基于單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘課程設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄 TOC o 1-3 h z u 第一章 選題背景 20世紀(jì)末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 時(shí)間對(duì)人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間。忘記了要做的事情，當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時(shí)的耽誤可能釀成大禍。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種

2、方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。單片機(jī)模塊中最常見的是數(shù)字時(shí)鐘，數(shù)字時(shí)鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無機(jī)械裝置，具有更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。數(shù)字時(shí)鐘是采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)、分、秒數(shù)字顯示的

3、計(jì)時(shí)裝置,廣泛用于個(gè)人家庭、車站、碼頭辦公室等公共場(chǎng)所,成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢缮俚谋匦杵?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)字時(shí)鐘的精度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過老式鐘表, 鐘表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，而且大大地?cái)U(kuò)展了鐘表原先的報(bào)時(shí)功能。諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。因此，研究數(shù)字時(shí)鐘及擴(kuò)大其應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。 課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)中極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不但起著提高本課 程教學(xué)質(zhì)量、水平和檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握程度的作用

4、，而且還將起到從理論過渡到實(shí)踐的橋梁作用。因此，必須認(rèn)真組織，周密布置，積極實(shí)施，以達(dá)到下述教學(xué)目的。 1通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充在單片機(jī)原理及相關(guān)課程方面的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問題的能力。 2通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，達(dá)到提高學(xué)生基本素質(zhì)的目的。 3.通過課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生獨(dú)立完成利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)某一實(shí)際控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)工作，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料的能力的目的。 4.通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)過程，了解設(shè)計(jì)步驟，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)電路、實(shí)現(xiàn)軟

5、件編程和編寫設(shè)計(jì)說明書能力的目的，為學(xué)生今后從事相關(guān)方面的實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。 1.2 課程設(shè)計(jì)要求 （1）根據(jù)設(shè)計(jì)課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件，在教師指導(dǎo)下，能夠獨(dú)立而正確地進(jìn)行方案論證和設(shè)計(jì)計(jì)算，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整；（2）要求學(xué)生掌握單片機(jī)的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法和步驟；（3）要求會(huì)查閱有關(guān)參考資料和手冊(cè)等；（4）要求學(xué)會(huì)選擇有關(guān)元件和參數(shù)；（5）要求學(xué)會(huì)繪制有關(guān)電路圖和設(shè)計(jì)流程圖；（6）要求學(xué)會(huì)編寫設(shè)計(jì)說明書。系統(tǒng)方案與總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用通用的80C51芯片，顯示器為6個(gè)共陽極LED數(shù)碼管，用1個(gè)BCD 7段譯碼器74LS47驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管（74LS47的輸入為BCD碼，其輸出

6、級(jí)為集電極開路輸出，可直接驅(qū)動(dòng)7段譯碼管，具有首尾消零等特點(diǎn)），用3-8譯碼器74LS138的輸出作為動(dòng)態(tài)掃描時(shí)數(shù)碼管的選通信號(hào)，因?yàn)椴捎昧松鲜鰞蓚€(gè)芯片，所以在對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行掃描顯示時(shí)，只需要單片機(jī)的7條I/O線就能完成顯示功能了。 選用P0.0-P0.3作為顯示數(shù)據(jù)值的輸出，連接在BCD 7段譯碼器74LS47的BCD碼輸入端，P0.4-P0.6作為掃描值的輸出連接在3-8譯碼器74LS138的輸入端（74LS138的A、B、C），因此，寫程序時(shí)應(yīng)以P0口高4位為位掃描值，低4位為顯示數(shù)據(jù)值（分離BCD碼）。由于LED數(shù)據(jù)管點(diǎn)亮?xí)r耗電量較大，因此使用了排阻作為電源驅(qū)動(dòng)輸出，以保證數(shù)碼管的正常亮

7、度。單片機(jī)的P1.0-P1.5口分別接在S1-S6 6個(gè)按鍵上，以控制“時(shí)”，“分”，“秒”的調(diào)整。時(shí)間以24小時(shí)為一個(gè)周期，數(shù)字時(shí)鐘鐘的格式為：XX XX XX，由左向右分別為：時(shí)、分、秒。完成顯示由秒加1，一直加1至59，再恢復(fù)為00；分加1，一直加1至59，再恢復(fù)00；時(shí)加1，一直加1至23，再恢復(fù)00。* 按鍵功能* 1.啟動(dòng)時(shí)，數(shù)字時(shí)鐘從23：59：00 開始自動(dòng)計(jì)時(shí)； 2.按鍵S1控制對(duì)“時(shí)”的調(diào)整，每按一次時(shí)計(jì)數(shù)值加1； 3.按鍵S2控制對(duì)“分”的調(diào)整，每按一次分計(jì)數(shù)值加1； 4.按鍵S3控制對(duì)“秒”的調(diào)整，每按一次秒計(jì)數(shù)值加1； 5.按鍵S4控制對(duì)“時(shí)”的調(diào)整，每按一次時(shí)計(jì)數(shù)值

8、減1； 6.按鍵S5控制對(duì)“分”的調(diào)整，每按一次分計(jì)數(shù)值減1； 7.按鍵S6控制對(duì)“秒”的調(diào)整，每按一次秒計(jì)數(shù)值減1。 4.1 數(shù)字時(shí)鐘框圖設(shè)計(jì)圖1 數(shù)字時(shí)鐘框圖（2）共陰極接法。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陽極端輸入高電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平時(shí)則不點(diǎn)亮。在本設(shè)計(jì)中所采用的是共陰極LED數(shù)碼顯示器，其引腳排列如圖7所示：圖7 LED數(shù)碼顯示器兩種連接方法圖4.3 數(shù)字時(shí)鐘工作原理圖4.3.1 數(shù)字時(shí)鐘電路總圖圖8數(shù)字時(shí)鐘電路總圖 圖9復(fù)位電路原理圖當(dāng)RST引腳高電平到時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。RST/VPD端

9、的高電平，若直接由啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生，則為啟動(dòng)復(fù)位，若通過按動(dòng)按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動(dòng)復(fù)位。圖中，上電時(shí)，接通電源，電容器C相當(dāng)于瞬間短路，+5V加到了RST/VPD端，該高電平使8051全機(jī)復(fù)位。若運(yùn)行過程中，需要程序從頭執(zhí)行，只需按動(dòng)按鈕S，則直接把+5V加到了RST/VPD端，從而復(fù)位。顯然，該電路即可以上電復(fù)位，也可以手動(dòng)復(fù)位，是常用復(fù)位電路之一。4. 圖12 LED數(shù)碼管硬件電路原理圖由于電路設(shè)計(jì)得極其巧妙，許多功能都可以由硬件完成，因此軟件設(shè)計(jì)就比較簡(jiǎn)單了。下面介紹軟件設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：主程序：首先進(jìn)行初始化，設(shè)置數(shù)字時(shí)鐘的計(jì)時(shí)初值為23：59：00，啟動(dòng)T0進(jìn)行50ms定時(shí)，且允許T0中斷。

10、然后檢測(cè)S1-S6是否按下，當(dāng)按鍵S1-S6按下時(shí)，轉(zhuǎn)入時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)值的調(diào)整程序，系統(tǒng)主程序流程圖如圖13所示。圖13 系統(tǒng)主程序流程圖定時(shí)器T0中斷子程序：中斷服務(wù)子程序的作用是進(jìn)行時(shí)、分、秒的計(jì)時(shí)與顯示。定時(shí)器T0用于定時(shí)，定時(shí)周期設(shè)為50ms，中斷累計(jì)20次（即1s）。定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖14所示。圖14定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序流程圖時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)值調(diào)整子程序TIME：時(shí)間計(jì)數(shù)單元分別在40H(s),41H(min),42H(h)內(nèi)存單元中，在計(jì)數(shù)單元中采用組合BCD碼計(jì)數(shù)。TIME子程序的作用是當(dāng)滿1秒時(shí)，對(duì)秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作，滿60向分進(jìn)位；對(duì)分計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作，

11、滿60向時(shí)進(jìn)位；對(duì)時(shí)計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作，滿24清零。顯示子程序VIEW：VIEW子程序的作用是分別將時(shí)間計(jì)數(shù)單元40H(s),41H(min),42H(h)中的十進(jìn)制時(shí)間值（組合BCD碼）轉(zhuǎn)化為個(gè)位和十位（分離BCD碼）存放在顯示緩沖區(qū)中，顯示緩沖區(qū)地址為30H-35H。其中30H-31H存放秒數(shù)據(jù)，32H-33H存放分?jǐn)?shù)據(jù)，34H-35H存放時(shí)數(shù)據(jù)。由于每一個(gè)地址單元內(nèi)均為分離BCD碼，用BCD一個(gè)7段譯碼器74LS47直接進(jìn)行譯碼，因此不需要軟件方式對(duì)BCD碼數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。掃描子程序SCAN：SCAN子程序的作用是把顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)依次送往顯示器顯示。把掃描值作為高4位，顯示數(shù)據(jù)值作為

12、低4 位，輸出P0口，以完成顯示，因?yàn)椴捎昧?-8譯碼器74LS47作為掃描輸出，所以用36H單元存放掃描指針，即36H中存放的是數(shù)碼管的序號(hào)，顯示時(shí)，只需取出30H-35H某一地址中的數(shù)據(jù)，并從P0口的低4位輸出，同時(shí)P0口的高4位作為掃描值輸出，就能保證數(shù)碼管的正常工作。 *主程序* ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP TT0 ORG 0050H START: MOV SP,#70H MOV 36H,#00H ;（36H）為掃描指針 MOV 40H,#00H ;秒控制 MOV 41H,#59H ;分控制 MOV 42H,#23H ;時(shí)控制 MOV 30H

13、,#00H MOV 31H,#00H ;顯示秒 MOV 32H,#09H MOV 33H,#05H ;顯示分 MOV 34H,#03H MOV 35H,#02H ;顯示時(shí) MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器T0工作方式設(shè)定 MOV TL0,#0B0H ;設(shè)置定時(shí)器T0低4位初值 MOV TH0,#3CH ;設(shè)置定時(shí)器T0高4位初值 MOV IE,#82H ;閉合EA,ET0 MOV 50H,#20 ;定時(shí)1秒循環(huán)次數(shù) SETB TR0 LOOP: JB P1.0,N2 ;S1按下時(shí)加1 CALL DE ;消除抖動(dòng) MOV A,42H ADD A,#01H DA A MOV 42H,A CJN

14、E A,#24H,N1 MOV 42H,#00HN1: JNB P1.0,$ CALL DEN2: JB P1.1,N4 ;S2按下分加1 CALL DE MOV A,41H ADD A,#01H DA A MOV 41H,A CJNE A,#60H,N3 MOV 41H,#00HN3: JNB P1.1,$ CALL DEN4: JB P1.2,N6 ;S3按下秒加1 CALL DE MOV A,40H ADD A,#01H DA A MOV 40H,A CJNE A,#60H,N5 MOV 40H,#00HN5: JNB P1.2,$ CALL DEN6: JB P1.3,N8 ;S4按下

15、時(shí)減1 CALL DE MOV R7,34H CJNE R7,#00H,N60 MOV R6,35H CJNE R6,#00H,N61 MOV 42H,#23H JMP N7N60: MOV A,34H DEC A MOV 34H,A MOV A,35H SWAP A ADD A,34H MOV 42H,A JMP N7N61: MOV 34H,#09H MOV A,35H DEC A SWAP A ADD A,34H MOV 42H,AN7: JNB P1.3,$ CALL DEN8: JB P1.4,N10 ;S5按下分減1 CALL DE MOV R7,32H CJNE R7,#00H,

16、N80 MOV R6,33H CJNE R6,#00H,N81 MOV 41H,#59H JMP N9N80: MOV A,32H DEC A MOV 32H,A MOV A,33H SWAP A ADD A,32H MOV 41H,A JMP N9N81: MOV 32H,#09H MOV A,33H DEC A SWAP A ADD A,32H MOV 41H,AN9: JNB P1.4,$ CALL DEN10: JB P1.5,N11 ; S6按下秒減1 CALL DE MOV R7,30H CJNE R7,#00H,N100 MOV R6,31H CJNE R6,#00H,N101

17、MOV 40H,#59H JMP N11N100: MOV A,30H DEC A MOV 30H,A MOV A,31H SWAP A ADD A,30H MOV 40H,A JMP N11N101: MOV 30H,#09H MOV A,31H DEC A MOV 31H,A SWAP A ADD A,30H MOV 40H,AN11: JNB P1.5,$ CALL DE *T0中斷服務(wù)子程序*TT0: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H PUSH ACC PUSH PSW DJNZ 50H,TINT0 CALL TIME CALL VIEWTINT0: CALL SC

18、AN POP ACC POP PSW LJMP LOOP*顯示掃描子程序*SCAN: MOV R0,#36HSCAN0: MOV A,R0 ADD A,#30H ;A加30H即為顯示緩沖區(qū)地址 MOV R1,A MOV A,R0 SWAP A ORL A,R1 MOV P0,A ;P0高4位為掃描值,低4位為顯示數(shù)據(jù)值 CALL DELAY INC R0 CJNE R0,#06H,SCAN0 MOV R0,#00H RET*時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)值調(diào)整子程序*TIME: MOV A,40H ADD A,#01H DA A MOV 40H,A CJNE A,#60H,TTI MOV 40H,#00H M

19、OV A,41H ADD A,#01H DA A MOV 41H,A MOV A,41H CJNE A,#60H,TTI MOV 41H,#00H MOV A,42H ADD A,#01H DA A MOV 42H,A CJNE A,#24H,TTI MOV 42H,#00HTTI: RET*向顯示緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)*VIEW: MOV A,40H ;30H為顯示緩沖區(qū)首地址 ANL A,#0FH MOV 30H,A MOV A,40H SWAP A ANL A,#0FH MOV 31H,A MOV A,41H ANL A,#0FH MOV 32H,A MOV A,41H SWAP A ANL A,

20、#0FH MOV 33H,A MOV A,42H ANL A,#0FH MOV 34H,A MOV A,42H SWAP A ANL A,#0FH MOV 35H,A RET*延時(shí)子程序*DELAY: MOV R7,#65 DJNZ R7,$ RETDE: MOV R4,#10 ;延時(shí)5msDE1: MOV R5,#249 DJNZ R5,$ DJNZ R4,DE1 RET END一個(gè)星期的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，在這一周當(dāng)中，雖然開始有點(diǎn)困難，但是經(jīng)過努力學(xué)習(xí)，合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)安排，我終于順利地完成了本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，同時(shí)也學(xué)到了很多東西。 在本次課程設(shè)計(jì)中，我通過動(dòng)手實(shí)踐操作，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)原理的有關(guān)知識(shí)，特別是程序的編程方面，加深了對(duì)單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步鞏固了對(duì)單片機(jī)知識(shí)的理解，掌握簡(jiǎn)單單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作的方法。在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)課題要求，復(fù)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，查詢相關(guān)的資料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，找到適合的方案，找到需要的元器件及工具，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)是通過實(shí)踐操作和理論相結(jié)合，提高動(dòng)手實(shí)踐能力，提高科學(xué)的思維能力，更在一周的時(shí)間了解了更多的有關(guān)單片機(jī)的知