體框圖75.2 主程序設(shè)計(jì)75.3 子程序設(shè)計(jì)85.4 跑秒程序設(shè)計(jì)框圖8第六章調(diào)試和使用說(shuō)明9使用說(shuō)明9第七章總結(jié)與體會(huì)11參考文獻(xiàn)12附錄12電路圖12系統(tǒng)程序清單13第一章緒論單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。而51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)對(duì)51單片機(jī)的學(xué)習(xí)以及應(yīng)用，已經(jīng)對(duì)單片機(jī)有了初步的了解和簡(jiǎn)單的應(yīng)用能力。數(shù)字電子表是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)，分，

6、秒，數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用，使得數(shù)字表的精度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)老式的鐘表，鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)帶來(lái)了極大的方便，而且大大的拓展了鐘表的報(bào)時(shí)功能。數(shù)字表已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋仨毱?，廣泛應(yīng)用于家庭，車站，碼頭，劇院，辦公場(chǎng)所等，給我們的生活和學(xué)習(xí)，工作帶來(lái)了極大的方便。本課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的電子表。并且通過(guò)一個(gè)控制按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的調(diào)節(jié)和是否進(jìn)入省電模式，并且在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的時(shí)間。應(yīng)用Proteus的ISIS軟件實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)電子表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。此方法仿真效果真實(shí)、準(zhǔn)確，并且節(jié)省了硬件資源。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 課程設(shè)

7、計(jì)內(nèi)容要求本課題要求以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)多功能電子表，具有電子時(shí)鐘、時(shí)鐘設(shè)置和跑表功能。做時(shí)鐘時(shí)在6位LED顯示器上顯示時(shí)、分、秒，做跑表時(shí)顯示范圍000.0秒999.9秒，并具有時(shí)鐘啟動(dòng)、時(shí)鐘停止、跑表啟動(dòng)、跑表復(fù)位、時(shí)鐘調(diào)整功能鍵。要求焊接好開(kāi)發(fā)板，在開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行調(diào)試。2.2設(shè)計(jì)思路分析電子表的電路由多個(gè)部分組成，如控制按鍵的輸入電路，單片機(jī)的時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，LED顯示器段碼驅(qū)動(dòng)電路，LED顯示器位碼驅(qū)動(dòng)電路，顯示器電路和跑表時(shí)鐘電路組成。然后通過(guò)對(duì)以上電路的產(chǎn)生和調(diào)整設(shè)計(jì)出總的電路框圖。所以可根據(jù)上述條件作出相應(yīng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路總的框圖。然后開(kāi)始設(shè)計(jì)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)程序，按照相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)特

8、定的功能個(gè)，之后按照程序的設(shè)計(jì)，將相應(yīng)的管腳連接調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。利用MCS-51內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行中斷定時(shí)，配合軟件延時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)。配合軟件監(jiān)控實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，停止，調(diào)時(shí)，調(diào)分，調(diào)秒。該方案節(jié)省硬件成本，軟件設(shè)計(jì)做夠靈活，且能夠使人在定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用、中斷及程序設(shè)計(jì)方面得到鍛煉與提高,能夠準(zhǔn)確走時(shí)并實(shí)現(xiàn)多功能。因此，本課題采用該方案。第三章硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)框圖圖3.13.2單片機(jī)型號(hào)的選擇通過(guò)對(duì)多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為89C51是最理想的電子表開(kāi)發(fā)芯片。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，器件采用ATMEL

9、高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，而且它與MCS-51兼容，且具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器和1000寫(xiě)/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年等特點(diǎn)，是最好的選擇。圖3.23.3顯示器選擇LED顯示器的選擇，在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的LED顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號(hào)不同的LED顯示器。在我們的設(shè)計(jì)中，選擇6位一體的時(shí)鐘型LED顯示器。 6位7段共陽(yáng)顯示器：六位是同時(shí)顯示六位阿拉伯?dāng)?shù)字，而每一個(gè)數(shù)字又是七段碼顯示的；七段是指一

10、個(gè)數(shù)碼顯示的阿拉伯?dāng)?shù)字是由七位二進(jìn)制數(shù)控制的，共陽(yáng)是指相應(yīng)的二進(jìn)制為1時(shí)不亮，為0時(shí)亮。在實(shí)驗(yàn)中顯示器的作用是顯.示時(shí)間。3.4時(shí)鐘電路圖3.43.5 顯示電路 圖3.53.6總體電路原理圖圖3.4第五章軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明5.1 軟件總體框圖圖5.15.2 主程序設(shè)計(jì)主程序的初始化內(nèi)容：所謂初始化，是對(duì)將要用到的51系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作設(shè)定。51系列單片機(jī)復(fù)位后，設(shè)置特殊功能寄存器。5.3 子程序設(shè)計(jì)子程序包括了：時(shí)鐘暫停顯示程序，時(shí)鐘運(yùn)行顯示程序，時(shí)鐘溢出入口程序，跑秒暫停及循環(huán)顯示程序，跑秒運(yùn)行循環(huán)顯示程序等等。 代碼轉(zhuǎn)換程序：由于人們?nèi)粘Ａ?xí)慣使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)輸

11、入，輸出以及顯示都采用二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)或ASCII碼。因此，在程序設(shè)計(jì)時(shí)常常要代碼轉(zhuǎn)換。 LED動(dòng)態(tài)顯示程序：采用動(dòng)態(tài)掃描方式時(shí)，要使得LED顯示得比較均勻和有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。掃描頻率在70Hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。5.4 跑秒程序設(shè)計(jì)框圖圖5.4第六章調(diào)試和使用說(shuō)明本系統(tǒng)可以先在電腦上使用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路的仿真進(jìn)行仿真，編程使用keil、調(diào)試工具并生成可執(zhí)行文件加載到單片機(jī)中，在Proteus中點(diǎn)擊運(yùn)行，查看運(yùn)行結(jié)果是否與預(yù)期要求相符，如果仿真成功，便可以到實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)。使用說(shuō)明按鈕開(kāi)關(guān)圖如下圖6.1仿真按下開(kāi)始后時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)

12、時(shí)時(shí)間設(shè)定 點(diǎn)擊PAUSE/START后進(jìn)入設(shè)定模式，點(diǎn)擊SEC/MIN RESET TIMER進(jìn)行設(shè)置，點(diǎn)擊一下增加一。完成以后點(diǎn)擊PAUSE/START，即可保存并進(jìn)行下一項(xiàng)設(shè)置，依次下去便可以設(shè)置秒、分和時(shí)。設(shè)置秒設(shè)置分設(shè)置時(shí)設(shè)置時(shí)間后，程序繼續(xù)將在設(shè)置時(shí)間的基礎(chǔ)上繼續(xù)運(yùn)行跑秒功能第七章總結(jié)與體會(huì)在這一次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我進(jìn)行了多方面的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，雖然當(dāng)中遇到了許多的困難，但最終還是把它們一一地克服了。學(xué)習(xí)就是這樣的，要做好每一件事，都有很多的因素影響制約著我們，我們必須快速準(zhǔn)確的適應(yīng)這樣的環(huán)境，通過(guò)改變自己來(lái)更快的融入社會(huì)。有了這份經(jīng)歷，我覺(jué)得自己少了一分浮躁，多了一份沉穩(wěn)。我深深地感到

13、要有科學(xué)的思維方法和學(xué)習(xí)方法是極其重要的。剛剛拿到課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)真不知道從哪里開(kāi)始動(dòng)手,課題名稱里的芯片根本就沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)。通過(guò)上網(wǎng)查找資料,弄清楚了它的功能,才真正開(kāi)始了設(shè)計(jì)。但這個(gè)東西包括了幾個(gè)部分,所以一定要把握好它的整體設(shè)計(jì)思路,在其框架之下,對(duì)各部分的單元電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),最后經(jīng)過(guò)電路的修改,參數(shù)的確定,將各個(gè)部分連接起來(lái),形成總的電路圖。書(shū)到用時(shí)方恨少，在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多大大小小的難題，這時(shí)才發(fā)現(xiàn)在知識(shí)的海洋里自己是多么的渺小，但這也激起了我學(xué)習(xí)的熱情，我進(jìn)行了多方面的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，最終還是把它們都克服了。在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我還學(xué)會(huì)了與同學(xué)交流和溝通，這樣才能把自己在設(shè)

14、計(jì)過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行交流，在交流中進(jìn)一步鞏固自己的知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)只有兩個(gè)星期的時(shí)間，時(shí)間比較緊張，提高工作、學(xué)習(xí)效率是唯一的辦法。有了這份經(jīng)歷，更讓我覺(jué)得知識(shí)海洋的廣博，驅(qū)使懷著好奇之心的我進(jìn)一步努力學(xué)習(xí)告訴我為了填滿好奇心，無(wú)時(shí)無(wú)刻不需要學(xué)習(xí)。每一次新的認(rèn)識(shí)，總是疑問(wèn)重重，不斷的分析解決問(wèn)題、解決問(wèn)題，等到最后回想起來(lái)都是如此的簡(jiǎn)單。能學(xué)習(xí)能提高不容易，更重要的是我學(xué)會(huì)了如何解決問(wèn)題，這次課程設(shè)計(jì)讓我增加了自信心，懂得的越來(lái)越多，又感覺(jué)在以后的路上明白了很多知識(shí)。同時(shí)也感謝老師的指導(dǎo)和共同探討研究問(wèn)題的同學(xué)們，希望在以后的學(xué)習(xí)和工作中能夠進(jìn)一步提高對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用能力。參考文獻(xiàn)1、

15、王迎旭編.單片機(jī)原理與應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社.2、樓然苗編.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京航空航天大學(xué)出版社.3、黃勤編.計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教程M.重慶大學(xué)出版社4、劉樂(lè)善編.微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社.5、陳光東編.單片微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)M.華中科技大學(xué)出版社.6、周向紅編51系列單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐教程M.北航出版社附錄電路圖系統(tǒng)程序 ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP INIT0 START:MOV R0,#70H;主程序開(kāi)始MOV R7,#0CH INIT:MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,INITMOV 72H,

16、#10;對(duì)連字符進(jìn)行裝值MOV 75H,#10MOV TMOD,#01H;選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的方式1MOV TL0,#0B0H;對(duì)低位賦初值MOV TH0,#03CH;高位賦初值SETB EASETB ET0SETB TR0 START1:LCALL SCANLCALL KEYSCANSJMP START1 DL1MS:MOV R6,#14H;延時(shí)1子程序 DL1:MOV R7,#19H DL2:DJNZ R7,DL2DJNZ R6,DL1RET DL20MS:ACALL SCAN;延時(shí)20ms子程序ACALL SCANACALL SCANRET ;數(shù)碼管顯示程序開(kāi)始 SCAN:MOV A

17、,78HMOV B,#0AHDIV AB ;時(shí)間秒的十位送給A，時(shí)間秒的個(gè)位送BMOV 71H,A;時(shí)間秒要顯示的十位MOV 70H,B;時(shí)間秒要顯示的個(gè)位MOV A,79HMOV B,#0AHDIV AB;時(shí)間分的十位送給A，時(shí)間分的個(gè)位送BMOV 74H,A;時(shí)間分要顯示的十位送地址MOV 73H,B;時(shí)間分要顯示的個(gè)位送地址MOV A,7AHMOV B,#0AHDIV AB;時(shí)間時(shí)的十位送給A，時(shí)間時(shí)的個(gè)位送BMOV 77H,A;時(shí)間時(shí)顯示的十位送地址MOV 76H,B;時(shí)間時(shí)要顯示的個(gè)位送地址MOV R1,#70HMOV R5,#0FEHMOV R3,#08H SCAN1:MOV A,

18、R5;數(shù)碼管的顯示程序MOV P2,AMOV A,R1MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR;對(duì)字段表取值顯示MOV P0,AMOV A,R5LCALL DL1MSINC R1MOV A,R5RL AMOV R5,ADJNZ R3,SCAN1MOV P2,#0FFHMOV P0,#0FFHRET ;"09"和"-"的字段表TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0BFH ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷程序 INIT0:PUSH ACCPUSH PSWCLR ET0CLR TR0MOV

19、TL0,#0B0HMOV TH0,#03CHSETB TR0INC 7BHMOV A,7BHCJNE A,#14H,OUTT0;50ms是否到20次，沒(méi)有到就繼續(xù)執(zhí)行50ms的延時(shí)MOV 7BH,#00INC 78HMOV A,78HCJNE A,#3CH,OUTT0;一秒的延時(shí)是否計(jì)到60次，沒(méi)有就繼續(xù)執(zhí)行 MOV 78H,#00INC 79HMOV A,79HCJNE A,#3CH,OUTT0MOV 79H,#00INC 7AHMOV A,7AHCJNE A,#18H,OUTT0;60分鐘的延時(shí)是否計(jì)到24次，沒(méi)有就繼續(xù)執(zhí)行程序MOV 7AH,#00 OUTT0:SETB ET0;啟動(dòng)定時(shí)

20、器T0POP PSWPOP ACCRETI;按鍵處理程序 KEYSCAN:CLR EAJNB P1.0,KEYSCAN0;P1.0有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.1,KEYSCAN1;P1.1有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序JNB P1.2,KEYSCAN2;P1.2有按鍵按下則跳轉(zhuǎn)到子程序 KEYOUT:SETB EARET KEYSCAN0:LCALL DL20MS;20ms的延時(shí)消抖JB P1.0,KEYOUT WAIT0:JNB P1.0,WAIT0;判斷按鍵是否松手， 松手就往下執(zhí)行程序INC 7CHMOV A,7CHCLR ET0CLR TR0CJNE A,#03H,KEYOUT;按下第一次和第二次對(duì)時(shí)、分選定MOV 7CH,#00;按下第三次時(shí)就啟動(dòng)計(jì)時(shí)SETB ET0SETB TR0SJMP KEYOUT KEYSCAN1:LCALL DL20MS;按鍵加一的程序JB P1.1,KEYOUT WAIT1:JNB P1.1,WAIT1MOV A,7CHCJNE A,